DE2913520C2 - Method and device for removing heat from a storage room for the interim storage of spent nuclear fuel elements - Google Patents
Method and device for removing heat from a storage room for the interim storage of spent nuclear fuel elementsInfo
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Description
a) das aus dem Lagerraum abströmende Kühlfluid unter Erzeugung von mechanischer und/oder elektrischer Energie entspannt, 'a) the cooling fluid flowing out of the storage room with the generation of mechanical and / or electrical energy relaxed, '
b) nachfolgend das Kühlfluid im entspannten Zustand durch Wärmetausch kondensiert,b) subsequently the cooling fluid condenses in the relaxed state through heat exchange,
c) nachfolgend das flüssige Kühifluid in den Lagerraum zurückpumpt undc) subsequently pumps the liquid cooling fluid back into the storage room and
d) die beim Entspannen des Kühlfluids erzeugte x> Energie zum Zurückpumpen des flüssigen Kühlfluids sowie ggf. den Wärmeübergang verbessernde Hilfsmaßnahmen benutzt. d) the x> energy generated when the cooling fluid is released is used for pumping back the liquid cooling fluid and, if necessary, auxiliary measures to improve the heat transfer are used.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kühlfluid durch Wärmetausch mit Luft kondensiert.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling fluid by heat exchange condensed with air.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kühlfluid durch Wärmetausch mit einem durch Luft gekühlten Sekundärkreislauf kondensiert.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling fluid is through Heat exchange condensed with an air-cooled secondary circuit.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kühlfluid im Lagerraum durch Wärmeiausch mit einem im Zwangsdurchlauf zugeführten, die Brennelemente !5 umspülenden Medium verdampft.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling fluid is evaporated in the storage room by heat with a forced flow supplied, the fuel elements ! 5 around the medium.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei voneinander unabhängige Kreisläufe de:, Kühlfluids parallel betreibt, von denen jeder zur hinreichenden Wärmeabführung aus dem Lagerraum ausreicht.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that there are two of each other independent circuits de :, cooling fluids operates in parallel, each of which is used for adequate Heat dissipation from the storage room is sufficient.
6. Vorrichtung zur Wärmeabführung aus einem Lagerraum zur Zwischenlagerung verbrauchter nuklearer Brennelemente, mit mindestens einer durch den Lagerraum geführten Kreislaufleitung für ^5 ein Kühlfluid, Vorrichtungen zum Umwälzen des Kühlfluids durch die Kreislaufleitung, mindestens einem in dem im Lagerraum liegenden Teil der Kreislaufleitung angeordneten Verdampfer zum mindestens teilweisen Verdampfen des zugeführten M flüssigen Kühlfluids sowie außerhalb des Lagerraumes angeordneten Vorrichtungen zum Kondensieren des aus dem Lagerraum abströmenden, mindestens teilweise verdampften Kühlfluids, dadurch gekennzeichnet, daß:6. Device for heat dissipation from a storage room for the temporary storage of spent nuclear fuel assemblies, with at least one circulation line for ^ 5 a cooling fluid routed through the storage room, devices for circulating the cooling fluid through the circulation line, at least one evaporator arranged in the part of the circulation line located in the storage room for at least partial evaporation of the supplied M liquid cooling fluid and devices arranged outside the storage room for condensing the at least partially evaporated cooling fluid flowing out of the storage room, characterized in that:
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a) in den außerhalb des Lagerraums liegenden Teil der Kreislaufleitung eine von dem unter Überdruck abströmenden, mindestens teilweise verdampften Kühlfluid angetriebene Wärmekraftmaschine (3) zur Erzeugung mechanischer und/oder elektrischer Energie eingeschaltet ist,a) in the part of the circulation line lying outside the storage room one of the below At least partially evaporated cooling fluid driven heat engine that flows off excess pressure (3) is switched on to generate mechanical and / or electrical energy,
b) der Wärmekraftmaschine (3) ein Kondensator (4) zur Verflüssigung des entspannten Kühlfluids nachgeschaltet ist,b) the heat engine (3) a condenser (4) for liquefying the relaxed cooling fluid is downstream,
c) dem Kondensator (4) eine Pumpe (t) zum Einführen des flüssigen Kühlfluids in den im Lagerraum liegenden Teil der Kreislaufleitung nachgeschaltet ist undc) the condenser (4) a pump (t) for introducing the liquid cooling fluid into the im Storage room lying part of the circulation line is connected downstream and
d) die Pumpe (1) und etwaige Hilfsvorrichtungen durch die von der Wärmekraftmaschine (3) erzeugte Energie angetrieben werden.d) the pump (1) and any auxiliary devices by the heat engine (3) generated energy are driven.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (2) in einem die Brennelemente aufnehmenden, vorzugsweise mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser gefüllten Lagerbecken angeordnet ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the evaporator (2) in a die Fuel elements receiving, preferably with liquid, in particular water-filled storage basin is arranged.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Abhängigkeit von der abzuführenden Wärmemenge parallelschaltbare Verdampfer (2) vorgesehen sind.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that a plurality of depending on evaporators (2) that can be connected in parallel are provided for the amount of heat to be dissipated.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander unabhängige Kreislaufleitungen mit jeweils eigenen Verdampfern (2) vorgesehen und die Verdampfer (2) so angeordnet sind, daß auch bei Betrieb nur eines Kreislaufs eine gleichmäßige Wärmeabführung aus dem Lagerbecken erwirkt wird.9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that two of each other independent circuit lines each with their own evaporators (2) provided and the evaporators (2) are arranged so that even when only one circuit is in operation, heat dissipation is even the storage pool is obtained.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Verdampfer (2) außerhalb des Lagerbeckens angeordnet sind und Fördervorrichtungen zum Umwälzen der im Lagerbecken enthaltenen Flüssigkeit durch die Verdampfer (2) vorgesehen sind.10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that one or more evaporators (2) are arranged outside the storage basin and conveyors for circulating the in the storage basin contained liquid are provided by the evaporator (2).
11. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 6 bis11. Devices according to one of claims 6 to
10, gekennzeichnet durch Fördervorrichtungen zur Zuführung von Kühlluft zum Kondensator (4).10, characterized by conveying devices for supplying cooling air to the condenser (4).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis12. Device according to one of claims 6 to
11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmeabfuhr aus dem Kondensator (4) eine Kühlluft-Kreislaufleitung mit Fördervorrichtungen zum Umwälzen des Kühlmediums vorgesehen ist.11, characterized in that for heat dissipation from the condenser (4) a cooling air circulation line with conveying devices for circulating the Cooling medium is provided.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis13. Device according to one of claims 6 to
12, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Wärmekraftmaschine (3) angetriebene Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie vorgesehen ist.12, characterized in that a device driven by the heat engine (3) is provided for generating electrical energy.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) und/oder Hilfs Fördervorrichtungen durch die von der Wärmekraftmaschine (3) erzeugte elektrische Energie angetrieben werden.14. The device according to claim 13, characterized in that the pump (1) and / or Auxiliary conveying devices through the electrical energy generated by the heat engine (3) are driven.
65 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmeabführung aus einem Lagerraum zur Zwischenlagerung verbrauchter nuklearer Brennelemente, bei welchem ein im Kreislauf durch den Lagerraum hindurchgeführtes Kühlfluid im Lagerraum mindestens teilweise verdampft und das daraus abströmende Kühlfluid außerhalb des Lagerraumes durch Wärmetausch kondensiert wird. Die entsprechende Vorrichtung besitzt mindestens eine durch den Lagerraum geführte Kreislaufleitung für ein Kühlfluid, Vorrichtungen zum Umwälzen des Kühlfluids durch die Kreislaufleitung, mindestens einen in dem im Lagerraum liegenden Teil der Kreislaufleitung angeordneten Verdampfer zum mindestens teilweisen Verdampfen des zugeführten flüssigen Kühlfluids sowie außerhalb des Lagerraumes angeordnete Vorrichtungen zum Kondensieren des aus dem Lagerraum abströmenden, mindestens teilweise verdampften Kühlfluids. 65 The invention relates to a method for removing heat from a storage room for the intermediate storage of spent nuclear fuel assemblies, in which a cooling fluid circulated through the storage room is at least partially evaporated in the storage room and the cooling fluid flowing therefrom is condensed outside the storage room by heat exchange. The corresponding device has at least one circulation line for a cooling fluid that is routed through the storage space, devices for circulating the cooling fluid through the circulation line, at least one evaporator arranged in the part of the circulation line located in the storage space for at least partial evaporation of the supplied liquid cooling fluid and devices arranged outside the storage space for condensing the at least partially evaporated cooling fluid flowing out of the storage space.
Bei der in der DE-OS 28 16 313 beschriebenenWhen described in DE-OS 28 16 313
Vorrichtung der vorstehend genannten Art sind die nuklearen Brennelemente jeweils einzeln in spezielle mehrwandige Behälter eingesetzt, die eine das Brennelement umgebende innere Schale und eine mit zahlreichen stachelartig nach außen ragenden Wandvorsprängen versehene äußere Schale aufweisen, wobei der Zwischenraum zwischen beiden Schalen durch ein fließfähiges Wärmeübertragungsmedium ausgefüllt ist. Zwischen der inneren und der äußeren Schale ist ferner eine mit radialen Durchtrittsöffnungen versehene dritte Schale vorgesehen, die ein von einem Kühlfluid zu durchströmendes Rohrleitungsnetz enthält, das über eine Zuleitung und eine Ableitung in einen Kühlfluid-Kreislauf eingeschaltet werden kann. Das aus zahlreichen parallelgeschalteten Behältern dieser Art abströmende Kühlfluid wird in einem Kompressor verdichtet, dann in einem Kondensator durch Wärmetausch abgekühlt und danach über ein Entspannungsventil in die als Verdampfer wirkenden mittleren Schalen der Behälter zurückgeführt. Das Abkühlen des Ivühlfluids im Kondensator kann durch Wärmetausch mit dem Dampfkreislauf einer Niederdruck-Dampfmaschine erfolgen, wobei der aus dem Kondensator austretende Dampf eine zum Antrieb des Kompressors dienende Turbine antreibt, danach in einem weiteren Kondensator durch Wärmetausch mit einem von einer Kältequelle kommenden Fluid kondensiert und über eine Umwälzpumpe in den ersten Kondensator zurückgeführt wird. Diese vorbekannte Vorrichtung ist jedoch hinsichtlich der Unterbringung der Brennelemente und der Kreislaufvorrichtungen sehr aufwendig und zudem noch nicht hinreichend autark, um auch bei völligem Ausfall jeder äußeren Zufuhr die Temperatur der nuklearen Brennelemente hinreichend niedrig zu halten.Device of the type mentioned above, the nuclear fuel elements are each individually in special multi-walled container is used, which has an inner shell surrounding the fuel assembly and one with have numerous spiky outwardly projecting wall projections provided outer shell, wherein the space between the two shells is filled by a flowable heat transfer medium. There is also between the inner and outer shell a third shell provided with radial passage openings is provided, which one of a cooling fluid to Contains pipeline network flowing through, which via a supply line and a discharge line in a cooling fluid circuit can be switched on. That flowing out of numerous parallel-connected containers of this type Cooling fluid is compressed in a compressor, then in a condenser by heat exchange cooled and then via a relief valve into the central bowls of the, which act as an evaporator Container returned. The cooling fluid in the condenser can be cooled by exchanging heat with the Steam cycle of a low-pressure steam engine takes place, with the emerging from the condenser Steam drives a turbine used to drive the compressor, then in another condenser condensed by heat exchange with a fluid coming from a cold source and via a circulation pump is returned to the first condenser. However, this prior art device is in terms of the accommodation of the fuel assemblies and the circulation devices is very expensive and, moreover, not yet sufficiently self-sufficient to maintain the temperature of the nuclear fuel elements even in the event of a complete failure of any external supply kept sufficiently low.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bis 6 definierten Art zu schaffen, die mit möglichst einfachen Mitteln eine zuverlässige und autarke Temperaturbegrenzung der Brennelemente sicherstellen.The object of the invention is now to provide a method and a device as described in the preambles of To create claims 1 to 6 defined type, which with the simplest possible means a reliable and Ensure self-sufficient temperature limitation of the fuel assemblies.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruches 1.In order to achieve this object, the method of the type mentioned at the beginning is characterized according to the invention by the features of claim 1.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Wärmeabführung aus einem Lagerraum zur Zwischenlagerung verbrauchter nuklearer Brennelemente mit den eingangs genannten Merkmalen, die gekennzeichnet ist durch die Merkmale djs Patentanspruches 6.The invention also relates to a device for dissipating heat from a storage room Interim storage of spent nuclear fuel assemblies with the features mentioned above, the is characterized by the features of claim 6.
Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere für in Kernkraftwerken oder in zentralen Sammel- oder Aufbereitungsanlagen befindliche Brennelement-Zwischenlager, bei denen die von den noch strahlenden Brennelementen während des Abklingens der Kernspaltung freigesetzte, nicht unerhebliche Restwärme auf solche Weise abgeführt werden muß, daß zum Betrieb der Umwälz- und Wärmeabführvorrichtungen keine Hilfsenergie und keine sonstige Zufuhr von außen benötigt wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nun selbst bei Ausfall der gesamten äußerenThis device is particularly suitable for in nuclear power plants or in central collection or Intermediate fuel element storage facilities located in the processing plants, in which those of the still radiant Fuel elements released during the decay of the nuclear fission, not inconsiderable residual heat must be discharged in such a way that for the operation of the circulation and heat dissipation devices none Auxiliary energy and no other external supply is required. By the device according to the invention can now even with failure of the entire outer
Energieversorgung auch ohne anlageneigenes Notstromaggregat zuverlässig sichergestellt werden, daß die Temperatur der gelagerten Brennelemente nicht unzulässig hoch ansteigt. Da alle Umwälz-, Wärmeabfuhr- und Hilfsvorrichtungen durch die von den Brennelementen abgegebene Wärme angetrieben werden, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung von jeder äußeren Energiezufuhr völlig unabhängig und stellt auch in extremen Not- und Krisensituationen sicher, daß die Temperatur der gelagerten Brennstoffelemente nicht über die zulässige Grenze ansteigt. Angesichts des einfachen Aufbaus der Vorrichtung und der erzielbaren Senkung der Betriebskosten eines nuklearen Zwischenlagers bieten sich auch wichtige wirtschaftliche Vorteile. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 und 7 bis 14 beschrieben. Als Kühlfluid wird vorzugsweise Ammoniak oder ein anderes bei niedrigen Temperaturen siedendes Medium verwendet.Energy supply can be reliably ensured even without the plant's own emergency power generator, that the temperature of the stored fuel assemblies does not rise to an unacceptably high level. Since all circulation, heat dissipation and auxiliary devices are driven by the heat given off by the fuel elements, the device according to the invention is completely independent of any external energy supply and ensures, even in extreme emergency and crisis situations, that the temperature of the stored fuel elements does not exceed the permissible level Limit increases. In view of the simple structure of the device and the achievable reduction in the operating costs of a nuclear interim storage facility, there are also important economic advantages. Advantageous further refinements of the method and the device are described in subclaims 2 to 5 and 7 to 14. Ammonia or another medium which boils at low temperatures is preferably used as the cooling fluid.
Im folgenden wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung eines Brennelemente-Zwischenlagers mit einem wassergefüllten Lagerbecken 5 zur Aufnahme einer Vielzahl von Brennelementen 6. In das Lagerbecken 5 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Verdampfer 2 eingehängt, der von über eine Kreislaufleitung umgewälztem Kühlfluid durchströmt wird. In der Kreislaufleitung ist eine das Kühlfluid in den Verdampfer 2 einführende Pumpe 1, eine Wärmekraftmaschine 3 und ein Kondensator 4 eingeschaltet. Die Pumpe 1 fördert das Kühlfluid durch den in das Lagerbecken 5 eingehängten Verdampfer 2. Das in diesem mindestens teilweise verdampfte Kühlfluid wird aus dem Verdampfer 2 einer nachgeschalteten Wärmekraftmaschine 3In the following an advantageous embodiment of the device with reference to the drawing further explained. This shows a schematic representation of a fuel element interim storage facility with a water-filled storage pool 5 for receiving a large number of fuel assemblies 6. In the storage pool 5 an evaporator 2 is suspended in the embodiment shown, which is connected by a circuit line circulated cooling fluid is flowed through. In the circuit line, one is the cooling fluid in the evaporator 2 introducing pump 1, a heat engine 3 and a condenser 4 switched on. The pump 1 promotes the cooling fluid through the suspended in the storage basin 5 evaporator 2. That in this at least partially evaporated cooling fluid is extracted from the evaporator 2 of a downstream heat engine 3
J5 zugeführt, in welcher die aus dem Beckenwasser zur Verdampfung des Kühlfluids abgezogene Wärme in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Das aus der Wärmekraftmaschine 3 abströmende Kühlfluid wird dann im Kondensator 4 durch Wärmetausch mitJ5 supplied, in which the from the pool water to Heat extracted from evaporation of the cooling fluid is converted into mechanical work. That from the The cooling fluid flowing out of the heat engine 3 is then transferred to the condenser 4 by heat exchange
mi Außenluft kondensiert. Das flüssige Kühlfluid strömt dann zur Pumpe 1 zurück.with outside air condensed. The liquid cooling fluid flows then back to pump 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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