DE2928425C2 - Method and device for influencing the state variables of a gas atmosphere within the safety containment of a nuclear reactor - Google Patents

Method and device for influencing the state variables of a gas atmosphere within the safety containment of a nuclear reactor

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device to carry out this procedure.

Innerhalb der Sicherheitshülle von Kernreaktoren sind üblicherweise Sprühkreisläufe vorgesehen, mit denen im Störfall der Druck, die Temperatur und der Gehalt an Schwebstoffen sowie an radioaktiven Stoffen kontrolliert werden soll, vgl. DE-AS 11 46 598. Ein solcher Sprühkreislauf kann im Normalbetrieb nicht verwendet werden.Spray circuits are usually provided within the safety envelope of nuclear reactors with which in the event of a malfunction, the pressure, the temperature and the content of suspended matter and radioactive substances is to be checked, see DE-AS 11 46 598. Such a spray circuit cannot be used in normal operation will.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der AT-PS 2 19 724 bekannt. Diese Druckschrift befaßt sich mit der Kühlung und Reinigung der Gasatmosphäre in der Sicherheitshülle eines Kernreaktors im Störungsfall, wobei durch die durch eine Zerstäubungsdüse durchtretenden Gase nach Art einer Gasstrahlpumpe Wasser angesaugt wird.A method of the type mentioned at the outset is known from AT-PS 2,19,724. This pamphlet deals with with the cooling and cleaning of the gas atmosphere in the safety containment of a nuclear reactor in the event of a malfunction, whereby, through the gases passing through an atomizing nozzle, water in the manner of a gas jet pump is sucked in.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen auf einfache und betriebssicherer Weise eine zuverlässige Steuerung der Zustandsgrößen der Gasatmosphäre auf ihre Sollwerte sowohl im Normalbetrieb als auch im Störungsfall möglich ist.In contrast, the present invention is based on the object of a method and a device specify, with which a reliable control of the state variables in a simple and operationally safe manner the gas atmosphere to its setpoints is possible both in normal operation and in the event of a malfunction.

Diese Aufgabe wird mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beziehungsweise des Patentanspruchs 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is met with in the characterizing part of claim 1 or claim 4 specified measures solved.

Bei dem Verfahren nach der AT-PS 2 19 724 sowie auch nach dem Verfahren nach der DE-PS 10 63 291 ist eine gezielte Steuerung der geförderten Wassermenge nicht vorgesehen. Nach ersterer Druckschrift wird die Wasserförderung durch den Druck der Gase zwangsläufig bestimmt und nach letzterer Druckschrift erfolgt die Wasserförderung ausdrücklich mit einer festen Geschwindigkeit In the method according to AT-PS 2 19 724 and also according to the method according to DE-PS 10 63 291 is a specific control of the pumped water volume is not provided. According to the first publication, the Water pumping is inevitably determined by the pressure of the gases and takes place according to the latter publication the water pumping expressly at a fixed rate

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können im Normalbetrieb des Kernreaktors die Temperaturen, die Feuchtigkeit, der Druck und die Reinheit des Gases in der Sicherheitshülle gesteuert werden und können gleichzeitig im Störungsfall der Druck und die Temperatur des Gases vermindert werden, um dieses zu reinigen.In the method according to the invention and the device according to the invention, in normal operation of the nuclear reactor, the temperatures, the humidity, the pressure and the purity of the gas in the containment can be controlled and can be controlled at the same time in the event of a malfunction the pressure and temperature of the gas can be reduced in order to purify it.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Angestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand des Patentanspruchs 2,3 und 5.Particularly preferred developments and refinements of the method according to the invention and of the Device according to the invention are the subject of claims 2, 3 and 5.

Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 3 erläutert Es zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to FIGS. 1 to 3 explained. It shows

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform; F i g. 1 is a schematic view of an embodiment;

F i g. 2 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer beispielhaften Ausführungsform einer Wasserstrahlpumpe, undF i g. 2 shows a schematic view of the structure of an exemplary embodiment of a water jet pump, and

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform. F i g. 3 is a schematic view of a further embodiment.

Nach F i g. 1 sind zwei Wasserstrahlpumpen 20 nach unten gerichtet an zwei Stellen verschiedener Höhe im Innenraum einer Sicherheitshülle 10 eines Reaktors vorgesehen. Ein Wasserbehälter 13, im Folgenden auch Kaltwasserbecken oder -behälter genannt liegt unterhalb eines Zwischenbodens 12 an der Bodenseite des Innenraums der Sicherheitshülle. Dem Kaltwasserbekken 13 ist eine Kühleinrichtung 14 zugeordnet, die das Wasser im Becken ständig kühlt Das Kaltwasserbecken 13 ist über eine Leitung 21 mit der jeweiligen Wasserstrahlpumpe 20 verbunden. Die Wasserstrahlpumpen 20 sind selbstverständlich derart angebracht, daß das von den Pumpen ausgegebene Wasser, im Folgenden auch als Kaltwasser bezeichnet, die Instrumente in dem Innenraum der Sicherheitshülle 10 nicht befeuchtet. Hierzu werden die Wasserstrahlpumpen vorzugsweise in Ecken des Innenraums der Sicherheitshülle angeordnet. Erforderlichenfalls können unterhalb der Wasserstrahlpumpen Einrichtungen vorgesehen sein, die ein Zerstäuben des Wassers verhindern.According to FIG. 1, two water jet pumps 20 are directed downwards at two points of different heights in the Interior of a safety envelope 10 of a reactor is provided. A water tank 13, hereinafter also Cold water basin or container called is located below an intermediate floor 12 on the bottom side of the Interior of the security envelope. The cold water basin 13 is assigned a cooling device 14, which the The water in the basin is constantly cooling. The cold water basin 13 is connected to the respective water jet pump via a line 21 20 connected. The water jet pumps 20 are of course mounted such that the of the pumps dispensed water, hereinafter also referred to as cold water, the instruments in the interior the safety envelope 10 is not moistened. For this purpose, the water jet pumps are preferably in Arranged corners of the interior of the security envelope. If necessary, you can use the water jet pumps below Devices may be provided to prevent the water from being atomized.

Der Aufbau einer Wasserstrahlpumpe ist in F i g. 2 schematisch angedeutet. Die Hauptteile dieser Wasserstrahlpumpe 20 sind eine Düse 22, eine Düsenkammer 23, ein Halsabschnitt 24 und ein Diffusor 25. Wenn unter Hochdruck stehendes Kaltwasser als Antriebsfluid von der Düse 22 zu dem Halsabschnitt 24 ausgegeben wird, wird Gas in dem Innenraum der Düsenkammer 23 mit Hilfe des Wassers angesaugt, und der Druck des Wassers nimmt ab. Das Gas, d. h. das zu bewegende Fluid, befindet sich an einem Einlaß 26, und es wird bei diesem Kaltwasserausstoß in die Düsenkammer 23 über einen Einlaß angesaugt und gleichzeitig mit Hilfe des Kaltwasserstrahls ausgeleitet.The structure of a water jet pump is shown in FIG. 2 indicated schematically. The main parts of this water jet pump 20 are a nozzle 22, a nozzle chamber 23, a neck portion 24 and a diffuser 25. If below High pressure standing cold water is output as drive fluid from the nozzle 22 to the throat portion 24, gas in the interior of the nozzle chamber 23 is sucked by means of the water, and the pressure of the water decreases. The gas, d. H. the fluid to be moved is located at an inlet 26, and it is at this Cold water discharge sucked into the nozzle chamber 23 via an inlet and at the same time with the help of the cold water jet diverted.

Das Wasser, das ständig gekühlt und in dem Kaltwasserbecken 13 gespeichert wird, wird bei eingeschalteter Wasserpumpe 15 angesaugt, und es wird über die Düse 22 der jeweiligen Wasserstrahlpumpe 20 ausgegeben. Ein unter Atmosphärenbedingungen stehendes Gas, im allgemeinen ein aus Luft und Dampf bestehendes Gasgemisch, ist in den Innenraum der Sicherheitshülle 10The water, which is constantly cooled and stored in the cold water basin 13, is switched on when the Water pump 15 is sucked in, and it is output via the nozzle 22 of the respective water jet pump 20. A gas under atmospheric conditions, generally a gas mixture consisting of air and steam, is in the interior of the safety envelope 10

vorhanden. Durch den Kaltwasserstrahl wird dieses uni.er Atmosphärenbedingungen stehende Gas angesaugt, und Schwebstoffe sowie radioaktive Stoffe in dem Gas werden zu dem Kaltwasser überführt und somit abgetrennt Gleichzeitig kondensiert der Dampf, und das unter Atmosphärenbedingungen stehende Gas kühlt sich dadurch ab, daß es in Berührung mit dem Kaltwasser kommt Die Temperatur und der Druck des unter Atmosphärenbedingungen stehenden Gases können beispielsweise dadurch geregelt werden, daß zuerst die Temperatur und der Druck im Innenraum der Sicherheitshülle ermittelt werden und dann der Öffnungsgrad des Auslaßventils der Wasserstrahlpumpe 20 zur Regelung der Abgabeleistung der Wasserstrahlpumpe 20 eingestellt wird. Im Normalbetrieb liefert der Reaktor seine vollständige Abgabeleistung, und die Wärmestrahlungsmenge ist groß. Wenn demzufolge die Wasserstrahlpumpe 20 derart beschaffen ist daß sie Gas in einer Menge abziehen kann, das ausreicht um die Wärmestrahlungsmenge abzuführen, kann sie ihre Aufgabe selbst bei einer Störung des Reaktorbetriebs erfüllen.available. The cold water jet makes this uni.er Gas sucked in under atmospheric conditions, and suspended matter and radioactive matter in the gas are transferred to the cold water and thus separated At the same time, the steam condenses and the gas under atmospheric conditions cools down by coming into contact with the cold water. The temperature and pressure of the under atmospheric conditions Standing gas can be regulated, for example, that first the temperature and the pressure in the interior of the safety envelope are determined and then the degree of opening of the outlet valve of the water jet pump 20 for regulation the output of the water jet pump 20 is adjusted. The reactor delivers during normal operation its full output, and the amount of heat radiation is large. If consequently the water jet pump 20 is such that it can withdraw gas in an amount sufficient for the amount of heat radiation discharge, it can fulfill its task even in the event of a disruption in reactor operation.

Selbstverständlich kann die Auslegung auch derart getroffen werden, daß die druckmindernde Wirkung und die Kühlwirkung des unter Atmosphärenbedingungen stehenden Gases automatisch beim Auftreten eines Stöifalles des Reaktors verstärkt werden. Da die Vorrichtung im ungestörten Betriebsablauf des Reaktors ständig in Betrieb ist und auch als eine Sicherheitseinrichtung bei einer Störung des Reaktors dient, ist ihre Betriebszuverlässigkeit äußerst hoch. Ferner wird dit ständig arbeitende Vorrichtung beim Störfall oder bei einem Reaktorunfall automatisch auf den Störfallbetrieb umgeschaltet.Of course, the design can also be made in such a way that the pressure-reducing effect and the cooling effect of the atmospheric gas automatically upon occurrence of a Stöifalles of the reactor are amplified. As the device is constantly in operation in the undisturbed operation of the reactor and also as a safety device is used in the event of a failure of the reactor, its operational reliability is extremely high. Furthermore, dit constantly working device in the event of an accident or a reactor accident automatically to the accident operation switched.

In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Die Auslegung ist im wesentlichen identisch mit der Ausführungsform nach Fig. 1. Das im Innenraum der Sicherheitshülle 10 vorhandene, unter Atmosphärenbedingungen stehende Gas wird über einen Schornstein nach seiner Reinigung ausgegeben. Die Wasserstrahlpumpe 20 ist im oberen Bereich im Innenraum der Sicherheitshülle 10 des Reaktors angeordnet und weist nach unten, und das Kaltwasserbecken 13 ist unterhalb eines Zwischenbodens 12 im Innenraum der Sicherheitshülle 10 angeordnet. Dem Kaltwasserbecken 13 ist eine Kühlanlage 14 zugeordnet. Das Wasser im Becken 13 wird durch die Kühlanlage 14 ständig gekühlt, von der Wasserpumpe 15 angesaugt und der Wasserstrahlpumpe 20 zugeführt. Das in der Umgebung der Wasserstrahlpumpe 20 vorhandene, unter Atmosphärenbedingungen stehende Gas wird mittels des Kaltwasser-Stroms ausgetragen, der aus der Düse 22 der Wasserstrahlpumpe 20 ausgegeben wird. Durch die Wandung der Sicherheitshülle 10 geht eine weitere Leitung 30, die Von dem Diffusor 25 abgeht. Der Wasserstrahl und das unter Atmosphärenbedingungen stehende Gas werden über die weitere Leitung 30 aus der Sicherheitshülle 10 ausgetragen. Ein syphonartiger Rücklaufverschluß 31 ist an einem Zwischenabschnitt der weiteren Leitung 30 vorgesehen, und das sich in dem Rücklaufverschluß 31 ansammelnde Wasser wird zu dem Kaltwasserbecken 13 im Innenraum der Sicherheitshülle 10 über eine Rückführungsleitung 32 zurückgeleitet. Das die radioaktiven Stoffe enthaltende Gas wird mittels eines Kompressors 33 zu einem Gassammelbehälter 34 unter entsprechender Steuerung und Regelung geleitet und dann unter Durchgang durch eine Gasreinigungssäule 35 gereinigt und schließlich über den Schornstein 36 nach außen abeeeeben.Another embodiment is shown in FIG. The design is essentially identical to the embodiment of FIG. 1. The interior of the Safety envelope 10 existing gas under atmospheric conditions is via a chimney issued after its purification. The water jet pump 20 is in the upper area in the interior of the safety envelope 10 of the reactor arranged and facing downwards, and the cold water basin 13 is below an intermediate floor 12 arranged in the interior of the safety envelope 10. The cold water basin 13 is one Cooling system 14 assigned. The water in the basin 13 is constantly cooled by the cooling system 14, from the Water pump 15 sucked in and fed to the water jet pump 20. That in the vicinity of the water jet pump 20 existing gas under atmospheric conditions is by means of the cold water flow discharged from the nozzle 22 of the water jet pump 20. Through the wall the safety envelope 10 is another line 30, which branches off from the diffuser 25. The jet of water and that Gas under atmospheric conditions are removed from the safety envelope 10 via the further line 30 carried out. A siphon-like return valve 31 is on an intermediate section of the further line 30 is provided, and the water accumulated in the return valve 31 becomes the cold water basin 13 returned in the interior of the safety envelope 10 via a return line 32. The radioactive ones Gas containing substances is sent by means of a compressor 33 to a gas collecting container 34 under corresponding Controlled and regulated and then cleaned by passage through a gas cleaning column 35 and finally via the chimney 36 to the outside abeeeeben.

Obgleich bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen das Kaltwasserbecken innerhalb der Sicherheitshülle vorgesehen ist, kann es selbstverständlich auch außerhalb der Sicherheitshülie angeordnet werden. Auch kann die Wasserstrahlpumpe außerhalb der Sicherheitshülle angeordnet sein. Hierbei sind die Sicherheitshülle und der Einlaß der Wasserstrahlpumpe über eine Leitung miteinander verbunden.Although in the embodiments described above, the cold water basin within the safety envelope is provided, it can of course also be arranged outside the safety cover. The water jet pump can also be arranged outside the safety envelope. Here are the security envelope and the inlet of the water jet pump connected to one another by a line.

Wie vorstehend ausgeführt, ist die Auslegung so getroffen, daß die Schwebstoffe und die radioaktiven Stoffe in dem unter Atmosphärenbedingungen stehenden Gas sich im Wasser dadurch ansammeln, daß das unter Atmosphärenbedingungen stehende Gas in die Wasserstrahlpumpe eingesaugt wird. Gleichzeitig kondensiert sich der Dampfanteil in dem unter Atmosphärendruck stehenden Gas, und das Gas selbst kühlt sich ab, wenn es in Berührung mit dem Kaltwasser kommt Somit können nicht nur die Temperatur, der Druck, die Feuchtigkeit und die Reinheit des unter Atmosphärenbedingungen stehenden Gases im Innenraum der Sicherheitshülle beim Normalbetrieb des Reaktors geregelt werden, sondern die Maßnahmen dienen auch zur Sicherheit, um einen Druckanstieg in der Sicherheitshülle zu begrenzen und die radioaktiven Stoffe beim Störfall des Reaktors, wie z. B. beim Kühlmittelverlust, zu entfernen. Da die Vorrichtung auch beim Normalbetrieb des Reaktors ständig arbeitet, ist ihre Betriebszuverlässigkeit auch beim Störfall des Reaktors äußerst groß. Ferner werden die zeitraubenden und umständlichen Prüfungen, die bei einem separaten Sprühkreislauf in der Sicherheitshülle notwendig sind, der immer wieder in periodischen Abständen auf seine Arbeitssicherheit überprüft werden muß, um sicherzustellen, daß er im Störfall des Reaktors ordnungsgemäß arbeitet, vermieden.As stated above, the design is made so that the suspended matter and the radioactive substances in the gas under atmospheric conditions accumulate in the water in that the under Atmospheric conditions gas is sucked into the water jet pump. Condensed at the same time the vapor fraction in the atmospheric pressure gas, and the gas itself cools down when it does comes into contact with the cold water. Thus, not only the temperature, the pressure, the humidity and the purity of the gas under atmospheric conditions in the interior of the containment are regulated during normal operation of the reactor, but the measures also serve to ensure safety to limit a pressure increase in the containment and to limit the radioactive substances in the event of a reactor accident, such as B. in the event of a loss of coolant. Since the device is also used during normal operation of the reactor works constantly, their operational reliability is extremely high even in the event of a failure of the reactor. Furthermore will the time-consuming and cumbersome tests that are carried out with a separate spray circuit in the safety enclosure are necessary, which are regularly checked for their occupational safety must be avoided in order to ensure that it works properly in the event of a failure of the reactor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Beeinflussung der Zustandsgrößen einer Gasatmosphäre innerhalb der Sicherheitshülle eines Kernreaktors, bei dem das Gas mit im Kreislauf umgewälztem kalten Wasser aus einem Wasserbehälter in innige Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet,1. A method for influencing the state variables of a gas atmosphere within the safety envelope of a nuclear reactor, in which the gas with im Circulating cold water from a water tank is brought into intimate contact, characterized, daß das Gas von wenigstens einer Wasserstrahlpumpe angesaugt wird undthat the gas is sucked in by at least one water jet pump and daß die Förderleistung der Wasserstrahlpumpe abhängig von der Temperatur, dem Druck, der Feuchtigkeit und dem Gehalt an Schwebstoffen und radioaktiven Bestandteilen in dem Gas gesteuert wird.that the delivery rate of the water jet pump depends on the temperature, pressure and humidity and the content of suspended solids and radioactive components in the gas is controlled. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Wasserstrahlpumpe nach unten gerichtet austretende Wasserstrahl über einen Diffusor in den am Boden der Reaktorsicherheitshülle angeordneten Wasserbehälter zurückgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the according to the water jet pump Water jet exiting below directed through a diffuser into the bottom of the reactor containment arranged water tank is returned. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Wasserstrahl von der Wasserstrahlpumpe abgegebene Gas von der Reaktorsicherheitshülle nach außen abgegeben wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the with the water jet from the Water jet pump released gas is released from the reactor containment to the outside. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Wasserbehälter und einer mit diesem über eine Leitung verbundene, eine Düse aufweisende Strahlpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (21) zwischen dem Wasserbehälter (13) und der Düse (22) der Wasserstrahlpumpe (20) eine über eine Regeleinrichtung hinsichtlich ihres Durchsatzes gesteuerte Wasserpumpe (13) angeordnet ist.4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, with a water container and a jet pump connected to this via a line and having a nozzle, characterized in that in the line (21) between the water tank (13) and the nozzle (22) the water jet pump (20) is controlled by a control device with regard to its throughput Water pump (13) is arranged. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wascerbehälter außerhalb der Reaktorsicherheitshülle angeordnet ist.5. Apparatus according to claim 4 for performing the method according to claim 1 or 3, characterized characterized in that the washer container is arranged outside the reactor containment.
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