DE2940511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernreaktorsicherheitssystem zur Verminderung des Überdrucks, der beim Bruch einer Rohrleitung des Reaktorkühlwasserkreislaufs im umgebenden Anlagenraum auftritt, wobei ein teilweise mit Wasser gefüllter Kondensationsraum vorgesehen ist, in dessen Wasservolumen die unteren Enden von beidendig offenen Ablaßkanälen münden, deren obere Enden mit dem Anlagenraum in Verbindung stehen, so daß bei Überdruck im Anlagenraum Luft und Wasserdampf durch die Ablaßkanäle in den Kondensationsraum eintreten.

Ein derartiges Kernreaktorsicherheitssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US-PS 36 68 069 bekannt. Bei diesem bekannten Kernreaktorsicherheitssystem ist der Anlagenraum sehr großvolumig und besteht praktisch aus zwei kalottenartigen Räumen oberhalb und unterhalb des Kondensationsraumes, die miteinander kommunizierend in Verbindung stehen. Bei einem Bruch der Rohrleitung des Hauptkreislaufs tritt zunächst durch das große Volumen bereits eine Entspannung ein. Außerdem wird das im Anlagenraum entstehende Dampf-Luft-Gemisch durch die Kondensationsrohre ins Wasser abgeleitet, wo es kondensiert wird, so daß der Druckaufbau in bescheidenen Grenzen bleibt. Dieses Sicherheitssystem erfordert daher großvolumige Anlagenräume, damit der Druckanstieg in Grenzen bleiben kann, auch folgt der Druckabbau mittels der Kondensation des Dampf-Luft-Gemisches langsam.

Aus der DE-PS 25 25 119 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle eines Störfalls in Kernkraftwerken bekannt, die ein passives Sprinklersystem aufweist. Aus der US-PS 33 79 613 ist ein Reaktorsicherheitssystem mit einer passiven Sprinkleranlage bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kernreaktorsicherheitssystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, so daß es einen schnelleren Druckabbau im Anlagenraum zu erzielen erlaubt und bei geringvolumigen Anlagenräumen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Kernreaktorsicherheitssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kernreaktorsicherheitssystems bzgl. der vorgeschlagenen passiven Sprinkleranlage sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die im Anlagenraum vorgesehene passive Sprinkleranlage bewirkt eine Kondensation des Wasserdampfes, der beim Bruch einer Rohrleitung des Hauptkreislaufs beim Aufsieden des Wärmeträgers entsteht noch vor der Wiederherstellung der Energieversorgung und dem Arbeitsbeginn der aktiven Sprinklervorrichtung, so daß unmittelbar nach dem Störfall der Druckabbau beginnt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ein Kernreaktorsicherheitssystem zur Verminderung des Überdrucks bei Bruch eines Reaktorkühlwasserkreislaufs im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt II/II in Fig. 1 (hierbei wurde die in der Wandung des Anlagenraums ausgeführte Öffnung in die Schnittebene gelegt),

Fig. 3 einen Ausschnitt des Systems mit einer passiven Sprinkleranlage,

Fig. 4 das gleiche wie in Fig. 3, jedoch mit zwei Mitteln zum Versprühen von Wasser im Längsschnitt,

Fig. 5 eine Ausführungsvariante der passiven Sprinkleranlage im Längsschnitt,

Fig. 6 das gleiche wie in Fig. 5, jedoch mit einer Variante des Beschleunigers für das Auslösen der Sprinkleranlage im Längsschnitt,

Fig. 7 das gleiche wie in Fig. 3, jedoch mit einer anderen Ausführungsvariante des Beschleunigers für das Auslösen der Sprinkleranlage im Längsschnitt,

Fig. 8 eine weitere Ausführungsvariante der Sprinkleranlage gemäß Fig. 7 im Längsschnitt,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsvariante der passiven Sprinkleranlage nach Fig. 7 mit einem Wasserstrahlejektor im Längsschnitt,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsvariante der passiven Sprinkleranlage im Längsschnitt,

Fig. 11 eine Ausführungsvariante der Sprinkleranlage gemäß Fig. 8 im Längsschnitt,

Fig. 12 eine weitere Ausführungsvariante der passiven Sprinkleranlage gemäß Fig. 8 im Längsschnitt,

Fig. 13 eine weitere Ausführungsvariante der passiven Sprinkleranlage nach Fig. 8 im Längsschnitt,

Fig. 14 ein Schaubild der Druckänderung während eines Störfalls im Anlagenraum, im Kondensationsraum und im Luftraum der passiven Sprinkleranlage des erfindungsgemäßen Kernreaktorsicherheitssystems.

Das vorliegende Kernreaktorsicherheitssystem zur Verminderung des Überdrucks, der beim Bruch des Reaktorkühlwasserkreislaufs auftritt, enthält einen Anlagenraum 1 (Fig. 1) und einen zweiten Kondensationsraum 2.

Im Ausführungsbeispiel (Fig. 1) liegt der Kondensationsraum 2 unter dem Anlagenraum 1. Andere Varianten der gegenseitigen Anordnung der beiden Räume (1 und 2) sind möglich.

Der Anlagenraum 1 ist in eine hermetische Schutzverkleidung (die Verkleidung ist durch eine dickere Linie gezeigt), eingeschlossen und enthält die Reaktoranlage 3 mit der zugehörigen Ausrüstung. In diesem Anlagenraum 1 treten infolge einer Störung ungünstige Betriebsbedingungen auf. Zur Ausrüstung der Reaktoranlage 3 gehört: ein Reaktor 4, ein Wärmeträgerkreis 5 (Kühlwasserkreislauf), bestehend aus einem Dampferzeuger 6, Pumpen 7, Schiebern 8, die mit dem Reaktor 4 durch eine Rohrleitung 9 verbunden sind. Die Reaktoranlage 3 enthält außerdem noch weitere Ausrüstungen, beispielsweise eine Lüftungsanlage, die jedoch nicht dargestellt sind, da sie das Wesen der Erfindung nicht betreffen. Im Anlagenraum 1 ist auch eine aktive Sprinkleranlage 10 zum Kondensieren des Wasserdampfs (nach einer Störung) untergebracht, der beim Aufsieden des ausströmenden Wärmeträgers entsteht.

Im Kondensationsraum 2, eingeschlossen in eine hermetische Schutzverkleidung (die Verkleidung ist durch eine dickere Linie hervorgehoben), ist eine beckenartige Vorrichtung 11 zum Kondensieren des bei einer Störung gebildeten Wasserdampfs angeordnet. Bei einem Druckanstieg im Anlagenraum 1 infolge einer Störung wird die Luft durch Öffnungen 12 in dessen Wandung 13 verdrängt und gelangt durch eine Zwischenkammer 14, weiter durch Eingangsöffnungen 15 von Ablaßkanälen 16 und deren Ausgangsöffnungen 17 schließlich in die beckenartige Kondensationsvorrichtung 11.

Die Öffnungen 12 sind in der Wandung 13 des Anlagenraums 1 unmittelbar an der Grenze der Wandung 13 und des Bodens 18 des Anlagenraums 1 (in unmittelbarer Nähe des Bodens 18) ausgeführt und am Umfang der Wandung 13 maximal voneinander entfernt, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist. Dadurch läßt sich durch die Öffnungen 12 (Fig. 1) aus dem Anlagenraum 1 und durch die beckenartige Kondensationseinrichtung 11 im Kondensationsraum 2 die größtmögliche Luftmenge verdrängen, unabhängig davon, in welchem Abschnitt der Reaktoranlage 3 die Störung eingetreten ist.

Die Höhe der Kanäle 16 wurde so gewählt, daß in ihnen ein Wasserverschluß entsteht, der ein Zurückströmn der aus dem Anlagenraum 1 verdrängten Luft aus dem Kondensationsraum 2 verhindert, wodurch im Anlagenraum 1 ein Unterdruck entsteht. Die Höhe der Kanäle 16 in Metern wird mindestens gleich dem zehnfachen Verhältniswert der Summe der Luftvolumen des Anlagenraumes 1 und der Zwischenkammer 14 zum Luftvolumen des Kondensationsraumes 2 ausgeführt.

Das Kernreaktorsicherheitssystem weist auch eine passive Sprinkleranlage 19 auf, die über dem Anlagenraum 1 angeordnet und mit ihm verbunden ist und unmittelbar nach einer Störung - noch vor dem Arbeitsbeginn der aktiven Sprinkleranlage 10 - ausgelöst wird, wodurch eine Kondensation des Wasserdampfs erfolgt, der beim Aufsieden des Wärmeträgers entsteht, und eine schnelle Unterdruckbildung im Anlagenraum 1 stattfindet.

Die passive Sprinkleranlage 19 gemäß Fig. 3 enthält ein Gefäß 20, das teilweise mit Wasser 21 gefüllt ist, ferner eine Rohrleitung 22, deren eines Ende mit dem Wasserraum des Gefäßes 20 so verbunden ist, daß darin ein Wasserverschluß gebildet wird. Zu diesem Zweck ist die Rohrleitung 22 in der gegebenen Ausführungsvariante zu einem Knie gebogen, das über den Spiegel des Wassers 21 ragt. Die Sprinkleranlage 19 enthält außerdem ein Mittel 23 zum Versprühen des Wassers 21 im Anlagenraum 1, das mit dem anderen Ende der Rohrleitung 22 verbunden ist, und in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante aus einem Rohr 24 mit einem an ihm angeordneten Wasserzerstäuber 25 besteht. Das Mittel 23 zum Versprühen von Wasser 21 kann jedoch auch auf eine beliebige andere Art, beispielsweise als eine Rinne mit einer perforierten Wandung gestaltet werden.

Die aktive Sprinklervorrichtung 10 (Fig. 1) enthält ein Rohr 26 mit darauf angeordneten Zerstäubern 27, wobei das Rohr 26 durch eine Rohrleitung 28 mit einer Pumpe 29 verbunden ist, die Wasser 30 den Zerstäubern 27 direkt aus einem Behälter 31 bzw. aus dem im Boden 18 des Anlagenraums 1 ausgeführten Pumpengesenk 32 über einen Wärmeaustauscher 33 und ein Ionenaustauschfilter 34 zuführt. Für die Zufuhr von Wasser 30 aus dem Behälter 31 bzw. aus dem Pumpengesenk 32 sind Ventile 35 bzw. 36 vorgesehen. Die backenartige Kondensationsvorrichtung 11 enthält einen Behälter 37, gefüllt mit Wasser 38, in das die Ausgangskanäle 39 von Rohrleitungen 40 eingetaucht sind, deren Eingangsöffnungen 41 mit den Ausgangsöffnungen 17 der Ablaßkanäle 16 verbunden sind.

Die beschriebene Ausführungsvariante bietet die Möglichkeit, bei einer Störung durch Verlust des Wärmeträgers, den in der hermetischen Schutzverkleidung entstehenden Druck herabzusetzen und einen Unterdruck im Anlagenraum zu erzeugen, in dem die Reaktoranlage angeordnet ist, und in den die größte Menge der radioaktiven verseuchten Produkte im Falle einer Störung ausströmt.

Im folgenden werden weitere Ausführungsvarianten der passiven Sprinkleranlage 19 angeführt, die eine Beschleunigung der Dampfkondensation im Anlagenraum 1 mit der Reaktoranlage 3 noch vor der Auslösung der aktiven Sprinkleranlage 10 gewährleisten, so daß eine schnelle Unterdruckerzeugung im Anlagenraum 1 erreicht werden kann. Dazu ist in der passiven Sprinkleranlage 19 (Fig. 3) ein Beschleuniger 42 für das Auslösen bei einer Störung vorgesehen.

Ein Beschleuniger 42 für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19 ist in Form einer Rohrleitung 43 mit einer Drossel 44 ausgeführt. Die Rohrleitung 43 verbindet das Gefäß 20 mit dem Anlagenraum 1 derart, daß ein Wasserverschluß entsteht. Zu diesem Zweck ist in der gegebenen Ausführungsvariante das eine Ende der Rohrleitung 43 ins Wasser 21 des Gefäßes 20 getaucht, ist gebogen und bildet dabei ein Knie, das sich über dem Spiegel des Wassers 21 erhebt. Damit ist eine Ausführungsvariante des Beschleunigers 42 des Auslösens der passiven Sprinkleranlage 19 beschrieben, die aus einer einzigen Rohrleitung 43 mit einer Drossel 44 besteht. Einen derartigen Beschleuniger 42 kann man jedoch auch in Form von mehreren Rohrleitungen mit Drosseln ausführen, was zu einem erhöhten Wasserverbrauch aus dem Gefäß, zu einer gesteigerten Intensität der Dampfkondensation im Anlagenraum und zu einem schnelleren Auslösen der passiven Sprinkleranlage führt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante des Beschleunigers 42 für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19, bei dem am in den Anlagenraum 1 ragenden Ende der Rohrleitung 43 ein Mittel 23 zum Versprühen des Wassers 21 im Anlagenraum 1 angeordnet ist, das aus einem Rohr 45 mit Wasserzerstäubern 46 besteht. Durch die damit durchgeführte Zerstäubung des Wassers in feinste Tropfen und der dadurch vergrößerten Berührungsfläche des Wassers mit dem Dampf-Luft-Gemisch im Anlagenraum 1 wird eine beschleunigte Dampfkondensation im Anlagenraum 1 und entsprechend ein beschleunigtes Auslösen der Sprinkleranlage 19 gewährleistet.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsvariante einer passiven Sprinkleranlage 19 dargestellt. In dieser Ausführungsvariante liegt das eine Ende einer Rohrleitung 47, die das Gefäß 20 mit dem Anlagenraum 1 verbindet, über dem Spiegel des Wassers 21. Über dem Ende der Rohrleitung 47 ist eine Büchse 48 angeordnet, deren Wandung teilweise ins Wasser 21 eingetaucht ist, wodurch ein Wasserverschluß entsteht. Das eine Ende einer Rohrleitung 49 mit einer Drossel 44, die das Gefäß 20 mit dem Anlagenraum 1 verbindet, liegt ebenfalls über dem Spiegel des Wassers 21. Über dem Ende der Rohrleitung 49 ist eine Büchse 50 angeordnet, deren Wandung teilweise ins Wasser 21 eingetaucht ist, wodurch ein Wasserverschluß entsteht.

In einer passiven Sprinkleranlage 19 gemäß Fig. 3 ist ein Beschleuniger 42 (Fig. 6) für das Auslösen der Sprinkleranlage 19 in Form eines im Anlagenraum 1 angeordneten Wärmeaustauschers 51 ausgeführt, der mit dem Wasserraum des Gefäßes 20 durch Rohrleitungen 52 und 53 verbunden ist.

Der in Fig. 7 dargestellte Beschleuniger 42 für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19 gemäß Fig. 3 enthält eine Rohrleitung 54, die den Luftraum des Gefäßes 20 mit dem Anlagenraum 1 verbindet sowie eine in die Rohrleitung 22 eingebaute Drossel 55.

Der in Fig. 8 dargestellte Beschleuniger 42 für das Auslösen der Sprinkleranlage 19 nach Fig. 7 enthält zusätzlich einen unter dem teilweise mit Wasser gefüllten Gefäß 20 angeordneten Behälter 56 (Fig. 8), der eine Erweiterung der Rohrleitung 22 darstellt.

Im in Fig. 9 dargestellten Beschleuniger 42 für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19 nach Fig. 7 ist ein Wasserstrahlejektor 57 vorgesehen, der durch eine Rohrleitung 58 mit dem Luftraum des Knies der Rohrleitung 22 verbunden ist. Der Ejektor 57 beschleunigt die vollständige Füllung der Rohrleitung 22 mit Wasser und verbessert die Arbeit der passiven Sprinkleranlage 19 wesentlich.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsvariante einer passiven Sprinkleranlage 19, in der der Wasserverschluß in der Rohrleitung 47 entsprechend der Konstruktion der Sprinkleranlage gemäß Fig. 5 gebildet ist, während der Beschleuniger 42 für das Auslösen der Sprinkleranlage 19 der Konstruktion gemäß Fig. 9 entspricht. Hier ist jedoch der Wasserstrahlejektor 59 durch eine Rohrleitung 60 mit der Büchse 48 der Rohrleitung 47 verbunden.

Die in den Fig. 11, 12 und 13 wiedergegebene passive Sprinkleranlage 19 ist analog der in Fig. 8 dargestellten Sprinkleranlage 19 ausgeführt.

Der Unterschied zur Variante gemäß Fig. 11 besteht darin, daß im Beschleuniger 42 für das Auslösen der Sprinkleranlage 19 ein Wasserstrahlejektor 61 vorgesehen ist, der durch eine Rohrleitung 62 mit dem Behälter 56 verbunden ist.

Der Unterschied zur Variante gemäß Fig. 12 besteht darin, daß der Behälter 56 durch eine Rohrleitung 63 mit der Zwischenkammer 14 verbunden ist. Das eine Ende der Rohrleitung 63 ist innerhalb des Behälters 56 im Abstand vom Boden 64 des Behälters 56 angeordnet.

Der Unterschied zur Variante gemäß Fig. 13 besteht darin, daß im Beschleuniger 42 für das Auslösen der Sprinkleranlage 19 ein Gasstrahlejektor 65 vorgesehen ist, der zwischen dem Anlagenraum 1 und der Zwischenkammer 14 eingeschaltet ist und an dessen Saugkammer die Rohrleitung 63 des Behälters 56 angeschlossen ist. Das erfindungsgemäße Kernreaktorsicherheitssystem zur Verminderung des Überdrucks der beim Bruch einer Rohrleitung des Reaktorkühlwasserkreislaufs in dem ihn umgebenden Anlagenraum arbeitet wie folgt.

Bei einem Bruch der Rohrleitung 9 (Fig. 1) der Reaktoranlage 3 fließt der Wärmeträger in den Anlagenraum 1 und kocht auf, wobei sich Dampf bildet, der den Anlagenraum 1 ausfüllt. In diesem Anlagenraum steigt der Druck an (Kennlinie 66 in Fig. 14, wo auf der Abszissenachse der Zeit T und auf der Ordinatenachse der jeweilige Druck P aufgetragen ist), und das infolge der Vermischung des Dampfes mit der im Anlagenraum 1 (Fig. 1) vorhandenen Luft gebildete Dampf-Luft-Gemisch gelangt durch die Öffnungen 12 (Fig. 1 und 2) der Wandung 13, die Zwischenkammer 14, die Ablaßkanäle 16 (Fig. 1) in die beckenartige Kondensationsvorrichtung 11 (Fig. 1). Der Dampf wird in der Kondensationsvorrichtung 11 kondensiert, während die Luft durch das Wasser strömt und den zweiten Kondensationsraum 2 ausfüllt. Gleichzeitig damit gelangt das Dampf-Luft-Gemisch aus dem Anlagenraum 1 durch die Rohrleitung 22 in den Wasserraum des Gefäßes 20 der passiven Sprinkleranlage 19. Dabei wird der Dampf kondensiert, während sich die Luft im Luftraum des Gefäßes 20 ansammelt, wodurch der Druck in diesem Gefäß 20 ansteigt. Der Druck im Luftraum des Gefäßes 20 steigt gemeinsam mit dem Druckanstieg im Anlagenraum 1 an, bleibt jedoch hinter dem Druck im Anlagenraum 1 um eine Größe zurück, die der Höhe der Wasserschicht über dem in das Wasser eingetauchten Ende der Rohrleitung 22 entspricht. Da der Strömungsweg des Dampf-Luft-Gemisches aus dem Anlagenraum 1 in die Kondensationsvorrichtung 11 einen bestimmten hydraulischen Widerstand aufweist und die Dampfentwicklung aus dem ausfließenden Wärmeträger zu Beginn der Störung am höchsten ist, erreicht der Druck im Anlagenraum 1 einige Sekunden nach Beginn der Störung seinen Maximalwert (Kennlinie 66 in Fig. 14) und beginnt dann zu sinken, nachdem der Dampfzustrom in den Anlagenraum 1 geringer wird als der Abfluß des Dampf-Luft-Gemisches aus dem Anlagenraum 1 in die Kondensationseinrichtung 11. Der Druckabfall im Anlagenraum 1 verstärkt sich infolge der Dampfkondensation an den kalten Oberflächen des Anlagenraumes 1. Hierbei bleibt der Druck im Luftraum des Gefäßes 20 praktisch unverändert, d. h. er entspricht dem Druck im Anlagenraum kurz nach Eintritt des Störfalls. Nachdem der Druck im Anlagenraum 1 auf einen Wert abfällt, bei dem die Druckdifferenz im Luftraum des Gefäßes 20 (Kennlinie 67 in Fig. 14) und im Anlagenraum 1 die Höhe der Flüssigkeitssäule im Wasserverschluß der Rohrleitung 22 (Punkt a auf der Kennlinie 67 in Fig. 14) übersteigt, beginnt auf Grund der sich einstellenden Druckdifferenz ein Verdrängen des Wassers 21 aus dem Gefäß 20 in das Mittel 23 zum Versprühen von Wasser im Anlagenraum 1. Das bewirkt eine Beschleunigung des Kondensationsprozesses im Anlagenraum 1 und einen Druckabfall in diesem Anlagenraum, bis ein Unterdruck gebildet wird, da ein bedeutender Teil der den Anlagenraum ausfüllenden Luft gemeinsam mit dem Dampf-Luft-Gemisch in die Kondensationseinrichtung 11 und in den Kondensationsraum 2 ausgetragen wird.

Nachdem der Druck im Anlagenraum 1 geringer als der Druck im Kondensationsraum 2 (Kennlinie 68 in Fig. 14) ist, beginnt ein Verdrängen des Wassers aus dem Behälter 37 der Kondensationseinrichtung 11 in die Ablaßkanäle 16, wobei ein Wasserverschluß entsteht, der einen Rückstrom der aus dem Anlagenraum 1 und der Zwischenkammer 14 in den Kondensationsraum 2 verdrängten Luft zurück in den Anlagenraum 2 verhindert. Auf diese Weise wird gewährleistet, einen Unterdruck im Anlagenraum 1 eine längere Zeit aufrechzuerhalten. Zu diesem Zweck wird auch die aktive Sprinkleranlage 10 eingeschaltet, die den Dampf kondensiert, der im Anlagenraum 1 dank der Restwärmeentwicklung des Reaktors 4 erzeugt wird.

In der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage des erfindungsgemäßen Systems wird die Wasserverdrängung aus dem Gefäß 20 in das Mittel 23 zum Versprühen des Wassers sowie der Arbeitsbeginn der passiven Sprinkleranlage 19 durch Herabsetzung des Druckpegels im Anlagenraum 1 mit Hilfe des Beschleunigers 42 beschleunigt, der in dem Moment einwirkt, sobald die Druckdifferenz im Luftraum des Gefäßes 20 und in der Rohrleitung 43 des Beschleunigers 42 zwischen der Drossel 44 und dem Wasserverschluß die Höhe der Wassersäule im Wasserverschluß übersteigt. Das Verdrängen des Wassers aus dem Gefäß 20 in die Rohrleitung 43 und dessen Versprühen im Anlagenraum 1 beschleunigt die Drucksenkung im Anlagenraum und das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19. Die Beschleunigung beim Ansprechen der passiven Sprinkleranlage 19 erfolgt mittels der Drossel 44 am Eingang der Rohrleitung 43 im Anlagenraum 1. Durch das Vorhandensein der Drossel 44 steigt der Druck in der Rohrleitung 43 langsamer an als im mit dem Anlagenraum 1 verbundenen Rohr 22, und folglich spricht der Auslösebeschleuniger 42 früher an, das heißt, er beginnt Wasser über das Rohr 43 in den Anlagenraum 1 zu leiten. (Bereits in diesem Moment sinkt der Druck im Anlagenraum 1) und beschleunigt dadurch ein Ansprechen des Mittels 23 zum Versprühen.

In der in Fig. 4 unf 5 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage wird das Versprühen des aus dem Gefäß 20 dem Anlagenraum 1 zugeführten Wassers durch den Beschleuniger 42 mit Hilfe der Wasserzerstäuber 46 begünstigt.

In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage wird der im Anlagenraum 1 sich entwickelnde Dampf an der Oberfläche des Wärmeaustauschers 51 kondensiert, wodurch der Druckabfall im Anlagenraum 1 und das Auslösen der passiven Sprinkleranlage 19 beschleunigt wird.

In der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage ist der Druckanstieg in der Rohrleitung 22 dank der Wirkung der Drossel 55 gegenüber dem Druckanstieg im Luftraum des Gefäßes 20, der direkt ohne Drossel durch die Rohrleitung 54 mit dem Anlagenraum 1 verbunden ist, geringer. Sobald die Druckdifferenz im Luftraum des Gefäßes 20 und im Rauminhalt der Rohrleitung 22 zwischen der Drossel 55 und dem Wasserverschluß die Höhe der Wassersäule übersteigt, beginnt die Rohrleitung 22 sich mit Wasser zu füllen, wobei ein Saugheber entsteht, und das Wasser beginnt zum Mittel 23 zum Versprühen des Wassers in den Anlagenraum 1 zu fließen.

In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage wird der Druckanstieg im Rauminhalt der Rohrleitung 22 infolge deren Erweiterung in Form eines Behälters 56 weiter verzögert. Dadurch wird das Auslösen der Sprinklervorrichtung 19 beschleunigt.

In den in Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsvarianten beginnt nach der Wasserverdrängung aus dem Gefäß 20 in das Mittel 23 zum Wasserversprühen die Arbeit des Wasserstrahlejektors 57 bzw. 59, die jeweils die Luft aus dem Rauminhalt der Rohrleitung 22 bzw. der Büchse 48 über dem Wasserverschluß durch die Rohrleitungen 58 bzw. 60 absaugt, wodurch die Arbeit des Saughebers erleichtert wird. Den gleichen Effekt erreicht man in der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsvariante infolge einer Luftabsaugung aus dem Behälter 56 durch die Rohrleitung 62 mit Hilfe des Ejektors 61.

Die Wasserstrahlejektoren 57 (Fig. 9), 59 (Fig. 10) und 61 (Fig. 11) verwenden als Arbeitsmittel das Wasser, das als Strahl den Wasserzerstäubern 25 zugeführt wird. Sie bewirken, daß die Luft aus der Rohrleitung 22 (Fig. 9) bzw. aus der Büchse 48 (Fig. 10) bzw. aus dem Behälter 56 (Fig. 11) abgesaugt wird, so daß das Wasser 21 aus dem Gefäß schneller den Wasserzerstäubern zugeführt werden kann.

In der gemäß Fig. 12 ausgeführten Variante der Sprinkleranlage 19 entsteht, nachdem eine Bewegung des Dampf-Luft-Gemisches durch die Öffnungen 12 (Fig. 1) begonnen hat, zwischen dem Anlagenraum 1 (Fig. 12) und der Zwischenkammer 14 ein Druckgefälle. Ein entsprechendes Druckgefälle entsteht zwischen dem Luftraum des Gefäßes 20 und der Zwischenkammer 14, da der Luftraum des Gefäßes 20 durch die Rohrleitung 54 direkt mit dem Anlagenraum 1, dagegen der Behälter 56 durch die Rohrleitung 63 mit der Zwischenkammer 14 verbunden ist. Unter der Wirkung dieses Druckgefälles wird das Wasser aus dem Gefäß 20 in den Behälter 56 verdrängt und aus diesem gelangt es durch das Mittel 23 zum Wasserversprühen in den Anlagenraum 1.

In der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsvariante der Sprinkleranlage wird ein Teil des Dampf-Luft-Gemisches aus dem Anlagenraum 1 in die Zwischenkammer 14 durch den Gasstrahlejektor 65 geleitet und saugt dabei durch die Rohrleitung 63 die Luft aus dem Behälter 56 ab, wodurch dessen Füllung mit Wasser aus dem Gefäß 20 erleichtert wird.

Die Differenz der Drücke bei den in den Fig. 7-13 dargestellten Ausführungsvarianten entsteht dank einer Verzögerung beim Druckanstieg in der Rohrleitung 22 infolge der dort vorhandenen Drossel 55. Der Druck im Anlagenraum 1 und dem mit diesem durch die Rohrleitung 54 verbundenen Luftraum des Gefäßes 20 steigt rascher an als in der Rohrleitung 22, weil in der Rohrleitung 54 keine Drossel vorhanden ist. Das Wasser 21 aus dem Gefäß 22 wird durch die entstandene Differenz der Drücke in die Rohrleitung 22 und weiter in das Mittel 23 zum Versprühen verdrängt.

Das erfindungsgemäße Kernreaktorsicherheitssystem ermöglicht im Falle einer Störung beim Bruch einer Rohrleitung des Reaktorkühlwasserkreislaufs einen ausreichenden schnellen (etwa 3-5 Minuten nach Beginn der Störung) Druckabbau im Anlagenraum, wo die Reaktoranlage angeordnet ist - dem gefährlichsten hinsichtlich der Möglichkeit einer Verpestung der Umgebung durch radioaktive Spaltprodukte - ohne solche aktive Vorrichtungen wie z. B. ein Rückschlagventil zu verwenden. Infolgedessen wird eine hohe Zuverlässigkeit der Auslösung des Systems und eine höhere Effektivität des Schutzes der Umgebung gegen radioaktive Verseuchungen erreicht.

Claims (13)

1. Kernreaktorsicherheitssystem zur Verminderung des Überdrucks, der beim Bruch einer Rohrleitung des Reaktorkühlwasserkreislaufs im umgebenden Anlagenraum auftritt, wobei ein teilweise mit Wasser gefüllter Kondensationsraum vorgesehen ist, in dessen Wasservolumen die unteren Enden von beidendig offenen Ablaßkanälen münden, deren obere Enden mit dem Anlagenraum in Verbindung stehen, so daß bei Überdruck im Anlagenraum Luft und Wasserdampf durch die Ablaßkanäle in den Kondensationsraum eintreten, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Pumpe versehene aktive Sprinkleranlage (10) und eine durch den Druck im Anlagenraum (1) ausgelöste passive Sprinkleranlage (19) im Anlagenraum (1) vorgesehen sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die passive Sprinkleranlage (19) ein teilweise mit Wasser (21) gefülltes Gefäß (20) und eine Rohrleitung (22, 47), deren eines Ende mit dem Gefäß (20) so verbunden ist, daß darin ein Wasserverschluß gebildet wird, sowie ein Mittel (23) zum Versprühen des Wassers (21) enthält, das mit dem zweiten Ende der Rohrleitung (22, 47) verbunden ist und das Wasser in den Anlagenraum (1) versprüht.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der passiven Sprinkleranlage (19) ein Beschleuniger (42) für das Auslösen der Sprinkleranlage (19) bei einer Störung vorgesehen ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) als mindestens eine Rohrleitung (43, 49) mit einer Drossel (44) ausgeführt ist, die das Gefäß (20) mit dem Anlagenraum (1) so verbindet, daß darin ein Wasserverschluß entsteht.

5. System nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (22, 43) ein zur Bildung eines Wasserverschlusses dienendes über dem Spiegel des Wassers (21) liegendes Knie aufweist.

6. System nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Rohrleitung (47, 49) über den Spiegel des Wassers (21) hinausragt und darüber eine Büchse (48, 50) angeordnet ist, deren Wandung teilweise einen Wasserverschluß bildend in das Wasser (21) eingetaucht ist.

7. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am im Anlagenraum (1) angeordneten Ende der Rohrleitung (43) ein Mittel (23) zum Versprühen des Wassers (21) im Anlagenraum (1) angeordnet ist.

8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) in Form eines im Anlagenraum (1) angeordneten Wärmeaustauschers (51) ausgeführt, der mit dem Wasserraum des Gefäßes (20) durch Rohrleitungen (52 und 53) verbunden ist.

9. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) eine den Luftraum des Gefäßes (20) mit dem Anlagenraum (1) verbindende Rohrleitung (54) sowie eine in der Rohrleitung (22) angeordnete Drossel (55) enthält.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) zusätzlich einen unter dem teilweise mit Wasser (21) gefüllten Gefäß (20) angeordneten Behälter (56) enthält, der als Erweiterung der Rohrleitung (22) gestaltet ist.

11. System nach Anspruch 9 und Anspruch 5 bzw. 6, oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) ein Wasserstrahlejektor (57 bzw. 59 bzw. 61) vorgesehen ist, der durch eine Rohrleitung (58 bzw. 60 bzw. 62) mit dem Luftraum des Knies der Rohrleitung (22) bzw. der Büchse (48) der Rohrleitung (47) bzw. des Behälters (56) verbunden ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (56) durch eine Rohrleitung (63) mit einer zwischen Anlagenraum (1) und Kondensatorraum (2) angeordeten Zwischenkammer (14) verbunden ist, wobei das eine Ende dieser Rohrleitung (63) innerhalb des Behälters (56) im Abstand vom Boden (64) des Behälters (56) angeordnet ist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Beschleuniger (42) für das Auslösen der passiven Sprinkleranlage (19) ein Gasstrahlejektor (65) vorgesehen ist, der zwischen dem Anlagenraum (1) und der Zwischenkammer (14) eingeschaltet und an dessen Saugkammer die Rohrleitung (63) des Behälters (56) angeschlossen ist.