DE3037468A1 - Vorrichtung zum schutz des sicherheitsbehaelters eines kernkraftwerkes gegen ueberdruckversagen - Google Patents

Vorrichtung zum schutz des sicherheitsbehaelters eines kernkraftwerkes gegen ueberdruckversagen

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DE3037468A1 DE19803037468 DE3037468A DE3037468A1 DE 3037468 A1 DE3037468 A1 DE 3037468A1 DE 19803037468 DE19803037468 DE 19803037468 DE 3037468 A DE3037468 A DE 3037468A DE 3037468 A1 DE3037468 A1 DE 3037468A1
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Description

Kernforschunqsanlage Jülich GmbH, D-517o Jülich
Vorrichtung zum Schutz des Sicherheitsbehälters eines Kernkraftwerkes gegen Überdruckversaqen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz des Sicherheitsbehälters eines mit einem zusätzlichen Sicherheitseinschluß versehenen Kernkraftwerkes gegen Überdruckversagen. Derartige mit einem zusätzlichen Sicherheitseinschluß ausgerüstete Kerkraftwerkc sind insbesondere für unterirdische Anordnung vorgesehen.
Aus der DE-OS 27 Io 39o ist es bekannt, als Überdrucksicherung für den "Sicherheitsbehälter eines Kernkraftwerkes mechanische Sicherheitsventile einzusetzen. Die Funktion dieser Sicherheitsventile besteht darin, eine Überschreitung des Auslegungsüberdruckes des
2ο · Sicherheitsbehälters zu verhindern, ohne einen Druckausgleich zwischen Sicherheitsbehälter und zusätzlichem Sicherheitseinschluß herbeizuführen. Hierdurch soll erreich werden, daß im Stör.fal.1 nur zur Bc-1U rr-nxuriij des Überdruckes irii S.icherhi .-.itübehä 1 tor ei μι- ί'1!« ι Strömverbindung zwischen Sicherheitsbehälter und :.'.u
8AD ORIGINAL
Scijdtsparkasse Neuss* 311 944tÖL"2 3Ο5 5ΟΟΟΟΪ
sätzlichem Sicherheitseinschluß hergestellt wird, um einen möglichst großen Teil der Radioaktivität im Sicherheitsbehälter zurückzuhalten. Prinzipiell gilt, daß umso weniger Radioaktivität in den zusätzlichen Sicherheitseinschluß gelangt, je langer das Ansprechen der Sicherheitsventile hinausgezögert wird und je kleiner die insgesamt überströmende Gasmenge ist.
Bei der bekannten Vorrichtung müssen' aus Sicherheitsgründen mehr Sicherheitsventile vorgesehen werden, als zur Erfüllung der Schutzfunktion gegen Überdruck erforderlich ist. Trotzdem läßt sich nicht ganz ausschließen, daß infolge des Versagens aller Ventile die Schutzfunktion im Störfall nicht erfüllt wird. Außerdem erhöht sich bei mehreren parallel geschalteten Ventilen die Wahrscheinlichkeit für einen vollständigen Druckausgleich zwischen Sicherheitsbehälter und zusätzlichem Sicherheitseinschluß bei Ansprechen der Ventile. Dabei würde dann ein großer Teil der im Sicherheitsbehälter vorhandenen, gasgetragenen Radioaktivität in den zusätzlichen Sioherheitsein-Schluß entweichen und eine erhebliche Ausweitung de:-; Störfallschadens verursachen. Hinzu kommt, daß- bei einem Druckausgleich zwischen Sicherheitsbehälter und zusätzlichem Sicherheitseinschluß dessen Gesamtspeicherkapazität für Gase aufgrund des geringeren Absolutdruckes im Sicherheitsbehälter erheblich abnimmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und den Sicher heitsbehälter eines Kernkraftwerkes zuverlässig geqen Überdruck zu sichern, ohne daß es zu einem vorzeitiger. Austritt von Radioaktivität in dem zusätzlichen Sicherheitseinschluß kommt.
BAD ORIGINAL
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum des Sicherheitsbehälters über eine Druckausgleichsieiturig mit einem Flüssigkeitsspeicher verbunden ist, an den eine Steigleitung angeschlossen ist. Dabei sollte sich der Flüssigkeitsspeicher zweckmäßigerweise innerhalb des Sicherheitseinschlusses befinden. Duch die Anordnung eines derartigen Flüssigkeitsspeichers mit Steigleitung lassen sich unerwünschte Druckerhöhungen im Innenraum des Sicherheitsbehälters auffangen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mündet die Steigleitung des Flüssigkeitsspeichers oberhalb des Sicherheitsbehälters, jedoch innerhalb des Sicherheitseinschlusses, Übersteigt der Druck im Sicherheitsheitsbehälter den Wert, der der Flüssigkeitsdichte und der Höhendifferenz zwischen Mündung der Steigleitung und Flüssigkeitsspeicher entspricht, so tritt eine Sprühkühlung in Aktion und sorgt für eine Auskühlung des Sicherheitsbehälters, wodurch ein entsprechender Druckabfall bewirkt wird.
Eine besonders gleichmäßige Verteilung der aus der . Steigleitung gegebenenfalls ausströmenden Flüssigkeit wird dadurch erreicht, daß die Steigleitung in einen Überlaufkragen mündet, der zweckmäßigerweise am höchsten Punkt des Sicherheitsbehälters angeordnet ist. Natürlich ist auch eine andere Positionierung des Überlaufkragens möglich, sofern damit eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf der Oberfläche des Sicherheitsbehalters bewirkt wird. Allerdings muß sichergestellt sein, daß die Flüssigkeit wieder j η den Flüssigkeitsspeicher zurückfließen kann. w\-nn der Druck im Sicherheitsbehälter infolqt- ausreichen der. Kühlung absinkt.
BAD ORIGINAL
: 3037A68
Nach einem v/eiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß am Boden des Sicherheitseinschlusses eine Saugpumpe angeordnet ist, deren Druckleitung oberhalb des Sicherheitsbehälters mündet. Durch diese Einrichtung wird die am Boden des Sicherheitüeinschlusses gegebenenfalls anfallende Flüssigkeit wieder in den Bereich oberhalb des Sicherheitsbehalters gepumpt, so daß sie wieder zur Kühlung des Sicherheitsbehälters herangezogen wird. Erst wenn der gesamte Vorrat an Flüssigkeit durch Verdampfen aufgebraucht ist oder der Druck im Sicherheitsbehälter trotz Kühlung weiter ansteigt, wird der Flüssigkeitsspeicher nach und nach vollständig entleert. Dabei ist der Flüssigkeitspeicher so dimensioniert, daß genügend Flüssigkeit für den Wärmetransport vom Sicherheitsbehälter zur Innenstruktur des Sicherheitseinschlusses zur Verfügung steht. Auch bpj. vol ! ständiger Verdampfung der Flüssigkeit darf: der /u.:· legungsdruck des Sicherheitseinschlusses nicht über schritten werden.
Sofern ein Überlaufkragen für die Verteilung der aus dem Flüssigkeitspeicher kommenden Flüssigkeit vorgesehen ist, sollte die Druckleitung ebenfalls in den Überlaufkragen münden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn Druckleitung und Steigleitung unterhalb des Flüssigkeitsniveaus in den Überlaufkragen münden. Dadurch wird erreicht, daß bei Wiederabsinken der Temperaturen die gesamte Flüssigkeit wieder in der.
\n Flüssigkeitsspeicher zurückgepumpt wurden kann.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an- ■ sich auf eine Sprühanlage gänzlich vor?] rht c-i wor<!< ; . I:lcs :.;<·'> ·ί ieEt jedoch nicht au;-;, da!:-, df-mu··"·!; uti den i'Tbc rl au fkraqen zusätzliche eine Fprüln -i nr ι chi nnr; w--
geschlossen wird.
Damit sämtliche aus der Steigleitung austretende Flüssigkeit, gegebenenfalls nach Verdampfung und Kondensa-' tion, in den Bereich der Saugpumpe gelangt, ist nach einem-weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Innenwände des Sicherheitseinschlusses mit Kondensatauffangrinnen versehen sind, von denen Rohr-. leitungen in den Bereich der Saugpumpe führen. Ebenso sollte die Außenseite des Sicherheitsbehälters im unteren Bereich mit einer Auffangrinne versahen sein, von der auch hier Rohrleitungen in dem Bereich der Saugpumpe führen. Schließlich sollte auch der Boden des Sicherheitseinschlusses zu der Saugpumpe führende Verbindungskanäle aufweisen.
Der Flüssigkeitsspeicher enthält zweckmäßigerweise eine Kühlflüssigkeit mit niedrigem Verdampfungspunkt, uiti die Verdampfungswärme ausnutzen zu können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt mit nahezu absoluter Sicherheit die für Kernkraftwerke notwendige Schutzfunktion gegen Überdruck. Ein zu hoher oderzu niedriger Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeieher hat nur einen sehr geringen Einfluß auf den An-" sprechwert der Sicherheitseinrichtung. Das Abreißen von Rohrleitungen kann ungünstigstenfalls zum Druckausgleich zwischen Sicherheitsbehälter und zweitem Einschluß führen, verhindert aber grundsätzlich nicht
in (Hi- 5*.chut zfunktion als Überdrucksi cherung . Vort.ei 1-haft ist weiterhin, daß bei ordnungsgemäßer Funktion der Vorrichtung größere Mengen an Radioaktivität erst in den zusätzlichen Sicherheitseinschluß gelangen, wenn die· Wärmekapazität des .Sicherheitscinschlusüi3::
H1J r-rschöpft ist. Dies ist bei ordnungsec-mäßer Funktion
- /Λ
erst nach einigen Tagen der Fall.
In dcü. Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Aus fühl" ungsbeispieles näher veranschaulicht. S.i e zei-tjl in einem Vertikalschnitt ein Kernkraftwerk nut einem kugelförmigen Sicherheitsbehälter 1 und einem diesen umgebenden Sicherheitseinschluß 8.
De-r Innenraum des Sicherheitsbehälters 1 ist über eine Druckausgleichsleitung 2 mit einem Flüssigkeitsspeicher 3 verbunden. An diesen ist eine Steigleitung 4 angeschlossen. Sobald sich im Sicherheitsbehälter J gegenüber dem Sicherheitseinschluß 8 ein Überdruck aufbaut, steigt die Flüssigkeit in der Steigleitung 4 nach Art eines Manometers soweit an, bis die Höhe der Flüssigkeitssäule dem Überdruck im Sicherheitsbehälter 1 entspricht.
Die Steigleitung 4 mündet in einem auf dem Sicherheit:; behälter 1 angeordneten Überlaufkragen "7. Mittels dieses Überlaufkragens 7 wird die bei Überdruck über die Steigleitung 4 herantransportierte Flüssigkeit auf die Außenoberfläche des Sicherheitsbehälters 1. gleichmäßig verteilt. Bei genügend hohen Temperatu-' ren bildet sich Dampf, der an den Innenflächen des Sicherheitseinschlusses 8 kondensiert und dadurch einen Teil der im Sicherheitsbehälter 1 erzeugten Wärme überträgt.
Das Kondensat läuft zusammen mit der überschüssigen Flüssigkeit zum Sumpf 9 am Boden des Sicherheitsein Schlusses 8. Dort ist eine Sumpf pumpe ('"·>) anoeox dru-i . die über einer. Motor 16 angetrieben ist. Sie pumpt <:ι· F l.ii;;yigke i l" über eine mit einem Rück:>ch 1 agven I ι i 1 "·'
}5 versehene Druckleitung 6 wieder zum Überlaufkragen 7
zurück. Sinkt durch die Außenkühlung des Sicherheitsbehälters 1 der Überdruck wieder ab, so fließt e-in Teil der von der Sumpfpumpe 5 geförderten Flüssigkeit wieder in den Flüssigkeitsspeicher 3 zurück. Erst wenn alle Flüssigkeit verdampft ist oder der Überdruck im Sicherheitsbehälter 1 trotz Kühlung der Außenoberfläche weiter ansteigt, kommt es schließlich zur Druckentlastung des Sicherheitsbehälters 1 in den Sicherheitseinschluß 8.
Der .'Ueherheitsbehälter 1 ist unmittelbar vor dor ihn tragenden Betonschale mit einem umlaufenden Stahlkragen 11 versehen, der das am Sicherheitsbehälter 1 herabrieselnde, nicht verdampfte Wasser auffängt und über die Leitung 12 unmittelbar in den Sumpf 9 führt. Zur Ableitung des Kondensats aus der verdampften Flüssigkeit sind an der Innenseite des Sicherheitseinschlusses 8 Kondensatauffangrinnen 13 angebracht. Zweckmäßigerweise befinden sich diese Kondensatauffangrinnen 13 an den-jeweils tiefsten Stellen der von Dampf und Kondensat erreichten Struktur. Über Rohrleitungen 14 gelangt die kondensierte Flüssigkeit von den Kondensatauffangrinnen 13 in den Sumpf 9. Dabei wird auch der Boden des Sicherheitseinschlusses 8 als Wärmesenke mit herangezogen, wobei Verbindungskanäle 15 für eine Zuleitung der kondensierten Flüssigkeit zum Sumpf 9 sorgen.
Die erf indungsgemäfie Vorrichtung läßt κ ich- bei a Lion Kernkraftwerken einsetzen, die neben dem iUeherluM i :; behälter 1 einen zweiten Einschluß bzw. Sicherheitsei.nschluß aufweisen. Anstelle des Fllissiqkei tsspej ^
BAD ORiGfKfAL
chers kann auch eine Wasservorlage als Überdrucksicherung verwendet werden. Diese Wasservorlage wird dann gemäß dem erfindungsgemäßen Vorschlag gleichi'.imI ig zur Kühlung des Sicherheit κ'οοΙύΠ In \i s Ιηί.ίιι-gezogen. Die für den erfindungsgernäßen LosunqKvor-
schlag zu verwendende Pumpe muß geeignet sein, einer, Wasserdampfkreislauf im Sicherheitseinschluß aufrecht zu erhalten. Diidurch soll der Wärmetransport vom Sicherheitsbehälter an die Struktur des Sicher-]o hei t.sein.'· chlusses ermöglicht werden.
Leerseite

Claims (1)

  1. Ansprüche:
    Iy Vorrichtung zum Schutz des Sicherheitsbehälters eines mit einem zusätzlichen Sicherheitseinschluß versehenen Kernkraftwerkes gegen Überdruckversagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Sicherheitsbehälters (1) über eine Druckausgleichsleitung (2) mit einem Flüssigkeitsspeicher (3) verbunden ist, an den eine Steigleitung (4) angeschlossen ist.
    2o
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennueich net, daß der Flüssigkeitsspeicher (3) innerhalb, des· Sicherheitseinschlusses (8) angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (4) oberhalb des Sicherheitsbehälters (1), jedoch innerhalb <u Sicherheitseinschlusses (8) mündet.
    u y r^n1^Pinrxim
    f ^ · β 0 «β
    4. Vorrichtung nac-h Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (4) in einen Überlaufkragen (7) mündet.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Sicherheitseinschlusses (8) eine Sumpfpumpe (5) angeordnet ist, deren Druckleitung (6) oberhalb des Sicherheitsbehälters (1) mündet.
    Io
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (6) in den Überlaufkragen (7) mündet.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Druckleitung (6) und Steigleitung (4) .unterhalb des Flüssigkeitsniveaus in den Überlaufkragen (7) münden.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Überlaufkragen (7) zusätzlich eine Sprüheinrichtung angeschlossen ist.
    9.. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände des Sicherheitseinschlusses (8) mit Kondensatauffangrinnen (13) versehen sind, von denen Rohrleitungen (14) zu dem Bereich der Sumpfpumpe (5) führen.
    lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Sicherheitsbehälters (1) im unteren Bereich nut einer Auffangrinne (11) versehen ist, von der Rohrlei-
    Vi tunqon (12) in den Bfreich der-, rumpf pumpe-* (Γ>Ί
    BAD ORfGINAL
    führen.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Sicherheitseinschlusses (8) zu der Sumpfpumpe (5) führende Verbindungskanäle (15) vorgesehen sind.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspeicher (3) eine Kühlflüssigkeit mit niedriqem Verdampfungspunkt enthält.
    BAD ORIGINAL
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