DE3731908A1 - Kernkraftwerk mit hochtemperaturreaktor und dampferzeuger - Google Patents
Kernkraftwerk mit hochtemperaturreaktor und dampferzeugerInfo
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- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
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Description
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Kernkraftwerk mit
Hochtemperaturreaktor und Dampferzeuger, wobei der Hochtemperatur
reaktor in einem Reaktordruckbehälter aus Gußeisen oder Gußstahl,
insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeordnet und der Reaktor
druckbehälter von einem Kavernenbehälter umgeben ist, wobei ferner
hin dieser Kavernenbehälter eine Kühleinrichtung für die Nachwärme
abfuhr aufweist, der Wärmetauscher angehören. Der Dampferzeuger
bildet die Hauptwärmesenke. Das Kernkraftwerk mag im übrigen
auf verschiedene Weise gestaltet sein und funktionieren. Insbes. han
delt es sich um ein Kernkraftwerk mit einem sogenannten Kugelhaufen
reaktor (vgl. DE-OS 30 16 402).
Die (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Kernkraftwerke,
die nicht für hohe Leistung ausgelegt sind (z. B. für 200 MWth)
sind durch günstige Temperaturverläufe bei Ausfall der Hauptwärme
senke ausgezeichnet. An der Oberfläche des Reaktordruckbehälters
treten im Störfall maximal 340°C auf. Ein innenliegendes Kühlsystem
ist daher zumeist nicht vorgesehen. Die Nachwärme kann über bei
Normalbetrieb mitlaufende Flächenkühler in dem Kavernenbehälter
abgeführt werden. Allerdings gehören zu dieser Kühleinrichtung Kühl
mittelpumpen und andere aktive Bauteile wie Ventile und dergleichen.
Diese aktiven Bauteile bedingen ein Ausfallrisiko, welches durch
mehrfache Redundanz reduziert werden muß. Nichtsdestoweniger bleibt
ein probalistisches Problem. Im übrigen ist die Nachwärmeabfuhr
verbesserungsbedürftig.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gat
tungsgemäßes Kernkraftwerk bezüglich der Nachwärmeabfuhr zu ver
bessern und mit einem deterministisch ausfallsicheren Nachwärme
abfuhrsystem auszurüsten.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Reaktor
druckbehälter reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt eine
Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen
Konvektionskanälen aufweist, durch die in der Kaverne vorhandene
Luft konvektionsgetrieben aufsteigt, die in einem Ringraum zwischen
Reaktordruckbehälteraußenwand sowie Kavernenbehälterinnenwand wie
der abfällt, und daß die Kühleinrichtung des Kavernenbehälters re
aktordruckbehälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl
von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserküh
lungskanälen aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern
in Verbindung stehen. Das läßt sich in baulicher Hinsicht besonders
einfach verwirklichen, wenn die Konvektionskanäle in Schalen aus
Gußeisen oder Gußstahl angeordnet sind, die innenseitig gegen den
im übrigen nach statischen und festigkeitsmäßigen Regeln aufgebau
ten Reaktordruckbehälter gesetzt sind. Dabei besteht die Möglichkeit,
die Konvektionskanäle in den Schalen als oberflächenoffene Kanäle
auszuführen, und zwar so, daß sie von der zugeordneten Reaktor
druckbehälterwand, gegen die die Schalen gesetzt sind, abgeschlos
sen sind. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch gießtechnische
Einfachheit aus. Um in der Kavernenbehälterwand gute Wärmeüber
gangsverhältnisse sicherzustellen, lehrt die Erfindung, daß die Was
serkühlungskanäle eingepaßte Rohrleitungen, z. B. Kupferrohrleitun
gen oder Leitungen aus Edelstahl, aufweisen. Der Kavernenbehälter
ist nach bevorzugter Ausführungsform aus Gußeisen oder Gußstahl,
vorzugsweise aus sphärolithischem Gußeisen, aufgebaut und weist
Auskammerungen auf, die mit Beton ausgefüllt sind.
Die erreichten Vorteile sind hauptsächlich darin zu sehen, daß bei
dem erfindungsgemäßen Kernkraftwerk die Überführung der Nachwärme
vom Reaktordruckbehälter auf den Kavernenbehälter wesentlich verbes
sert ist, und zwar durch Anordnungen und Gestaltungen, die keiner
lei aktive Komponenten benötigen. Tatsächlich gibt die Luft, die
in den Konvektionskanälen aufsteigt, ihre Wärme an die Kavernenbe
hälterinnenwand ab, wenn sie in dem Ringraum zwischen Reaktor
druckbehälteraußenwand und Reaktorinnenwand wieder abfällt. Hier
führt die Wasserkühlung die Wärme ab. Auch die Wärmestrahlung,
die von dem Reaktordruckbehälter abgeht, wird von der Wasserküh
lung aufgenommen. Im Ergebnis erreicht man eine beachtliche sicher
heitstechnische Verbesserung. Es versteht sich, daß die Wasserküh
lung einen Außenanschluß außerhalb des Containments aufweisen kann,
so daß bei einem Störfall von außen Kühlwasser zugeführt und die
Nachwärmeabfuhr intensiver erfolgen kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh
rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es
zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kernkraft
werk,
Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab
einen Horizontalschnitt durch die Wand des Reaktordruckbe
hälters eines erfindungsgemäßen Kernkraftwerkes,
Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 einen Schnitt durch die Wand des
Kavernenbehälters und
Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 3.
Das in der Fig. 1 dargestellte Kernkraftwerk ist mit einem Hochtem
peraturreaktor H und mit einem Dampferzeuger D ausgerüstet. Diese
befinden sich in entsprechenden zylindrischen Behältern. Der Hoch
temperaturreaktor H ist in einem Reaktordruckbehälter 1 aus Gußei
sen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeord
net. Der Reaktordruckbehälter 1 ist von einem weiteren Behälter,
dem sogenannten Kavernenbehälter 2 umgeben. Dieser Kavernenbehäl
ter 2 weist eine Kühleinrichtung 3 für die Nachwärmeabfuhr auf.
Der Kühleinrichtung gehören Wärmetauscher 4 an. - Der Dampferzeu
ger D befindet sich in einem weiteren, geeigneten Behälter 5 und
ist über das Leitungsaggregat 6 mit dem Hochtemperaturreaktor H
bzw. dem Reaktordruckbehälter 1 verbunden.
Der Reaktordruckbehälter 1 ist reaktorseitig und über seinen Umfang
verteilt mit einer Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesent
lichen vertikalen Konvektionskanälen 7 ausgerüstet. Die Anordnung
ist so getroffen, daß durch die Konvektionskanäle 7 die in der Ka
verne vorhandene Luft konvektionsgetrieben aufsteigt. Sie fällt in
einem Ringraum 8 zwischen Reaktordruckbehälteraußenwand und Ka
vernenbehälterinnenwand wieder ab, wie in der Fig. 1 durch Pfeile
angedeutet wurde. In bezug auf die Anordnung dieser Konvektions
kanäle 7 wird im übrigen auf die Fig. 2 Bezug genommen. Aus einer
vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 3 bzw. 1 und 4 entnimmt
man, daß die Kühleinrichtung des Kavernenbehälters 2 reaktordruck
behälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten
und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserkühlungskanälen
9 aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern 4 in Verbin
dung stehen. - Überraschenderweise liegen beim Betrieb eines gat
tungsgemäßen Kernkraftwerkes die Temperaturverhältnisse im Reaktor
druckbehälter und in der Kaverne sowie in dem Wasserkühlsystem
so, daß die beschriebenen Umläufe als Naturumläufe ohne aktive Ele
mente intensiv arbeiten und folglich die Nachwärmeabfuhr wesentlich
verbessern. Sie arbeiten aber auch bei Normalbetrieb.
Die Konvektionskanäle 7 sind in Schalen 10 aus Gußeisen oder Guß
stahl angeordnet, die innenseitig gegen den im übrigen nach stati
schen und festigkeitsmäßigen Regeln aufgebauten Reaktordruckbehäl
ter 1 gesetzt sind. Die Konvektionskanäle 7 in den Schalen sind im
Ausführungsbeispiel oberflächenoffene Kanäle und von der zugeord
neten Wand des Reaktordruckbehälters, gegen die die Schalen 10 ge
setzt sind, abgeschlossen. Die Wasserkühlungskanäle 9 besitzen im
Ausführungsbeispiel eingepreßte Rohrleitungen 11, z. B. Kupferrohr
leitungen, um den Wärmeübergang zu verbessern. Der Kavernenbehäl
ter 2 selbst besteht aus Gußeisen oder Gußstahl, vorzugsweise aus
sphärolithischem Gußeisen. Er weist in seiner Wandung Auskammerun
gen 12 auf, die mit Beton ausgefüllt sind.
Es versteht sich, daß Bauwerke wie die beschriebenen, wenn sie
aus Gußeisen oder Gußstahl hergestellt werden, im allgemeinen aus
mehreren Elementen zusammengesetzt und zusammengespannt werden
(vgl. DE-OS 24 33 521, DE-OS 28 16 389). In der Fig. 1 erkennt man
Wülste 13, die umlaufende Spannstähle aufnehmen. In der Fig. 2
erkennt man außerdem Kanäle 14, in denen vertikale Spannbündel
15 angeordnet sind. ln den Fig. 3 und 4 erkennt man Öffnungen
16 zum Anordnen einer nicht gezeichneten Ringbewehrung.
Claims (5)
1. Kernkraftwerk mit Hochtemperaturreaktor und Dampferzeuger,
wobei der Hochtemperaturreaktor in einem Reaktordruckbehäl ter aus Gußeisen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeordnet und der Reaktordruckbehälter von einem Kavernenbehälter umgeben ist,
wobei fernerhin dieser Kavernenbehälter eine Kühleinrichtung für die Nachwärmeabfuhr aufweist, der Wärmetauscher angehören, da durch gekennzeichnet, daß der Reaktordruck behälter (1) reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt eine Mehr zahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Kon vektionskanälen (7) aufweist,
durch die in der Kaverne vorhandene Luft konvektionsgetrie ben aufsteigt, die in einem Ringraum (8) zwischen Reaktor druckbehälteraußenwand sowie Kavernenbehälterinnenwand wie der abfällt,
und daß die Kühleinrichtung (3) des Kavernenbehälters (2) reaktor druckbehälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserkühlungs kanälen (9) aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern (4) in Verbindung stehen.
wobei der Hochtemperaturreaktor in einem Reaktordruckbehäl ter aus Gußeisen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeordnet und der Reaktordruckbehälter von einem Kavernenbehälter umgeben ist,
wobei fernerhin dieser Kavernenbehälter eine Kühleinrichtung für die Nachwärmeabfuhr aufweist, der Wärmetauscher angehören, da durch gekennzeichnet, daß der Reaktordruck behälter (1) reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt eine Mehr zahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Kon vektionskanälen (7) aufweist,
durch die in der Kaverne vorhandene Luft konvektionsgetrie ben aufsteigt, die in einem Ringraum (8) zwischen Reaktor druckbehälteraußenwand sowie Kavernenbehälterinnenwand wie der abfällt,
und daß die Kühleinrichtung (3) des Kavernenbehälters (2) reaktor druckbehälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserkühlungs kanälen (9) aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern (4) in Verbindung stehen.
2. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Konvektionskanäle (7) in Schalen (10) aus Gußeisen oder Gußstahl
angeordnet sind, die innenseitig gegen den im übrigen nach stati
schen und festigkeitsmäßigen Regeln aufgebauten Reaktordruckbehäl
ter (1) gesetzt sind.
3. Kernkraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Konvektionskanäle (7) in den Schalen (10) als oberflächenoffene
Kanäle ausgeführt und von der zugeordneten Wand des Reaktordruck
behälters (1) abgeschlossen sind.
4. Kernkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wasserkühlungskanäle (9) eingepreßte Rohrleitun
gen (11), z. B. Kupferrohrleitungen, aufweisen.
5. Kernkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kavernenbehälter (2) aus Gußeisen oder Gußstahl,
vorzugsweise aus sphärolithischem Gußeisen, aufgebaut ist und Aus
kammerungen (12) aufweist, die mit Beton ausgefüllt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873731908 DE3731908A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Kernkraftwerk mit hochtemperaturreaktor und dampferzeuger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873731908 DE3731908A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Kernkraftwerk mit hochtemperaturreaktor und dampferzeuger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3731908A1 true DE3731908A1 (de) | 1989-04-13 |
DE3731908C2 DE3731908C2 (de) | 1991-12-19 |
Family
ID=6336605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873731908 Granted DE3731908A1 (de) | 1987-09-23 | 1987-09-23 | Kernkraftwerk mit hochtemperaturreaktor und dampferzeuger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3731908A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002049042A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Eskom | Cooling system |
CN104252884A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 中广核工程有限公司 | 核电站一回路主管道安装方法 |
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DE2433521A1 (de) * | 1974-07-12 | 1976-01-22 | Siempelkamp Gmbh & Co | Druckbehaelter, insbes. kernreaktordruckbehaelter |
DE2816389A1 (de) * | 1978-04-15 | 1979-10-18 | Siempelkamp Gmbh & Co | Spanneinrichtung bei druckbehaeltern |
DE3009390A1 (de) * | 1980-03-12 | 1981-09-17 | GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach | Hochtemperaturreaktor |
DE3603090A1 (de) * | 1986-02-01 | 1987-08-06 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Reaktordruckbehaelter aus beton fuer einen gasgekuehlten kernreaktor niedriger leistung |
-
1987
- 1987-09-23 DE DE19873731908 patent/DE3731908A1/de active Granted
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US7245688B2 (en) | 2000-12-14 | 2007-07-17 | Eskom | Cooling system |
CN104252884A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 中广核工程有限公司 | 核电站一回路主管道安装方法 |
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DE3731908C2 (de) | 1991-12-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMPELKAMP GIESSEREI GMBH & CO, 4150 KREFELD, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |