DE4038505A1 - Gasgekuehlte kernreaktoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gasgekühlte Kernreaktoranla­ ge mit wenigstens einem von einem Seitenreflektor umge­ benen Kern und einer dem Kern zugeordneten wärmeauskop­ pelnden Komponente, mit in Bohrungen des Seitenreflek­ tors einbringbaren kleinen Absorberkugeln oder Absorber­ stäben und mit einem außerhalb des Kerns angeordneten Wasserkreislauf zur Abfuhr der Nachwärme.

Eine derartige Kernreaktoranlage ist aus der Zeitschrift "Atomwirtschaft", August/September 1988, Seite 439 bis 440 bekannt. Dort ist sowohl der Kern als auch die wär­ meauskoppelnde Komponente in einem separaten Stahldruck­ behälter angeordnet. Die modulare Anordnung des Reaktor­ druckbehälters mit der Verbindungsleitung zur wärmeaus­ koppelnden Komponente, die Behälterauflagerung und die Nachwärmeabfuhr der einen Flächenkühler als auch die Behälterintegrität bei auslegungsüberschreitenden Stör­ fällen erfordern aufwendige technische Lösungen. So sind die Stahlbehälter in einem vorgebbaren Abstand von einer biologischen Abschirmung umgeben, so daß insbesondere bei einem Einsatz von mehreren Modulen ein großer Platz­ bedarf erforderlich ist. Ferner sind die Tragsysteme der Stahldruckbehälter gegen energiereiche Strahlung und gegen Wärmeeinfluß zu schützen. Weiterhin ist zur In­ spektion und Reparatur neben dem Stahldeckel noch die darüberliegende Betonabschirmung zu entfernen.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art anzugeben, die kompakter ausge­ führt ist und hinsichtlich Kühlung, Behälterauflagerung und Zugänglichkeit einfacher aufgebaut ist, sowie eine größere Sicherheit bei auslegungsüberschreitenden Stör­ fällen bietet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Kern und die wärmeauskoppelnde Komponente je in ei­ nem separaten, mit einem Liner ausgekleideten Schacht eines Spannbetondruckbehälters angeordnet sind, daß zur Nachwärmeabfuhr ein Liner-Kühlsystem und/oder die Wärme­ speicherkapazität des Spannbetondruckbehälters dient, daß jeder Schacht über einen Deckel in vorgespannter Bauweise zugänglich ist und daß in den Deckel des Schachtes zur Aufnahme des Kerns die Antriebe für die Absorberstäbe und die Auslösemechanismen für das kleine Absorberkugel-System angeordnet werden können.

Durch die Anordnung in einem Spannbetondruckbehälter ist insbesondere bei mehreren Modulen eine platzsparende Unterbringung gegeben. Das Tragsystem des Spannbeton­ druckbehälters ist vor energiereicher Strahlung ge­ schützt und bleibt bei allen Betriebs- und Störfällen auf einem niedrigen Temperaturniveau. Diese Anordnung bringt ferner höhere Festigkeitsreserven und damit höhe­ re Sicherheit bei auslegungsüberschreitenden Störfäl­ len. Der Einsatz von Stahlfaserbeton und gezielt ange­ ordneter schlaffer Bewehrung führt zur Verbesserung der Wärmeableitung, so daß auch bei Ausfall der Liner-Küh­ lung eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Durch den Fortfall eines Flächenkühlers und des biologi­ schen Schildes erfolgt mit dem Spannbetondruckbehälter eine massive Kostenreduktion, die sich bei dem verrin­ gerten Platzbedarf wegen des geringeren Lüftungsaufwan­ des des Reaktorgebäudes noch erhöht. Ein Behälterber­ sten, wie es bei einem Stahlbehälter grundsätzlich mög­ lich ist, wird auch bei hypothetischen Störfällen durch das Konstruktionsprinzip ausgeschlossen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen den Schächten ein Verbindungsstollen vorgesehen, der mit der Heißgasleitung eine koaxiale Gasführung darstellt.

Diese koaxiale Leitung ist wesentlich geringeren Bela­ stungen ausgesetzt, als die Verbindungsleitung zwischen zwei Stahldruckbehältern nach dem Stand der Technik.

Um eine Reduzierung der Spannbetondruckbehälterhöhe zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Heißgasleitung am unteren Ende des Schachtes zur Aufnahme der wärmeauskop­ pelnden Komponente mündet.

Anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und der sche­ matischen Fig. 1 bis 6 wird die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton­ druckbälter entlang der Linie I-I der Fig. 1,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton­ druckbehälter entlang der Linie III-III der Fig. 4,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton­ druckbehälter entlang der Linie V-V der Fig. 6 und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung einen zylindrischen Spannbetondruckbehälter 1, dessen Schächte 2 jeweils eine nicht dargestellte Schüttung kugelförmiger Brennelemente aufnehmen und zum Zwecke des Austauschs durch ein Kugelabzugsrohr 3 zu einer Entnah­ meeinrichtung 4 gelangen. Jeder Schacht 2 ist über einen Verbindungsstollen 5 mit einem achsparallelen Schacht 6 verbunden, in dem als wärmeauskoppelnde Komponente ein Dampferzeuger 7 angeordnet ist. Anstelle eines Dampfer­ zeugers kann auch ein Röhrenspaltofen, ein Helium/He­ lium-Zwischenwärmetauscher oder andere wärmeauskoppelnde Apparate vorgesehen werden. Dem Verbindungsstollen ist eine koaxiale Leitung zur Heißgasführung zugeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei unabhängig vonei­ nander arbeitende, jeweils aus einem Reaktorkern und einem Dampferzeuger bestehende Module in einem Spannbe­ tondruckbehälter integriert. Jeder Schacht 2, 6 ist mit einem Deckel in vorgespannter Bauweise (z. B. aus Beton oder Guß) 8, 9 verschlossen, so daß die Schächte und die darin angeordneten Komponenten zu Inspektions- und Repa­ raturzwecken leicht zugänglich sind. Der den jeweiligen Schacht 2 verschließende Deckel 8 nimmt den nicht darge­ tellten Auslösemechanismus zum Einspeisen der sogenann­ ten "kleinen Absorberkugeln" in Bohrungen eines den Kern umgebenden, nicht dargestellten Seitenreflektors auf. Der Deckel 8 trägt ferner den nicht dargestellten An­ trieb für die in den Seitenreflektor einfahrbaren Absor­ berstäbe. Somit sind der Auslösemechanismus und die Antriebe von außen leicht zugänglich.

In den Fig. 3 bis 6 sind mit den Fig. 1 und 2 gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Nach den Fig. 3 und 4 sind drei aus Reaktorkern und Dampferzeuger bestehende Module in einem Spannbeton­ druckbehälter integriert. Bei dieser Anordnung dient ein Mittelschacht 11 im Falle der Nachwärmeabfuhr für die bessere Wärmeableitung.

Die Fig. 5 und 6 zeigen wieder eine Doppel-Modulanla­ ge. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 mündet hier der Verbindungsstollen am unteren Ende des Schachtes 6. Mit einer anderen Anströ­ mung des Dampferzeugers gelingt eine Reduzierung der Spannbetondruckbehälterhöhe.

Die Schächte 2 und 6 sowie der Stollen 5 sind mit einem Liner 10 ausgestattet. Die Kühlung des Liners erfolgt über ein nicht dargestelltes Kühlsystem, das betonseitig den Liner umgibt. Das Liner-Kühlsystem nimmt auch nach dem Abschalten eines Modul-Reaktors die durch Wärme­ strahlung an den Liner gelangenden Nachwärme auf. Die Isolierung des Liners ist so dimensioniert, daß einer­ seits die Nachwärmeabfuhr über das Liner-Kühlsystem er­ folgen kann und andererseits auch ohne Kühlung von der Wärmeaufnahmekapazität des Spannbetondruckbehälters auf­ genommen und an die Umgebung abgeleitet werden kann.

Claims (3)

1. Gasgekühlte Kernreaktoranlage mit wenigstens einem von einem Seitenreflektor umgebenen Kern und ei­ ner dem Kern zugeordneten wärmeauskoppelnden Komponente, mit in Bohrungen des Seitenreflektors einbringbaren kleinen Absorberkugeln oder Absorberstäben und mit einem außerhalb des Kerns angeordneten Wasserkreislauf zur Abfuhr der Nachwärme, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern und die wärmeauskoppelnde Komponente je in einem separaten, mit einem Liner (10) ausgekleideten Schacht (2, 6) eines Spannbetondruckbehälters (1) angeordnet sind, daß zur Nachwärmeabfuhr ein Liner-Kühlsystem und/ oder die Wärmespeicherkapazität des Spannbetondruckbe­ hälters (1) dient, daß jeder Schacht (2, 6) über einen Deckel (8, 9) in vorgesehener Bauweise zugänglich ist und daß dem Deckel des Schachtes zur Aufnahme des Kerns die Antriebe für die Absorberstäbe und die Auslösemechanis­ men für die kleinen Absorberkugeln zugeordnet sind.

2. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schächten (2, 6) ein Verbindungsstollen (5) vorgesehen ist, der mit der Heißgasleitung eine koaxiale Gasführung darstellt.

3. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgasleitung am unteren Ende des Schachtes (6) zur Aufnahme der wärmeauskoppeln­ den Komponente mündet.