EP1488430A2 - Nuclear power plant - Google Patents

Nuclear power plant

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Publication number
EP1488430A2
EP1488430A2 EP03720350A EP03720350A EP1488430A2 EP 1488430 A2 EP1488430 A2 EP 1488430A2 EP 03720350 A EP03720350 A EP 03720350A EP 03720350 A EP03720350 A EP 03720350A EP 1488430 A2 EP1488430 A2 EP 1488430A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nuclear power
power plant
reactor
reactor pressure
pressure vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03720350A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Pflug
Frank Domschat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva GmbH
Original Assignee
Framatome ANP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Framatome ANP GmbH filed Critical Framatome ANP GmbH
Publication of EP1488430A2 publication Critical patent/EP1488430A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02—Details
    • G21C13/028—Seals, e.g. for pressure vessels or containment vessels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a nuclear power plant, in particular a boiling water reactor (SWR) with a reactor pressure vessel arranged in a safety vessel.
  • SWR boiling water reactor
  • Such nuclear power plants are known for example from DE 198 53 618 C1 or DE 195 38 009 A1.
  • the interior of the safety container of such nuclear power plants is divided into several sub-rooms by several inner walls and false ceilings and has a tightly lockable loading lid.
  • the reactor pressure vessel (RPV) is arranged in the central inner region and has a reactor core in its lower region, in which the fuel elements are arranged, and an opening that can be sealed by a lid at the top.
  • the external spaces of the safety container serve as condensation chambers and flood pools for cooling the reactor pressure container and are connected to it via various lines.
  • This object is achieved according to the invention for a nuclear power plant with a safety vessel, a reactor space arranged in the safety vessel, a reactor pressure vessel arranged in the reactor space and a flood basin arranged in the safety vessel, the reactor pressure vessel having an opening which can be closed with a lid, in that between the reactor pressure vessel and the flood basin a permanently installed seal is provided.
  • the sealing between the reactor pressure vessel and the flood basin takes place in the form of a permanently installed sealing membrane.
  • This is expediently connected on the one hand to the upper edge of the reactor pressure vessel and on the other hand to a wall of the reactor space surrounding it and consists of several segments which are tightly connected, for example welded, to one another.
  • the seal can have at least one drain line for removing residual liquid after the fuel element change.
  • a thermal insulation device to the underside of the seal.
  • a preferred material for the seal is an austenite, in particular that with the DIN designation X6CrNiTi 1810.
  • Figure 1 is a schematic representation of a containment vessel with a reactor pressure vessel built therein for a nuclear power plant according to the present invention
  • FIG. 2 shows a plan view of the reactor pressure vessel with a permanently installed seal according to the present invention along line II-II in FIG. 1;
  • Figure 3 is an enlarged view of the seal of the invention
  • a safety container 10 of a boiling water reactor (SWR) system is outlined in FIG.
  • the interior of the security container 10 is divided into different subspaces by an inner cylinder 12 and an intermediate ceiling 14, the overall structure of the security container 10 being essentially rotationally symmetrical to the central longitudinal axis 16.
  • a central opening 20 is provided in the ceiling 18, which can be closed tightly by a dome-shaped loading lid 22. All walls and partitions of the security container 10 are preferably made of concrete.
  • a reactor pressure vessel (RPV) 26 is arranged in the central reactor space 24 surrounded by the inner cylinder 12 and is supported on the inner cylinder 12 by a frame 28.
  • the lower part of the reactor pressure vessel 26 has the reactor core 30 in which the fuel elements (not shown) are arranged.
  • a Control rod drive 32 which is arranged at the lower end outside the reactor pressure vessel, retracted control rods.
  • Control rod guide tubes 34 extend from the control rod drive 32 through the wall of the reactor pressure vessel 26 into the reactor core 30.
  • the reactor pressure vessel 26 has an opening 36 at its upper end, which can be tightly closed by means of a cover 38.
  • the reactor pressure vessel 26 and its cover 38 are completely surrounded by an insulating sleeve 40a and 40b.
  • the insulating sleeve 40a surrounding the reactor pressure vessel 26 is fastened to the inner cylinder 12 with a large number of spacers 42 and is spaced apart from the reactor pressure vessel 26 to form an intermediate space 44 so that it is accessible from the outside for maintenance purposes.
  • the insulating sleeves 40a, 40b are used for the thermal insulation of the reactor pressure vessel 26, so that the temperature in the intermediate space 44 can be kept within the reactor pressure vessel 26 at about 275 ° C. when the reactor is operating and thus in the range of the operating temperature. Outside the insulating sleeve 40a, 40b, the temperature is typically only about 50 ° C., for which purpose a cooling air flow L is provided between the insulating sleeve 40a and the inner cylinder 12.
  • the inner cylinder 12 further forms an annular outer space in the interior of the security container 10, which is divided into an upper and a lower outer space by the false ceiling 14.
  • the lower annular outer space forms a condensation chamber 46 and the upper annular outer space forms a flood basin 48, both of which contain a cooling liquid F, in particular cooling water.
  • Flood basin 48 and condensation chamber 46 serve to cool the reactor pressure vessel 26 if a critical pressure is exceeded in this or in the reactor space 24.
  • an external cooling or external flooding of the reactor pressure vessel 26 is provided, in which the cooling liquid F from the flood tank 48, for example through a flood line 50, into the intermediate space 44 flows in, so that the cooling liquid F comes into contact with the outer wall of the reactor pressure vessel 26.
  • the cooling liquid F is heated by the hot reactor pressure vessel 26, as a result of which steam is generated in the intermediate space 44, which steam can pass from the intermediate space 44 into the upper region of the flood basin 48 via a flow path (not shown).
  • a condenser 52 is arranged in the upper region of the flood basin 48, on which the steam condenses, as a result of which the pressure in the safety container 10 can be reduced.
  • This seal 54 is permanently installed, so it does not have to be installed before a fuel element change or removed after a fuel element change has taken place. For this reason, less time and less personnel are required for a fuel element change, which leads to significant cost savings in the operation of the nuclear power plant. In addition, no separate space for the seal 54 is required outside the reactor space 24, as was the case with the conventional removable flood compensators. Furthermore, due to the permanently installed seal 54, consistently good functionality can be guaranteed, since the sealing effect does not depend on the respective assembly before a fuel element change. A criterion in the construction of the permanently installed seal 54 according to the invention is that the seal can absorb the thermal expansions which occur during operation, in particular when the reactor is started up and shut down.
  • the reactor pressure vessel 26 is accommodated in the upper region of the safety container 10, so that in comparison to systems with reactor pressure containers in the lower region of the safety container, a lower axial thermal expansion has to be taken into account and thus the proposed solution of the permanently installed seal 54 with an acceptable solution Effort is realizable.
  • the necessary axial expansion absorption of the seal 54 to be taken into account here is in the range of approximately 20 to 30 mm, while its radial expansion absorption is in the range of approximately 8 to 15 mm, the temperature range during operation of the nuclear power plant being about room temperature (wall of the reactor space) up to about 290 ° C (reactor pressure vessel).
  • the seal 54 must of course withstand the pressure load caused by the water column above it when the reactor space 24 is flooded.
  • the cooling water F is drained from the flood pool 48 and then the loading lid 22 of the security container 10 is removed or opened. Then the bolts on the flange of the cover 38 of the reactor pressure vessel 26 are removed in a conventional manner. Now the threaded holes of these bolts must be closed by sealing washers, as is generally known, so that the demineralized water cannot come into contact with the ferritic threaded holes. Finally, all openings such as manholes, ventilation flaps and the like must also be sealed in the reactor space 24 before the cover 38 of the reactor pressure vessel 26 is opened. Now the reactor chamber 24 can be flooded with demineralized water for the fuel element change and the fuel element change can be carried out.
  • FIG. 3 corresponds to an enlarged illustration of detail III from FIG.
  • the seal shown in Figure 3 is in the form of a sealing membrane 54.
  • the sealing membrane 54 is designed in the form of a ring to surround the entire upper edge of the reactor pressure vessel 26 and has, for example, the semicircular cross-sectional shape shown in FIG. 3.
  • the sealing membrane 54 can preferably be constructed from, for example, six segments which are very carefully welded together on site. The structure of the sealing membrane 54 from several segments can be seen in the top view of FIG. 2.
  • the sealing membrane 54 of the preferred exemplary embodiment consists of an austenitic material, for example a material with the DIN designation X6CrNiTi 1810.
  • the sealing membrane 54 is uniformly approximately 2 to 3 mm, preferably approximately 2.5 mm thick, and the semicircular shape of the cross section has a radius of about 150 to 250 mm, preferably about 200 mm, so that a distance of about 300 to 500 mm, in the preferred case of about 400 mm, between the reactor pressure vessel 26 and the wall 12 of the reactor space 24 or the insulating sleeve 40a provided within the reactor space 24 can be sealed over the space 44.
  • the sealing membrane 54 has at least one drain line 56 at its lower apex, which is naturally sealed in the normal state.
  • the underside of the sealing membrane 54 is provided with thermal insulation 58.
  • Thermal insulation 58 can prevent the sealing membrane 54 from cooling too quickly.
  • the thermal insulation 58 consists, for example, of a chloride-free mineral wool and has a thickness of approximately 15 to 60 mm, which can increase from the inside to the outside via the circular arc of the sealing membrane 54, as shown in FIG. 3.
  • the inside of the sealing membrane 54 is welded to the austenitic cladding 60 of the flange 62 of the reactor pressure vessel 26 surrounding the opening 36 of the reactor pressure vessel 26.
  • the outside of the sealing membrane 54 is welded to the wall 12 of the reactor space 24 or the insulating sleeve 40a arranged inside the reactor space, ie in other words directly or indirectly connected to the wall 12 of the reactor space 24.
  • the connections of the sealing membrane should provide good heat conduction in addition to the requirement of tightness.
  • a circumferential, accessible grate 64 is also provided above the sealing membrane 54 in the reactor space 24, which is intended to simplify the sealing membrane 54, which in any case only requires little maintenance.
  • the distance between the sealing membrane 54 and the grating 64 is, for example, approximately 100 mm. Manholes for access to the accessible grate 64 must of course be sealed before the reactor space 24 is flooded for a fuel element change.

Landscapes

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Abstract

The aim of the invention is to reduce the time and staff required for exchanging the fuel elements of a nuclear power plant, especially a boiling water reactor. For this purpose a sealing system, for example in the form of a sealing membrane (54), is stationarily installed between the reactor pressure vessel (26) and the core flooding pool (48) of the nuclear power plant.

Description

Beschreibung description
KernkraftanlageNuclear power plant
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernkraftanlage, insbesondere einen Siedewasserreaktor (SWR) mit einem in einem Sicherheitsbehälter angeordneten Reaktordruckbehälter.The invention relates to a nuclear power plant, in particular a boiling water reactor (SWR) with a reactor pressure vessel arranged in a safety vessel.
Derartige Kernkraftanlagen sind zum Beispiel aus der DE 198 53 618 C1 oder der DE 195 38 009 A1 bekannt. Der Innenraum des Sicherheitsbehälters solcher Kernkraftanlagen ist durch mehrere Innenwände und Zwischendecken in verschiedene Teilräume unterteilt und weist einen dicht verschließbaren Ladedeckel auf. Im zentralen Innenbereich ist der Reaktordruckbehälter (RDB) angeordnet, der in seinem unteren Bereich einen Reaktorkern, in dem die Brennelemente angeordnet sind, und oben eine durch einen Deckel dicht verschließbare Öffnung aufweist. Die Außenräume des Sicherheitsbehälters dienen als Kondensationskammern und Flutbecken zur Kühlung des Reaktordruckbehälters und sind über verschiedene Leitungen mit diesem verbunden.Such nuclear power plants are known for example from DE 198 53 618 C1 or DE 195 38 009 A1. The interior of the safety container of such nuclear power plants is divided into several sub-rooms by several inner walls and false ceilings and has a tightly lockable loading lid. The reactor pressure vessel (RPV) is arranged in the central inner region and has a reactor core in its lower region, in which the fuel elements are arranged, and an opening that can be sealed by a lid at the top. The external spaces of the safety container serve as condensation chambers and flood pools for cooling the reactor pressure container and are connected to it via various lines.
Für das Austauschen der Brennelemente ist es erforderlich, dass nach dem Entfernen des Ladedeckels und des RDB-Deckels der Reaktorraum ab der Oberkante des Reaktordruckbehälters mit vollentsalztem Wasser geflutet wird. Hierbei muss sichergestellt werden, dass zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Flutbecken eine Abdichtung vorhanden ist. Bei herkömmlichen Kernkraftanlagen wird zu diesem Zweck bei jedem Brennelementwechsel ein sogenannter Flutkompensator von einigen Tonnen Gewicht eingesetzt, der während der übrigen Zeit außerhalb des zu flutenden Raums gelagert werden muss. Der Einsatz solcher Flutkompensatoren bringt einige Nachteile mit sich. So ist der Brennelementwechsel sehr zeitaufwändig und erfordert viel Personal, der Flutkompensator ist teuer in seiner Herstellung, benötigt einen Abstellplatz und muss gewartet werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kernkraftanlage mit einem in einem Sicherheitsbehälter angeordneten Reaktordruckbehälter anzugeben, bei der ein Brennelementwechsel ohne großen Zeit- und Personalaufwand und damit kostensparend durchgeführt werden kann.To replace the fuel assemblies, it is necessary that after removing the loading cover and the RPV cover, the reactor space is flooded with deionized water from the top edge of the reactor pressure vessel. It must be ensured that there is a seal between the reactor pressure vessel and the flood basin. In conventional nuclear power plants, a so-called flood compensator of a few tons weight is used for each fuel element change, which must be stored outside the space to be flooded for the rest of the time. The use of such flood compensators has several disadvantages. The fuel element change is very time-consuming and requires a lot of personnel, the flood compensator is expensive to manufacture, requires a parking space and has to be serviced. The invention is therefore based on the object of specifying a nuclear power plant with a reactor pressure vessel arranged in a safety vessel, in which a fuel element change can be carried out without great expenditure of time and personnel and thus in a cost-saving manner.
Diese Aufgabe wird für eine Kernkraftanlage mit einem Sicherheitsbehälter, einem im Sicherheitsbehälter angeordneten Reaktorraum, einem im Reaktorraum angeordneten Reaktordruckbehälter und einem im Sicherheitsbehälter angeordneten Flutbecken, wobei der Reaktordruckbehälter eine mit einem Deckel verschließbare Öffnung aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Flutbecken eine fest installierte Abdichtung vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention for a nuclear power plant with a safety vessel, a reactor space arranged in the safety vessel, a reactor pressure vessel arranged in the reactor space and a flood basin arranged in the safety vessel, the reactor pressure vessel having an opening which can be closed with a lid, in that between the reactor pressure vessel and the flood basin a permanently installed seal is provided.
Bei einer fest installierten Abdichtung zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Flutbecken entfällt bei einem Brennelementwechsel das aufwändige und viel Personal erfordernde Einsetzen und Herausnehmen eines herausnehmbaren Flutkompensators. Außerdem wird kein Abstellplatz außerhalb des Flutraumes benötigt, und der Aufwand für Wartung, Reinigung und wiederkehrende Prüfungen kann gering gehalten werden. Zudem ist die Herstellung der fest installierten Abdichtung weniger aufwändig und damit kostengünstiger als die des herkömmlichen herausnehmbaren Flutkompensators einschließlich der notwendigen Montagevorrichtungen. Durch den geringeren Personalaufwand beim Brennelementwechsel wird auch die Strahlenbelastung des Personals reduziert. Ferner ist auch die Dekontamination der fest installierten Abdichtung relativ einfach durchzuführen.With a permanently installed seal between the reactor pressure vessel and the flood basin, there is no need to insert and remove a removable flood compensator when changing fuel assemblies. In addition, no parking space outside the flood area is required, and the effort for maintenance, cleaning and periodic inspections can be kept to a minimum. In addition, the production of the permanently installed seal is less complex and therefore less expensive than that of the conventional removable flood compensator including the necessary mounting devices. The lower personnel expenditure when changing fuel assemblies also reduces the radiation exposure of the personnel. Decontamination of the permanently installed seal is also relatively easy to carry out.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Abdichtung zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Flutbecken in Form einer fest installierten Dichtmembran. Diese ist zweckmäßigerweise einerseits mit der Oberkante des Reaktordruckbehälters und andererseits mit einer Wand des diesen umgebenden Reaktorraums verbunden und besteht aus mehreren miteinander dicht verbundenen, beispielsweise verschweißten Segmenten.In a particularly advantageous embodiment, the sealing between the reactor pressure vessel and the flood basin takes place in the form of a permanently installed sealing membrane. This is expediently connected on the one hand to the upper edge of the reactor pressure vessel and on the other hand to a wall of the reactor space surrounding it and consists of several segments which are tightly connected, for example welded, to one another.
Zum Abführen von Restflüssigkeit nach dem Brennelementwechsel kann die Abdichtung wenigstens eine Entleerungsleitung aufweisen. Um eine für das An- und Abfahren der Kernkraftanlage erforderliche hohe Wärmehaltung innerhalb der Abdichtung zu erzielen, ist es zweckmäßig, an der Unterseite der Abdichtung eine Wärmedämmvorrichtung anzubringen.The seal can have at least one drain line for removing residual liquid after the fuel element change. In order to achieve a high heat retention within the seal required for starting and stopping the nuclear power plant, it is expedient to attach a thermal insulation device to the underside of the seal.
Ein bevorzugtes Material für die Abdichtung ist ein Austenit, insbesondere das mit der DIN-Bezeichnung X6CrNiTi 1810.A preferred material for the seal is an austenite, in particular that with the DIN designation X6CrNiTi 1810.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:A preferred embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawings. In it show:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Sicherheitsbehälters mit darin eingebautem Reaktordruckbehälter für eine Kernkraftanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a schematic representation of a containment vessel with a reactor pressure vessel built therein for a nuclear power plant according to the present invention;
Figur 2 eine Draufsicht des Reaktordruckbehälters mit fest installierter Abdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entlang Linie ll-ll in Figur 1 ; undFIG. 2 shows a plan view of the reactor pressure vessel with a permanently installed seal according to the present invention along line II-II in FIG. 1; and
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Abdichtung derFigure 3 is an enlarged view of the seal of the invention
Kernkraftanlage gemäß Einzelheit III in Figur 1.Nuclear power plant according to detail III in Figure 1.
In Figur 1 ist ein Sicherheitsbehälter 10 einer Siedewasserreaktoranlage (SWR-Anlage) skizziert. Der Innenraum des Sicherheitsbehälters 10 ist durch einen Innenzylinder 12 und eine Zwischendecke 14 in verschiedene Teilräume unterteilt, wobei der Aufbau des Sicherheitsbehälters 10 insgesamt im wesentlichen rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse 16 ist. In der Decke 18 ist eine zentrale Öffnung 20 vorgesehen, die durch einen kuppeiförmigen Ladedeckel 22 dicht verschließbar ist. Sämtliche Wände und Zwischenwände des Sicherheitsbehälters 10 sind vorzugsweise aus Beton.A safety container 10 of a boiling water reactor (SWR) system is outlined in FIG. The interior of the security container 10 is divided into different subspaces by an inner cylinder 12 and an intermediate ceiling 14, the overall structure of the security container 10 being essentially rotationally symmetrical to the central longitudinal axis 16. A central opening 20 is provided in the ceiling 18, which can be closed tightly by a dome-shaped loading lid 22. All walls and partitions of the security container 10 are preferably made of concrete.
Im vom Innenzylinder 12 umgebenen zentralen Reaktorraum 24 ist ein Reaktordruckbehälter (RDB) 26 angeordnet, der sich über eine Zarge 28 am Innenzylinder 12 abstützt. Der Reaktordruckbehälter 26 weist in seinem unteren Bereich den Reaktorkern 30 auf, in dem die (nicht dargestellten) Brennelemente angeordnet sind. Zur Leistungssteuerung werden in den Reaktorkern 30 mittels eines Steuerstabantriebs 32, der am unteren Ende außerhalb des Reaktordruckbehälters angeordnet ist, Steuerstäbe eingefahren. Steuerstabführungsrohre 34 reichen vom Steuerstabantrieb 32 durch die Wandung des Reaktordruckbehälters 26 hindurch in den Reaktorkern 30.A reactor pressure vessel (RPV) 26 is arranged in the central reactor space 24 surrounded by the inner cylinder 12 and is supported on the inner cylinder 12 by a frame 28. The lower part of the reactor pressure vessel 26 has the reactor core 30 in which the fuel elements (not shown) are arranged. For power control in the reactor core 30 by means of a Control rod drive 32, which is arranged at the lower end outside the reactor pressure vessel, retracted control rods. Control rod guide tubes 34 extend from the control rod drive 32 through the wall of the reactor pressure vessel 26 into the reactor core 30.
Der Reaktordruckbehälter 26 weist an seinem oberen Ende eine Öffnung 36 auf, die mittels eines Deckels 38 dicht verschließbar ist. Der Reaktordruckbehälter 26 und dessen Deckel 38 sind vollständig von einer Isolierhülle 40a bzw. 40b umgeben. Die den Reaktordruckbehälter 26 umgebende Isolierhülle 40a ist mit einer Vielzahl von Abstandshaltern 42 am Innenzylinder 12 befestigt und unter Bildung eines Zwischenraums 44 vom Reaktordruckbehälter 26 beabstandet, damit dieser von außen für Wartungszwecke zugänglich ist. Die Isolierhüllen 40a, 40b dienen der thermischen Isolation des Reaktordruckbehälters 26, so dass die Temperatur im Zwischenraum 44 bei Betrieb des Reaktors bei etwa 275°C und damit im Bereich der Betriebstemperatur innerhalb des Reaktordruckbehälters 26 gehalten werden kann. Außerhalb der Isolierhülle 40a, 40b beträgt die Temperatur typischerweise nur etwa 50°C, wozu von unten her ein Kühlluftstrom L zwischen der Isolierhülle 40a und dem Innenzylinder 12 vorgesehen ist.The reactor pressure vessel 26 has an opening 36 at its upper end, which can be tightly closed by means of a cover 38. The reactor pressure vessel 26 and its cover 38 are completely surrounded by an insulating sleeve 40a and 40b. The insulating sleeve 40a surrounding the reactor pressure vessel 26 is fastened to the inner cylinder 12 with a large number of spacers 42 and is spaced apart from the reactor pressure vessel 26 to form an intermediate space 44 so that it is accessible from the outside for maintenance purposes. The insulating sleeves 40a, 40b are used for the thermal insulation of the reactor pressure vessel 26, so that the temperature in the intermediate space 44 can be kept within the reactor pressure vessel 26 at about 275 ° C. when the reactor is operating and thus in the range of the operating temperature. Outside the insulating sleeve 40a, 40b, the temperature is typically only about 50 ° C., for which purpose a cooling air flow L is provided between the insulating sleeve 40a and the inner cylinder 12.
Durch den Innenzylinder 12 ist im Innenraum des Sicherheitsbehälters 10 weiter ein ringförmiger Außenraum gebildet, der durch die Zwischendecke 14 in einen oberen und einen unteren Außenraum aufgeteilt ist. Der untere ringförmige Außenraum bildet eine Kondensationskammer 46 und der obere ringförmige Außenraum bildet ein Flutbecken 48, die beide eine Kühlflüssigkeit F, insbesondere Kühlwasser, enthalten. Flutbecken 48 und Kondensationskammer 46 dienen zur Kühlung des Reaktordruckbehälters 26, wenn in diesem oder im Reaktorraum 24 ein kritischer Druck überschritten wird. Hierzu sind zudem mehrere Kühlleitungen und Kühleinrichtungen (nicht dargestellt) zwischen dem Reaktordruckbehälter 26 und dem Flutbecken 48 bzw. der Kondensationskammer (46) vorhanden.The inner cylinder 12 further forms an annular outer space in the interior of the security container 10, which is divided into an upper and a lower outer space by the false ceiling 14. The lower annular outer space forms a condensation chamber 46 and the upper annular outer space forms a flood basin 48, both of which contain a cooling liquid F, in particular cooling water. Flood basin 48 and condensation chamber 46 serve to cool the reactor pressure vessel 26 if a critical pressure is exceeded in this or in the reactor space 24. For this purpose, there are also a plurality of cooling lines and cooling devices (not shown) between the reactor pressure vessel 26 and the flood tank 48 or the condensation chamber (46).
Zur Kühlung des Reaktordruckbehälters 26 ist u.a. eine Außenkühlung oder Außenflutung des Reaktordruckbehälters 26 vorgesehen, bei der die Kühlflüssigkeit F aus dem Flutbecken 48 beispielsweise durch eine Flutleitung 50 in den Zwischenraum 44 einströmt, so dass die Kühlflüssigkeit F mit der Außenwand des Reaktordruckbehälters 26 in Kontakt kommt. Bei der Außenflutung wird die Kühlflüssigkeit F durch den heißen Reaktordruckbehälter 26 erhitzt, wodurch im Zwischenraum 44 Dampf entsteht, der über einen (nicht dargestellten) Strömungsweg aus dem Zwischenraum 44 in den oberen Bereich des Flutbeckens 48 gelangen kann. Im oberen Bereich des Flutbeckens 48 ist ein Kondensator 52 angeordnet, an dem der Dampf kondensiert, wodurch der Druck im Sicherheitsbehälter 10 abgebaut werden kann.For cooling the reactor pressure vessel 26, an external cooling or external flooding of the reactor pressure vessel 26 is provided, in which the cooling liquid F from the flood tank 48, for example through a flood line 50, into the intermediate space 44 flows in, so that the cooling liquid F comes into contact with the outer wall of the reactor pressure vessel 26. During the external flooding, the cooling liquid F is heated by the hot reactor pressure vessel 26, as a result of which steam is generated in the intermediate space 44, which steam can pass from the intermediate space 44 into the upper region of the flood basin 48 via a flow path (not shown). A condenser 52 is arranged in the upper region of the flood basin 48, on which the steam condenses, as a result of which the pressure in the safety container 10 can be reduced.
Bei einem Brennelementwechsel ist es u.a. erforderlich, dass nach dem Entfernen bzw. Öffnen des Ladedeckels 22 des Sicherheitsbehälters 10 und des Deckels 38 des Reaktordruckbehälters 26 der Reaktorraum 24 ab der Oberkante des Reaktordruckbehälters 26 mit vollentsalztem wasser geflutet wird. Aus diesem Grunde muss sichergestellt werden, dass zwischen dem Reaktordruckbehälter 26 und dem Flutbecken 48 zumindest während dieser Zeit eine Abdichtung vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung ist hierzu zwischen dem Reaktordruckbehälter 26 und der Wand des Reaktorraums 24, d.h. dem Innenzylinder 12 des Sicherheitsbehälters 10, eine Abdichtung 54 vorgesehen, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Wie in der Draufsicht entlang Linie ll-ll von Figur 2 dargestellt, wird der Reaktorraum 24 oberhalb des Reaktordruckbehälters 26 durch die Abdichtung 54 über die Isolierhülle 40a vollständig zur Wand 12 des Reaktorraums 24 hin abgedichtet.When changing fuel assemblies, it is Requires that after removing or opening the charging lid 22 of the safety container 10 and the lid 38 of the reactor pressure vessel 26, the reactor space 24 is flooded with deionized water from the top edge of the reactor pressure vessel 26. For this reason, it must be ensured that a seal is provided between the reactor pressure vessel 26 and the flood basin 48 at least during this time. According to the invention, for this purpose between the reactor pressure vessel 26 and the wall of the reactor space 24, i.e. the inner cylinder 12 of the security container 10, a seal 54 is provided, as shown in Figure 1. As shown in the plan view along line II-II of FIG. 2, the reactor space 24 above the reactor pressure vessel 26 is completely sealed off from the wall 12 of the reactor space 24 by the seal 54 via the insulating sleeve 40a.
Diese Abdichtung 54 ist fest installiert, muss also weder vor einem Brennelementwechsel eingebaut noch nach einem erfolgten Brennelementwechsel herausgenommen werden. Aus diesem Grunde wird für einen Brennelementwechsel weniger zeit und weniger Personal benötigt, was zu deutlichen Kostenersparnissen beim Betrieb der Kernkraftanlage führt. Außerdem wird außerhalb des Reaktorraums 24 kein separater Platz für die Abdichtung 54 benötigt, wie dies bei den herkömmlichen herausnehmbaren Flutkompensatoren der Fall war. Weiter kann aufgrund der permanent eingebauten Abdichtung 54 eine gleichbleibend gute Funktionalität gewährleistet werden, da die Dichtwirkung nicht von der jeweiligen Montage vor einem Brennelementwechsel abhängt. Ein Kriterium bei der Konstruktion der fest installierten Abdichtung 54 gemäß der Erfindung ist, dass die Abdichtung während des Betriebs, insbesondere beim An- und Abfahren des Reaktors die auftretenden Wärmedehnungen aufnehmen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist der Reaktordruckbehälter 26 im oberen Bereich des Sicherheitsbehälters 10 aufgenommen, so dass hier im Vergleich zu Anlagen mit Reaktordruckbehältern im unteren Bereich des Sicherheitsbehälters eine geringere axiale Wärmedehnung zu berücksichtigen und somit der erfindungsgemäße Lösungsvorschlag der fest installierten Abdichtung 54 mit annehmbarem Aufwand realisierbar ist. Die hier zu berücksichtigende, notwendige axiale Dehnungsaufnahme der Abdichtung 54 liegt im Bereich von etwa 20 bis 30 mm, während ihre radiale Dehnungsaufnahme im Bereich von etwa 8 bis 15 mm liegt, wobei der Temperaturbereich bei Betrieb der Kernkraftanlage von etwa Raumtemperatur (Wand des Reaktorraums) bis etwa 290°C (Reaktordruckbehälter) reicht. Außerdem muss die Abdichtung 54 natürlich der Druckbelastung durch die darüber stehende Wassersäule bei geflutetem Reaktorraum 24 standhalten.This seal 54 is permanently installed, so it does not have to be installed before a fuel element change or removed after a fuel element change has taken place. For this reason, less time and less personnel are required for a fuel element change, which leads to significant cost savings in the operation of the nuclear power plant. In addition, no separate space for the seal 54 is required outside the reactor space 24, as was the case with the conventional removable flood compensators. Furthermore, due to the permanently installed seal 54, consistently good functionality can be guaranteed, since the sealing effect does not depend on the respective assembly before a fuel element change. A criterion in the construction of the permanently installed seal 54 according to the invention is that the seal can absorb the thermal expansions which occur during operation, in particular when the reactor is started up and shut down. In the embodiment of Figure 1, the reactor pressure vessel 26 is accommodated in the upper region of the safety container 10, so that in comparison to systems with reactor pressure containers in the lower region of the safety container, a lower axial thermal expansion has to be taken into account and thus the proposed solution of the permanently installed seal 54 with an acceptable solution Effort is realizable. The necessary axial expansion absorption of the seal 54 to be taken into account here is in the range of approximately 20 to 30 mm, while its radial expansion absorption is in the range of approximately 8 to 15 mm, the temperature range during operation of the nuclear power plant being about room temperature (wall of the reactor space) up to about 290 ° C (reactor pressure vessel). In addition, the seal 54 must of course withstand the pressure load caused by the water column above it when the reactor space 24 is flooded.
Für einen Brennelementwechsel bei einer Kernkraftanlage, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, sind nur die folgenden Aktivitäten erforderlich. Zunächst wird das Kühlwasser F aus dem Flutbecken 48 abgelassen und dann der Ladedeckel 22 des Sicherheitsbehälters 10 entfernt bzw. geöffnet. Dann werden in üblicher Weise die Schraubenbolzen am Flansch des Deckels 38 des Reaktordruckbehälters 26 entfernt. Nun müssen die Gewindelöcher dieser Schraubenbolzen durch Dichtscheiben verschlossen werden, wie dies allgemein bekannt ist, damit das vollentsalzte Wasser nicht mit den ferritischen Gewindelöchern in Verbindung kommen kann. Schließlich müssen vor dem Öffnen des Deckels 38 des Reaktordruckbehälters 26 auch alle Öffnungen wie Mannlöcher, Lüftungsklappen und dergleichen im Reaktorraum 24 dichtgesetzt werden. Nun kann der Reaktorraum 24 für den Brennelementwechsel mit vollentsalztem Wasser geflutet werden und der Brennelementwechsel durchgeführt werden.For a fuel element change in a nuclear power plant, as shown in Figure 1, only the following activities are required. First, the cooling water F is drained from the flood pool 48 and then the loading lid 22 of the security container 10 is removed or opened. Then the bolts on the flange of the cover 38 of the reactor pressure vessel 26 are removed in a conventional manner. Now the threaded holes of these bolts must be closed by sealing washers, as is generally known, so that the demineralized water cannot come into contact with the ferritic threaded holes. Finally, all openings such as manholes, ventilation flaps and the like must also be sealed in the reactor space 24 before the cover 38 of the reactor pressure vessel 26 is opened. Now the reactor chamber 24 can be flooded with demineralized water for the fuel element change and the fuel element change can be carried out.
Anhand von Figur 3, die einer vergrößerten Darstellung des Details III von Figur 1 entspricht, wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer fest installierten Abdichtung gemäß der Erfindung näher erläutert. Die in Figur 3 dargestellte Abdichtung ist in der Form einer Dichtmembran 54 ausgebildet. Die Dichtmembran 54 ist kreisringförmig ausgebildet, um die gesamte obere Kante des Reaktordruckbehälters 26 zu umgeben, und weist beispielsweise die in Figur 3 gezeigte halbkreisförmige Querschnittsform auf. Dabei kann die Dichtmembran 54 vorzugsweise aus zum Beispiel sechs Segmenten aufgebaut sein, die bei der Montage vor Ort sehr sorgfältig zusammengeschweißt werden. Der Aufbau der Dichtmembran 54 aus mehreren Segmenten ist in der Draufsicht von Figur 2 zu erkennen.A preferred embodiment of a permanently installed seal according to the invention will now be explained in more detail with reference to FIG. 3, which corresponds to an enlarged illustration of detail III from FIG. The seal shown in Figure 3 is in the form of a sealing membrane 54. The sealing membrane 54 is designed in the form of a ring to surround the entire upper edge of the reactor pressure vessel 26 and has, for example, the semicircular cross-sectional shape shown in FIG. 3. The sealing membrane 54 can preferably be constructed from, for example, six segments which are very carefully welded together on site. The structure of the sealing membrane 54 from several segments can be seen in the top view of FIG. 2.
Die Dichtmembran 54 des bevorzugten Ausführungsbeispiels besteht aus einem austenititischen Material, beispielsweise einem Material mit der DIN-Bezeichnung X6CrNiTi 1810. Die Dichtmembran 54 ist gleichmäßig etwa 2 bis 3 mm, vorzugsweise etwa 2,5 mm dick und die Halbkreisform des Querschnitts hat einen Radius von etwa 150 bis 250 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, so dass ein Abstand von etwa 300 bis 500 mm, im bevorzugten Fall von etwa 400 mm zwischen dem Reaktordruckbehälter 26 und der Wand 12 des Reaktorraums 24 bzw. der innerhalb des Reaktorraums 24 vorgesehenen Isolierhülle 40a über dem Zwischenraum 44 abgedichtet werden kann.The sealing membrane 54 of the preferred exemplary embodiment consists of an austenitic material, for example a material with the DIN designation X6CrNiTi 1810. The sealing membrane 54 is uniformly approximately 2 to 3 mm, preferably approximately 2.5 mm thick, and the semicircular shape of the cross section has a radius of about 150 to 250 mm, preferably about 200 mm, so that a distance of about 300 to 500 mm, in the preferred case of about 400 mm, between the reactor pressure vessel 26 and the wall 12 of the reactor space 24 or the insulating sleeve 40a provided within the reactor space 24 can be sealed over the space 44.
Um den Reaktorraum 24 nach erfolgtem Brennelementwechsel wieder vollständig von verbleibendem Restwasser entleeren zu können, weist die Dichtmembran 54 an ihrem unteren Scheitelpunkt wenigstens eine Entleerungsleitung 56 auf, die im Normalzustand natürlich dicht verschlossen ist.In order to be able to completely empty the remaining residual water from the reactor chamber 24 once the fuel element has been replaced, the sealing membrane 54 has at least one drain line 56 at its lower apex, which is naturally sealed in the normal state.
Um eine möglichst hohe Wärmehaltung der Dichtmembran 54 zu erzielen, die insbesondere für das An- und Abfahren der Kernkraftanlage erforderlich ist, ist die Dichtmembran 54 an ihrer Unterseite mit einer Wärmedämmung 58 versehen. Durch die Wärmedämmung 58 kann ein zu schnelles Abkühlen der Dichtmembran 54 verhindert werden. Die Wärmedämmung 58 besteht beispielsweise aus einer chloridfreien Mineralwolle und besitzt eine Dicke von etwa 15 bis 60 mm, die über den Kreisbogen der Dichtmembran 54 von innen nach außen zunehmen kann, wie in Figur 3 dargestellt. Die Dichtmembran 54 ist an ihrer Innenseite mit der austenitischen Plattierung 60 des die Öffnung 36 des Reaktordruckbehälters 26 umgebenden Flansches 62 des Reaktordruckbehälters 26 verschweißt. Die Außenseite der Dichtmembran 54 ist dagegen mit der Wand 12 des Reaktorraums 24 bzw. der innerhalb des Reaktorraums angeordneten Isolierhülle 40a verschweißt, d.h. mit anderen Worten unmittelbar oder mittelbar mit der Wand 12 des Reaktorraums 24 verbunden. Die Anbindungen der Dichtmembran sollten neben dem Erfordernis der Dichtheit auch eine gute Wärmeleitung vorsehen.In order to achieve the highest possible heat retention of the sealing membrane 54, which is necessary in particular for starting and stopping the nuclear power plant, the underside of the sealing membrane 54 is provided with thermal insulation 58. Thermal insulation 58 can prevent the sealing membrane 54 from cooling too quickly. The thermal insulation 58 consists, for example, of a chloride-free mineral wool and has a thickness of approximately 15 to 60 mm, which can increase from the inside to the outside via the circular arc of the sealing membrane 54, as shown in FIG. 3. The inside of the sealing membrane 54 is welded to the austenitic cladding 60 of the flange 62 of the reactor pressure vessel 26 surrounding the opening 36 of the reactor pressure vessel 26. The outside of the sealing membrane 54, on the other hand, is welded to the wall 12 of the reactor space 24 or the insulating sleeve 40a arranged inside the reactor space, ie in other words directly or indirectly connected to the wall 12 of the reactor space 24. The connections of the sealing membrane should provide good heat conduction in addition to the requirement of tightness.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist ferner oberhalb der Dichtmembran 54 im Reaktorraum 24 ein umlaufender, begehbarer Gitterrost 64 vorgesehen, der den ohnehin nur geringen Wartungsaufwand der Dichtmembran 54 vereinfachen soll. Der Abstand zwischen Dichtmembran 54 und Gitterrost 64 beträgt beispielsweise etwa 100 mm. Mannlöcher für den Zugang zu dem begehbaren Gitterrost 64 müssen vor dem Fluten des Reaktor- raums 24 für einen Brennelementwechsel selbstverständlich abgedichtet werden.As shown in FIG. 3, a circumferential, accessible grate 64 is also provided above the sealing membrane 54 in the reactor space 24, which is intended to simplify the sealing membrane 54, which in any case only requires little maintenance. The distance between the sealing membrane 54 and the grating 64 is, for example, approximately 100 mm. Manholes for access to the accessible grate 64 must of course be sealed before the reactor space 24 is flooded for a fuel element change.
Während die erfindungsgemäße, fest installierte Abdichtung oben anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Form einer Dichtmembran beschrieben wurde, können selbstverständlich auch andere Konstruktionen von Abdichtungen vorgesehen werden, sofern sie eine entsprechende Dichtwirkung gewährleisten und den thermischen Beanspruchungen bei Betrieb der Kernkraftanlage ebenso standhalten.While the permanently installed seal according to the invention was described above with reference to a preferred embodiment in the form of a sealing membrane, other designs of seals can of course also be provided, provided that they ensure a corresponding sealing effect and also withstand the thermal stresses during operation of the nuclear power plant.
Beispielsweise ist es auch denkbar, einen fest installierten Flutraumkompensator im Reaktorraum vorzusehen. Dieser würde die gleichen Zeit-, und Personalvorteile bezüglich des Brennelementwechsels mit sich bringen, wäre allerdings aufwändiger bei seiner Herstellung und Montage. BezugszeichenlisteFor example, it is also conceivable to provide a permanently installed flood space compensator in the reactor space. This would bring the same time and personnel advantages with regard to the fuel element change, but would be more complex to manufacture and assemble. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10. Sicherheitsbehälter10. Security container
12. Innenzylinder12. Inner cylinder
14. Zwischendecke14. False ceiling
16. Mittellängsachse16. Central longitudinal axis
18. Decke18. Blanket
20. zentrale Öffnung20. Central opening
22. Ladedeckel22. Loading lid
24. Reaktorraum24. Reactor room
26. Reaktordruckbehälter26. Reactor pressure vessel
28. Zarge28. Frame
30. Reaktorkern30. reactor core
32. Steuerstabantrieb32. Control rod drive
34. Steuerstabführungsrohre34. Control rod guide tubes
36. Öffnung36th opening
38. Deckel38. Lid
40a., 40b. Isolierhülle40a., 40b. insulation
42. Abstandshalter42. Spacers
44. Zwischenraum44th space
46. Kondensationskammer46. condensation chamber
48. Flutbecken48. Flood basin
52. Kondensator52. capacitor
54. Dichtmembran54. sealing membrane
58. Wärmedämmung58. Thermal insulation
64. Gitterrost64. Grid
Kühlflüssigkeit coolant

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kernkraftanlage mit einem Sicherheitsbehälter (10), einem im s Sicherheitsbehälter angeordneten Reaktorraum(24), einem im Reaktorraum angeordneten Reaktordruckbehälter (26) und einem im Sicherheitsbehälter angeordneten Flutbecken (48), wobei der Reaktordruckbehälter eine mit einem Deckel (38) verschließbare Öffnung (36) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem 0 Reaktordruckbehälter (26) und dem Flutbecken (48) eine fest installierte1. Nuclear power plant with a safety container (10), a reactor chamber (24) arranged in the safety container, a reactor pressure container (26) arranged in the reactor chamber and a flood basin (48) arranged in the safety container, the reactor pressure container having an opening which can be closed with a lid (38) (36), characterized in that between the reactor pressure vessel (26) and the flood basin (48) a permanently installed
Abdichtung vorgesehen ist.Sealing is provided.
2. Kernkraftanlage nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem 5 Reaktordruckbehälter (26) und dem Flutbecken (48) eine fest installierte2. Nuclear power plant according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a permanently installed between the 5 reactor pressure vessel (26) and the flood basin (48)
Dichtmembran (54) vorgesehen ist.Sealing membrane (54) is provided.
3. Kernkraftanlage nach Anspruch 2, dad u rch gekennzeich net, dass die Dichtmembran (54) einerseits 0 mit der Oberkante des Reaktordruckbehälters (26) und andererseits mit einer3. Nuclear power plant according to claim 2, dad u rch marked that the sealing membrane (54) on the one hand 0 with the upper edge of the reactor pressure vessel (26) and on the other hand with a
Wand des Reaktorraums (24) verbunden ist.Wall of the reactor chamber (24) is connected.
4. Kernkraftanlage nach Anspruch 2 oder 3, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Dichtmembran (54) aus 5 mehreren miteinander dicht verbundenen Segmenten besteht.4. Nuclear power plant according to claim 2 or 3, so that the sealing membrane (54) consists of 5 segments which are tightly connected to one another.
5. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad u rch geke n nzeich n et, dass die Abdichtung (54) wenigstens eine Entleerungsleitung (56) zum Abführen von Restflüssigkeit aufweist. 05. Nuclear power plant according to one of claims 1 to 4, characterized by the fact that the seal (54) has at least one drain line (56) for discharging residual liquid. 0
6. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e t, dass die Abdichtung (54) an ihrer Unterseite eine Wärmedämmvorrichtung (58) aufweist. 6. Nuclear power plant according to one of claims 1 to 5, dadu rc hgekenn ze ichnet that the seal (54) has on its underside a thermal insulation device (58).
7. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Abdichtung (54) im wesentlichen aus einem austenitischen Material besteht.7. Nuclear power plant according to one of claims 1 to 6, so that the seal (54) consists essentially of an austenitic material.
8. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Abdichtung (54) eine begehbare Vorrichtung (64) vorgesehen ist. 8. Nuclear power plant according to one of claims 1 to 7, characterized in that a walk-in device (64) is provided above the seal (54).
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