DE2528825A1

DE2528825A1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2528825A1
Application number: DE19752528825
Authority: DE
Inventors: Erich Kaetscher; Hans-Peter Dipl Ing Schabert; Robert Weber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1976-12-30
Also published as: DE2528825C2; US4123323A; BR7602369A; LU74360A1; CH591745A5; ES449214A1

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den ' ^l 1975

Hammerbacherstr. 12 u.

VPA 75 P 9328 BRD Sm/Hgr

Kernreaktoranlage

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 53 232 ist eine Kernreaktoranlage mit einem von einem Beckengehäude gebildeten Brennelement-Lagerbecken und einem diesen benachbarten Behälterbecken für das gefahrlose Absenken eines Brennelementtransportbehälters bekannt, das mit dem Lagerbecken über einen Stichkanal verbunden ist, wobei ein Geländer das Hineinstürzen des umfallenden Transportbehälters in das Lagerbecken verhindert. Mit dem bekannten Behälterbecken wird eine hydraulische Abbremsung des Brennelementtransportbehälters bezweckt, damit ausgeschlossen ist, daß der Brennelementtransportbehälter bei einem Absturz Schaden nimmt oder gar weiteren Schaden anrichtet, weil er in das Brennelement-Lagerbecken hineinstürzt.

Auch bei der Erfindung sollen Schäden am Brennelementtransportbehälter vermieden werden, sowie solche Schäden, die der umstürzende Brennelementtransportbehälter anrichten könnte. Die Erfindung geht jedoch von der Aufgabe aus, unter den genannten Umständen die Platzverhältnisse in der Kernreaktoranlage zu verbessern. Dies ist besonders wichtig für den Fall, daß das Brennelement-Lagerbecken in der bei Kernreaktoranlagen üblichen Sicherheitshülle angeordnet ist, wo nur wenig Platz zur Verfügung steht. Hier hat man bisher den Brennelementtransportbehälter unmittelbar in das Brennelement-Lagerbecken abgesenkt und zu diesem Zweck einen bestimmten Bereich desselben dafür ausgespart. Diese übliche Bauweise erweist sich aber in neuerer Zeit besonders deswegen als kritisch, weil die Wiederaufbereitung von abgebrannten Kernreaktorbrenn-

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stoffen nicht so zügig vorangeht, wie dies erwartet worden ist. Die Kernkraftwerke müssen deshalb abgebrannte Brennelemente über längere Zeiträume in Brennelement-Lagerbecken unterbringen, die an sich nicht für solche langfristige Aufbewahrung gedacht waren.

Erfindungsgemäß sind bei einer Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art Lagerbecken und Behälterbecken durch eine Barriere getrennt, die mindestens halb so hoch wie der Transportbehälter lang und mit dem Beckengebäude derart verbunden ist, daß sie einer an ihrem oberen Rand angreifenden Seitenkraft von mindestens 10% des größten Transportbehältergewichts standhält. Damit kann man Platz in der Sicherheitshülle gewinnen, weil das Behälterbecken, das relativ wenig Raum erfordert, praktisch unmittelbar neben das Brennelement-Lagerbecken gesetzt werden kann. Im Brennelement-Lagerbecken selbst erspart man den bisher für den Transportbehälter benötigten Raum, der aus Sicherheitsgründen wesentlich größer war als das Behälterbecken. Die Barriere, die mechanisch stabiler als ein Geländer und mit dem Beckengebäude unverrückbar verbunden ist, garantiert den An- und Abtransport des Brennelementtransportbehälters ohne Störungen im räumlich eng benachbarten Brennelement-Lagerbecken .

Die Unverrückbarkeit der Barriere ist für den Betriebsfall, also den An- und Abtransport des Transportbehälters gemeint, damit Unfälle, die von dem Hineinstürzen des umfallenden Transportbehälters* in das Brennelement-Lagerbecken ausgehen, ausgeschlossen sind. Zu anderen Zeiten, etwa dann, wenn Großmontagen vorliegen, zum Beispiel Dampferzeuger zur Reparatur transportiert werden müssen, kann die Barriere auch demontiert werden, weil dann ohnehin kein Brennelementtransport stattfindet.

Die Barriere kann einen Spalt für den Transport von Brennelementen aufweisen, der schmaler als der Transportbehälter ist. Die Brennelemente brauchen dann nur so weit angehoben zu

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werden, daß sie aus dem Transportbehälter herauskommen, nicht aber über die Barriere selbst hinweg. Dabei kann der Spalt für die Breite eines Brennelementes bemessen sein. Er kann sich darüber hinaus im oberen Bereich zusätzlich verengen, weil dort nur noch das zum Transport der Brennelemente vorgesehene Greifwerkzeug passieren muß, das schmaler sein kann als die Brennelemente selbst.Dies gilt besonders für den Bereich der Schienen einer dem Brennelement-Lagerbecken zugeordneten Brennelement-Lademaschine, die trotz des Spaltes befahrbar sein sollen. Man kann den Spalt auch Führungen zuordnen, die sich in Richtung auf den Spalt sanft verengen, um ein hartes Anstoßen beim Brennelementtransport zu vermeiden.

Da die erfindungsgemäße Barriere überwiegend mit dem Beckengebäude fest verbunden ist, besitzt sie eine genügend große Festigkeit auch dann, wenn der zum Beispiel 100 Tonnen schwere Transportbehälter mit einem Kran versehentlich gegen die Barriere gefahren wird. Zu diesem Zweck kann man die Barriere zum Beispiel in Form einer mit dem Beckengebäude baulich vereinigten, Bit Eiseneinlagen verankerten Betonwand ausführen. Daneben kann die Barriere im Fahrbereich einer dem Brennelement-Lagerbecken zugeordneten Lademaschine beweglich ausgebildet sein. Sie bildet dort eine Schranke, vorzugsweise aus Stahlträgern, die für das Fahren der Lademaschine durch eine Schwenkbewegung oder auch durch Längsbewegungen beiseite bewegt wird.

Die Erfindung kann aber auch so verwirklicht werden, daß die Barriere gänzlich außerhalb des Fahrbereichs der Brennelement-Lademaschine liegt. Für diesen Fall kann sie vollständig mit dem Beckengebäude verbunden sein. Sie kann dann zum Beispiel im ganzen als Stahlbetonkonstruktion ausgeführt sein. Es ist aber auch denkbar, eine sicher mit dem Beckengebäude verankerte Stahlkonstruktion zu wählen, die sich in besonderen Fällen, zum Beispiel bei dem Transport von Großkomponenten, wie Dampferzeugern, ohne Zerstörung demontieren läßt. Der Transport der Brennelemente zwischen Behälterbecken und Brennelement-

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Lagerbecken kann in diesem Fall mit einem einziehbaren Ausleger der Lademaschine vorgenommen werden, der das Behälterbecken überdeckt. Dieser Ausleger wird also im Normalbetrieb der Lademaschine nicht benutzt und stört demnach die Abwicklung des Brennelementwechsels in keiner Weise, bei dem sich die Lademaschine zwischen dem Brennelement-Lagerbecken und dem Reaktordruckbehälter, d.h. außerhalb des Behälterbeckens, bewegt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren ein AusfUhrungsbeispiel beschrieben. Dabei sind in Fig. 1 und 2 zwei etwa rechtwinklig zueinander verlaufende Vertikalschnitte durch den wesentlichen Teil einer Kernreaktoranlage mit einem Druckwasserreaktor gezeigt. Die Fig. 3» 4 und 5 zeigen mit drei zueinander senkrechten Darstellungen in größerem Maßstab Einzelheiten der Erfindung.

Die Kernreaktoranlage mit dem Reaktordruckbehälter 1 und den Dampferzeugern 2 sitzt in efcier als Stahlkugel ausgeführten Sicherheitshülle 3» die von dem Betongebäude der Sekundärabschirmung 4 umgeben ist. Im Inneren der Sicherheitshülle sorgt ein Betonzylinder 5 für einen Schutz der Sicherheitshülle 3 gegen Bruchstücke, die bei einem Bersten einzelner Komponenten umherfliegen könnten. Auf dem Betonzylinder 5 sitzt ein Rundlaufkran 6.

Neben dem Reaktordruckbehälter 1 ist im Inneren der Sicherheitshülle ein Brennelement-Lagerbecken 7 vorgesehen, das Gestelle 8 zur Aufnahme der Brennelemente enthält. Das Brennelement-Lagerbecken wird von dem aus Beton bestehenden Beckengebäude 9 gebildet, das mit dem Betonzylinder 5 und den übrigen Gebäudeteilen im Inneren der Sicherheitshülle 3 baulich vereinigt ist.

Der Brennelementwechsel, bei dem die neuen Brennelemente aus dem Gestell 8 in den Reaktordruckbehälter 1 eingefügt und verbrauchte aus dem Reaktordruckbehälter 1 abtransportiert wer-

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den, wird mit einer Brennelement-Lademaechine 10 vorgenommen. Sie besteht im wesentlichen aus einer auf Laufschienen fahrenden Brücke 11 mit einer Positioniereinrichtung 12, der ein Greifer 13 zugeordnet ist.

In Fig. 3 sind die Laufschienen 15 für die Lademaschine 10 gezeichnet. Sie umgeben das Brennelement-Lagerbecken 7 auf beiden Seiten und führen von dem Brennelement-Lagerbecken zu einem Beckenteil 17, der mit dem Reaktordruckbehälter 1 in Verbindung steht. Zwischen diesem Becken 17 und dem Brennelement-Lagerbecken 7 ist ein verschließbarer Kanal 18 vorgesehen. Weitere Schienen 16 mit normaler Spurweite führen in radialer Richtung durch eine nicht dargestellte Schleuse aus der Sicherheitshülle 3 ins Freie.

Neben dem Brennelement-Lagerbecken ist ein achteckiges symmetrisches Behälterbecken 20 angeordnet, das vom Brennelement-Lagerbecken 7 durch eine Barriere 21 getrennt ist. Die Barriere 21 ist bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel eine Stahlbeton-Konstruktion, die mit dem Beton des Beckengebäudes 9 und des Trümmerschutzzylinders 5 baulich vereinigt ist. Der Armierungsstahl kann mit dem Armierungsstahl von Trümmerschutzzylinder 5 und Beckengebäude 9 verankert sein. Jedenfalls geht die Festigkeit der Barriere mit einer an deren oberen Rand angreifenden zulässigen Seitenkraft von 50 Tonnen weit über die zum Beispiel bei Kränen übliche Festigkeit von 1096 des Ladegewichts hinaus, dem in diesem Fall 10% des Transportbehältergewichts von 100 Tonnen entsprechen würden.

Das Behälterbecken 20 liegt in dem durch die strichpunktierte Linie 19 angedeuteten Bereich des Rundlaufkranes 6, dessen Schiene auf dem Trümmerschutzzylinder 5 sitzt. Dadurch besteht eine Transportverbindung zu den Schienen 16, deren Fahrtrichtung eine Kreisbahn parallel zum Trümmerschutzzylinder 5 ist.

Die Barriere 21 ist, wie die Fig. 5 zeigt, mit ihrer Höhe H

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größer als die Hälfte der Länge L eines zylindrischen Brennelementtransportbehälters 23. In der Barriere 21, die beim Ausführungsbeispiel vollständig neben dem durch die Laufschiene 15 angedeuteten Fahrbereich der Lademaschine 10 liegt, ist ein Spalt 26 vorgesehen. Die Breite B des Spaltes 26 ist kleiner als der Durchmesser des Transportbehälters 23. Deshalb wird der Transportbehälter mit Sicherheit festgehalten, wenn er versehentlich zu weit in Richtung auf das Lagerbecken 7 bewegt werden sollte. Dabei kann man durch eine geeignete Bemessung des am Behälter 23 angreifenden Gehänges 27, das aus nichtrostendem Material besteht,dafür sorgen, daß der Behälter 23 nicht unzulässig hoch, zum Beispiel nicht mehr als Im über die Höhe der Schienen 16 gehoben werden kann.

Der Spalt 26 verlängert sich nach unten als Stichkanal 30, der das Behälterbecken 20 mit dem Brennelement-Lagerbecken 7 verbindet. Der Stichkanal 30 gestattet das Hindurchführen von Brennelementen 31» wie in Fig. 4 zu sehen ist. Zu diesem Zweck ist der Stichkanal 30 den Abmessungen der Brennelemente 31 angepaßt. Er verengt in seinem oberen Bereich 33. Dort sind Führungsschienen 3^ vorgesehen, um das Einlaufen der Brennelemente 31 in den Spalt 26, 30 zu erleichtern, wenn sie zwischen dem Behälterbecken 20 und dem Brennelement-Lagerbecken 7 mit einem Ausleger der Lademaschine 10 transportiert werden.

Da der einziehbare Ausleger 28 der Lademaschine 10 eine quer zu den Schienen 15 verlaufende Bewegungsrichtung aufweist, liegt die Längsrichtung des Spaltes 26 und des Stichkanals rechtwinklig zu den Schienen 15. Spalt und Stichkanal können aber auch in Bewegungsrichtung 19 des Rundlaufkranes 6 angeordnet werden, wenn man mit diesem, gegebenenfalls unter Verwendung eines kleinen Sonderhubwerkes den Transport der Brennelemente zwischen dem Behälterbecken 20 und dem Brennelement-Lagerbecken 7 bewerkstelligt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Barriere 21 einen besonderen Ladekran trägt, da ihre Festigkeit für solche Aufgaben durchaus ausreicht.

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Die Fig. 4 zeigt noch, daß der Transportbehälter 23 vom Behälterbecken 20 eng umschlossen ist. Daraus ergibt sich eine
hydraulische Dämpfungswirkung für den Fall des Behälterabsturzes. Zusätzlich ist am Boden des Behälterbeckens 20 eine
Dämpfungseinrichtung 36, zum Beispiel ein Stoßdämpfer mit verformbaren Blechen angeordnet, der den in das Gebäude eingeleiteten Stoß auf maximal 2000 Mp begrenzt. Außerdem legt die enge Umschließung den Transportbehälter 23 auch gegen Erdbebenstöße sicher fest. Bei Bedarf kann diese Abstützung auch durch Kufen verbessert werden, die am Behälterbecken 20 den Abmessungen des Transportbehälters 23 entsprechend angebracht sind.

5 Figuren
Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

(1.) Kernreaktoranlage mit einem von einem Beckengebäude gebildeten Brennelement-Lagerbecken und einem diesen benachbarten Becken für das gefahrlose Absenken eines Brennelement-Transportbehälters, das mit dem Lagerbecken über einen Stichkanal verbunden ist, wobei ein Geländer das Hineinstürzen des umfallenden Transportbehälters in das Lagerbecken verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß Lagerbecken (7) und Behälterbecken (20) durch eine Barriere (21) getrennt sind, die mindestens halb so hoch wie der Transportbehälter (23) lang und mit dem Beckengebäude derart verbunden ist, daß sie einer an ihrem oberen Rand angreifenden Seitenkraft von mindestens 1096 des größten Transportbehältergewichts standhält.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere (21) mindestens teilweise aus Beton besteht, der mit dem Beckengebäude verankert ist.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere (21) einen Spalt (26, 30) für den Transport von Brennelementen (31) aufweist, der schmaler als der Transportbehälter (23) ist.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spalt (26, 30) im Bereich der Schienen (15) einer dem Brennelement-Lagerbecken (7) zugeordneten Brennelement-Lademaschine (10) verengt.
5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (26, 30) Führungen (3*0 aufweist.
6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (26, 30) in Fahrtrichtung eines Rundlaufkranes (6) verläuft.

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7. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere (21) im Fahrbereich einer dem Brennelement-Lagerbecken (7) zugeordneten Brennelement-Lademaschine (10) beweglich ausgebildet 1st.
8. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere (21) außerhalb des Fahrbereichs einer dem Brennelement-Lagerbecken (7) zugeordneten Brennelement-Lademaschine (10) liegt.
9. Kernreaktoranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lademaschine (10) einen das Behälterbecken (20) überdeckenden, einziehbaren Ausleger aufweist.
10. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriere (21) einen Ladekran für die Behälterbeladung trägt.

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