DE4038505A1

DE4038505A1 - Gas cooled nuclear reactor plant - having pressure vessel with separate shafts for core and heat extn. component

Info

Publication number: DE4038505A1
Application number: DE4038505A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Ing Schoening; Gerhard Dr Ing Becker; Wilfried Dipl Ing Stracke
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1992-06-11

Abstract

A gas cooled nuclear reactor plant has a core surrounded by a side reflector and associated with a heat extracting component, small absorber pellets or rods which can be inserted in bores in the side reflector, and an external water circuit for extracting residual heat. The core and the heat extracting component are located in separate lined shafts (2,6) of a prestressed concrete pressure vessel (1); residual heat extraction is effected by a liner (10) cooling system and/or the heat capacity of the pressure vessel (1); each shaft (2,6) is accessible via a cover of prestressed construction; and the core shaft lid (8) is associated with the absorber rod drive and the absorber pellet release mechanism. ADVANTAGE - The plant is compact, facilitates cooling, vessel support and access, and provides increased safety during a design-exceeding accident.

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.The invention relates to a gas-cooled nuclear reactor plant ge with at least one of a side reflector level core and a heat extractor assigned to the core pelting component, with holes in the side reflective small absorber balls or absorbers that can be inserted rods and arranged with an outside of the core Water cycle to remove the residual heat.

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.Such a nuclear reactor plant is from the magazine "Nuclear economy", August / September 1988, pages 439 to 440 known. There is both the core and that would be coupling-out component in a separate steel print container arranged. The modular arrangement of the reactor pressure container with the connecting line to the heat coupling component, the container support and the Post-heat dissipation of a surface cooler as well Container integrity in the case of out-of-design sturgeon cases require complex technical solutions. So are the steel containers at a predetermined distance of one biological shield, so in particular a large space when using several modules is required. Furthermore, the support systems are the Steel pressure vessels against high-energy radiation and protect against the influence of heat. Furthermore, the In inspection and repair in addition to the steel cover Remove the concrete shield above.

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.The task is to build a nuclear reactor plant Specify the type mentioned, the compact out leads and with regard to cooling, container storage and accessibility is made easier, as well as a Greater security in the event of interference beyond design offers offers.

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.This object is achieved in that the core and the heat-extracting component each in egg a separate shaft lined with a liner a prestressed concrete pressure vessel are arranged that for After-heat dissipation a liner cooling system and / or the heat storage capacity of the prestressed concrete pressure vessel serves that each shaft has a cover in pre-tensioned Construction is accessible and that in the lid of the Shaft for receiving the core the drives for the Absorber rods and the release mechanisms for the small Absorber ball system can be arranged.

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.Due to the arrangement in a prestressed concrete pressure vessel a space-saving one, especially with several modules Given accommodation. The structural system of the prestressed concrete pressure vessel is protected from high-energy radiation protects and stays with all operational and malfunctions at a low temperature level. This arrangement also brings higher strength reserves and thus higher re safety in the event of malfunctions that go beyond the design len. The use of steel fiber concrete and targeted orderly sagging reinforcement leads to improvement of the Heat dissipation, so that even if the liner cool sufficient heat dissipation is guaranteed. Due to the elimination of a surface cooler and the biologi shield is done with the prestressed concrete pressure vessel a massive cost reduction, which is reduced with the space requirements due to the lower ventilation requirements of the reactor building still increased. A container area most, as is generally possible with a steel container is also carried out in the event of hypothetical accidents the construction principle excluded.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen den Schächten ein Verbindungsstollen vorgesehen, der mit der Heißgasleitung eine koaxiale Gasführung darstellt.According to a preferred embodiment, between the Manholes provided a connecting tunnel, which with the Hot gas line represents a coaxial gas flow.

Diese koaxiale Leitung ist wesentlich geringeren Bela stungen ausgesetzt, als die Verbindungsleitung zwischen zwei Stahldruckbehältern nach dem Stand der Technik.This coaxial line is much less bela exposed to the connection line between two steel pressure vessels according to the prior art.

Um eine Reduzierung der Spannbetondruckbehälterhöhe zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Heißgasleitung am unteren Ende des Schachtes zur Aufnahme der wärmeauskop pelnden Komponente mündet.To reduce the prestressed concrete pressure vessel height achieve, it is provided that the hot gas line on lower end of the shaft to accommodate the heat sink pelt component.

Anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und der sche matischen Fig. 1 bis 6 wird die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage beschrieben.The nuclear reactor plant according to the invention will be described with the aid of various exemplary embodiments and the mathematical FIGS . 1 to 6.

Dabei zeigt dieThe shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton druckbälter entlang der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 1 is a longitudinal section of a prestressed concrete druckbälter along the line II of Fig. 1,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton druckbehälter entlang der Linie III-III der Fig. 4, Fig. 3 shows a longitudinal section through a prestressed concrete pressure vessel taken along the line III-III of Fig. 4

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Spannbeton druckbehälter entlang der Linie V-V der Fig. 6 und Fig. 5 shows a longitudinal section through a prestressed concrete pressure vessel along the line VV of Fig. 6 and

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5. Fig. 6 shows a section along the line VI-VI of 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. Figs. 1 and 2 show a schematic representation of a cylindrical prestressed concrete pressure vessel 1, the shafts 2 each receiving a bed of spherical fuel elements, not shown, and for the purpose of the exchange by a pebble discharge tube 3 meeinrichtung 4 reach a Entnah. Each shaft 2 is connected via a connecting lug 5 to an axis-parallel shaft 6 , in which a steam generator 7 is arranged as a heat-coupling component. Instead of a steam generator, a tube cracking furnace, a helium / helium intermediate heat exchanger or other heat-decoupling apparatus can also be provided. A coaxial line for hot gas routing is assigned to the connecting gallery. In this embodiment, two independently working modules, each consisting of a reactor core and a steam generator, are integrated in a Spannbe clay pressure vessel. Each shaft 2 , 6 is closed with a cover in a prestressed construction (e.g. made of concrete or cast) 8, 9 , so that the shafts and the components arranged therein are easily accessible for inspection and repair purposes. The respective shaft 2 closing cover 8 takes the trigger mechanism, not shown, for feeding the so-called "small absorber balls" into bores of a side reflector, not shown, surrounding the core. The cover 8 also carries the not shown to drive for the retractable into the side reflector absorber rods. This means that the trigger mechanism and the drives are easily accessible from the outside.

In den Fig. 3 bis 6 sind mit den Fig. 1 und 2 gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In FIGS. 3 to 6 with Figs. 1 and 2 provided the same parts with the same reference numerals.

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. FIGS. 3 and 4 are integrated pressure vessel consisting of three reactor core and the steam generator modules in a prestressed concrete. In this arrangement, a central shaft 11 serves for better heat dissipation in the case of post-heat dissipation.

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. FIGS. 5 and 6 show again a double Modulanla ge. In contrast to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, the connecting gallery opens at the lower end of the shaft 6 . With a different flow to the steam generator, the prestressed concrete pressure vessel height can be reduced.

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.The shafts 2 and 6 and the tunnel 5 are equipped with a liner 10 . The liner is cooled by a cooling system, not shown, which surrounds the liner on the concrete side. The liner cooling system also absorbs the residual heat that reaches the liner when the module reactor is switched off. The insulation of the liner is dimensioned so that on the one hand he can follow the heat dissipation via the liner cooling system and on the other hand without cooling from the heat absorption capacity of the prestressed concrete pressure vessel and taken to the environment.

Claims

1. Gas-cooled nuclear reactor system with at least one core surrounded by a side reflector and egg ner assigned to the core heat-decoupling component, with small absorber balls or absorber rods that can be introduced into bores of the side reflector and with a water circuit arranged outside the core for removing the residual heat, characterized in that the core and the wärmeauskoppelnde component are each arranged in a separate, with a liner (10) cased well (2, 6) of a prestressed concrete pressure vessel (1), that for the removal of residual heat, a liner cooling system and / or the heat storage capacity of the Spannbetondruckbe hälters (1) is used, that each shaft ( 2 , 6 ) is accessible via a cover ( 8 , 9 ) in the intended design and that the cover of the shaft for receiving the core, the drives for the absorber rods and the Auslösemechanis men for the small absorber balls are assigned.

2. Gas-cooled nuclear reactor plant according to claim 1, characterized in that between the shafts ( 2 , 6 ) a connecting gallery ( 5 ) is provided which represents a coaxial gas duct with the hot gas line.

3. Gas-cooled nuclear reactor plant according to claim 2, characterized in that the hot gas line at the lower end of the shaft ( 6 ) for receiving the heat-decoupling opens the component.