DE10318081A1 - Nuclear facility, used as boiler water reactor, comprises pressure chamber, condensation chamber and flood tank connected to condensation chamber via overflow pipe formed as siphon - Google Patents

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Abstract

Nuclear facility comprises a pressure chamber (6), a condensation chamber (8) and a flood tank (10) connected to the condensation chamber via an overflow pipe (30) formed as a siphon. An independent claim is also included for a process for operating the above nuclear facility.

Description

Die Erfindung betrifft eine kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer, mit einer Kondensationskammer und mit einem mit der Druckkammer verbundenen Flutbecken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen kerntechnischen Anlage.The The invention relates to a nuclear facility, in particular a Boiling water reactor system, with a pressure chamber, with a condensation chamber and with a flood basin connected to the pressure chamber. The invention further relates to a method for operating such a nuclear Investment.

Aus der DE 112 554 A1 ist eine solche Siedewasserreaktoranlage zu entnehmen, bei der innerhalb eines Sicherheitsbehälters ein Reaktordruckbehälter, eine Kondensationskammer und auf dieser angeordnet ein Flutbecken vorgesehen sind. Das Flutbecken ist nach oben zum eine Druckkammer bildenden Innenraum des Sicherheitsbehälters offen. Die Druckkammer ist zur Kondensationskammer im Normalbetrieb dicht abgeschlossen, so dass kein Druckausgleich erfolgt. In der DE 112 554 A1 wird ein als „SWR1000" bezeichnetes Konzept beschrieben. Ziel dieses Konzepts ist es, eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen und hierbei möglichst auf passiv wirkende Komponenten zurückzugreifen, d.h. solche Komponenten, die unabhängig von einer externen Energiezufuhr sind und vorzugsweise zusätzlich auch ohne bewegliche und damit anfällige Teile auskommen. In bestimmten Situationen außerhalb des Normalbetriebs kann infolge eines Druckanstiegs oder Druckabfalls in der Druckkammer der Differenzdruck zwischen der Druckkammer und der Kondensationskammer einen zulässigen Grenzwert überschreiten. Beim SWR1000-Konzept ist in diesem Fall zum Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer eine nach Art eines U ausgebildete Rohrleitung vorgesehen, die das Innere der Kondensationskammer mit der Druckkammer verbindet und im Normalbetrieb mit Kühlwasser angefüllt und damit verschlossen ist.From the DE 112 554 A1 Such a boiling water reactor system can be seen in which a reactor pressure vessel, a condensation chamber and a flood basin are provided on a safety vessel. The flood basin is open at the top to the interior of the security container forming a pressure chamber. The pressure chamber is sealed off from the condensation chamber in normal operation so that there is no pressure equalization. In the DE 112 554 A1 a concept referred to as "SWR1000" is described. The aim of this concept is to achieve a high level of operational reliability and, if possible, to use passive components, that is to say components which are independent of an external energy supply and preferably also have no movable and therefore vulnerable components In certain situations outside of normal operation, the differential pressure between the pressure chamber and the condensation chamber may exceed a permissible limit value due to an increase or decrease in pressure in the pressure chamber. In this case, the SWR1000 concept requires a pressure equalization between the condensation chamber and the pressure chamber in accordance with Art A U-shaped pipeline is provided, which connects the interior of the condensation chamber to the pressure chamber and is filled with cooling water during normal operation and is thus sealed.

Das im Flutbecken befindliche Kühlwasser wird im Laufe des Betriebs erwärmt und muss daher in gewissen Zeitabständen gekühlt werden. Hierzu ist ein ge meinsamer Kühlkreislauf für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens und die der Kondensationskammer vorgesehen. Die Kühlflüssigkeit aus der Kondensationskammer wird hierbei über einen Wärmetauscher in das Flutbecken gepumpt und von dort wieder in die Kondensationskammer zurückgeleitet. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass zwischen dem Flutbecken und der Kondensationskammer unterschiedliche Drücke herrschen können und während des Normalbetriebs ein Druckausgleich nicht stattfinden soll. Ein solcher Druckausgleich ist im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems, beispielsweise bei einem Kühlmittelverluststörfall, zu vermeiden.The cooling water in the flood basin warmed up during operation and must therefore be cooled at certain intervals. This is a common cooling circuit for the Coolant of the Flood basin and the condensation chamber provided. The coolant The condensation chamber is converted into the flood basin via a heat exchanger pumped and from there returned to the condensation chamber. Here, however, there is the problem that between the flood basin and the condensation chamber can have different pressures and while pressure compensation should not take place during normal operation. On such pressure equalization is in terms of functionality the cooling system, for example, in the event of a coolant loss accident avoid.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen sicheren Betrieb der Anlage zu ermöglichen.The The invention is therefore based on the object of safe operation to enable the system.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine kerntechnische Anlage, insbesondere Siedewasserreaktoranlage, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach ist das Flutbecken über eine nach Art eines Siphons ausgebildete Überlaufleitung mit der Kondensationskammer verbunden.The Object is according to the invention solved through a nuclear plant, in particular boiling water reactor plant, with the features of claim 1. Thereafter, the flood basin over a Overflow line designed in the manner of a siphon with the condensation chamber connected.

Unter Überlaufleitung wird hier insbesondere eine einfache, direkte Rohrleitung verstanden, in die bevorzugt keine weiteren Komponenten, wie beispielsweise eine Rückschlagklappe, ein Ventil, eine Pumpe oder ein Wärmetauscher, zwischengeschaltet sind. Die Überlaufleitung gewährleistet daher ein einfaches und sicheres Zurückleiten der Kühlflüssigkeit in die Kondensationskammer, wenn eine maximale Füllstandshöhe des Flutbeckens überschritten wird und das Flutbecken „überläuft". Aufgrund der siphonartigen, also U-förmigen Ausgestaltung der Überlaufleitung ist zudem im Normalbetrieb ein Druckausgleich zwischen dem Flutbecken und der Kondensationskammer vermieden. Denn aufgrund der siphonartigen Ausgestaltung ist die Überlaufleitung zumindest teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt, so dass die Kondensationskammer zum Flutbecken gasdicht abgeschlossen ist. Da das Flutbecken zugleich zur Druckkammer offen ist, d.h. zwischen dem Flutbecken und der Druckkammer ist ein offener Gastausch und damit ein Druckausgleich möglich, ist durch diese Maßnahme zugleich vermieden, dass über die Überströmleitung ein Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer stattfindet. Durch die Ausgestaltung als einfache Rohrleitung ist eine hohe Betriebssicherheit gegeben, da für die Funktionsfähigkeit keine aktiven Komponenten notwendig sind und das Funktionsprinzip alleine auf physikalischen und thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten beruht.Under overflow line a simple, direct pipeline is understood here in particular, preferably no other components, such as a check valve, a valve, a pump or a heat exchanger, interposed are. The overflow pipe guaranteed hence a simple and safe return of the coolant into the condensation chamber when a maximum fill level of the flood basin is exceeded and the flood basin "overflows". Because of the siphon-like, so U-shaped Design of the overflow line is also a pressure equalization between the flood basin in normal operation and the condensation chamber avoided. Because due to the siphon-like The design is the overflow line at least partially with coolant filled like that that the condensation chamber is sealed gas-tight to the flood basin is. Since the flood basin is also open to the pressure chamber, i.e. There is an open gas exchange between the flood basin and the pressure chamber and thus pressure equalization possible is through this measure at the same time avoided that the overflow line a pressure equalization between the condensation chamber and the pressure chamber takes place. Due to the design as a simple pipe a high level of operational security is given because of the functionality no active components are necessary and the principle of operation solely on physical and thermodynamic laws based.

Vorzugsweise umfasst die Überlaufleitung zwei Siphonschenkel und weist eine Steighöhe auf, bis zu der die Überlaufleitung im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Steighöhe ist dabei derart bemessen, dass ab einem Grenzdifferenzdruck zwischen der Druckkammer und der Kondensationskammer ein Druckausgleich, also ein Gasaustausch, zwischen diesen beiden Kammern stattfinden kann. Diese Ausgestaltung hat den entscheidenden Vorteil, dass damit auch vom normalen Betriebszustand abweichende Druckverhältnisse berücksichtigt werden, bei denen ein Druckausgleich zwischen Druck- und Kondensationskammer erfolgen muss. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in der Druckkammer ein Unterdruck auftritt, der einen zulässigen Unterdruckgrenzwert überschreitet. Für den Fall, dass kein Druckausgleich vorgesehen wäre, müsste nämlich die Betonstruktur der Trennwände zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer für entsprechend hohe Differenzdrücke ausgelegt werden. Die Ausgestaltung mit der siphonartigen Überströmleitung hat den wesentlichen Vorteil hierbei, dass bis zu dem vorbestimmten Grenzdifferenzdruck der Verschluss absolut gasdicht ist und bei Überschreiten des Grenzdifferenzdrucks sicher und zuverlässig ein offener Gas- und damit Strömungsweg zum Druckausgleich freigeschalten wird. Im Unterschied hierzu besteht beispielsweise bei Rückschlagklappen od.dgl. immer die Gefahr von Leckageströmen, die bei dem bereits erwähnen SWR1000-Konzept zwingend vermieden werden müssen.The overflow line preferably comprises two siphon legs and has a rise to which the overflow line is filled with liquid in the normal operating state. This height of rise is dimensioned such that a pressure equalization, ie a gas exchange, can take place between these two chambers from a limit differential pressure between the pressure chamber and the condensation chamber. This configuration has the decisive advantage that it also takes pressure conditions that deviate from the normal operating state into account, in which pressure compensation between the pressure and condensation chamber must take place. This is the case, for example, when a negative pressure occurs in the pressure chamber that exceeds a permissible negative pressure limit. In the event that no pressure equalization would be provided, the concrete structure of the partition walls between the condensation chamber and the pressure chamber would have to be designed for correspondingly high differential pressures. The design with the siphon-type overflow line has the essential advantage that the closure is absolutely gas-tight up to the predetermined limit differential pressure, and if the limit differential pressure is exceeded, an open gas and thus flow path is released for pressure equalization. In contrast to this, there is, for example, check valves or the like. there is always the risk of leakage currents, which must be avoided with the SWR1000 concept already mentioned.

Um die Wirksamkeit des Kühlsystems beispielsweise bei einem hypothetischen Kühlmittelverluststörfall nicht zu beeinträchtigen, muss weiterhin gewährleistet sein, dass die bei einem solchen Störfall in der Druckkammer auftretenden Dampfmengen zuverlässig in die Kondensationskammer geleitet werden. Da hierbei in der Druckkammer ein Überdruck auftritt, ist die Überlaufleitung derart ange ordnet und ausgebildet, dass bei Überschreiten eines Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich zwischen der Kondensations- und der Druckkammer über eine weitere Einrichtung erfolgt. Die weitere Einrichtung ist dabei vorzugsweise ein Kondensationsrohr, welches die Druckkammer mit der Kondensationskammer verbindet und dort unterhalb einer Füllstandshöhe mündet, bis zu der die Kondensationskammer im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dadurch ist das Kondensationsrohr bis zu der Füllstandshöhe mit Flüssigkeit gefüllt und die Füllstandshöhe ist derart bemessen, dass bei Überschreiten des Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich über das Kondensationsrohr erfolgt, dass also im Falle eines Kühlmittelverluststörfalls der Dampf in die Flüssigkeit der Kondensationskammer eingeleitet wird und dort kondensieren kann. Der Druckausgleich erfolgt in diesem Fall daher ausschließlich über das Kondensationsrohr und nicht über die Überströmleitung. Umgekehrt erfolgt bei Überschreitung eines Unterdruckgrenzwerts der Druckausgleich in der Regel ausschließlich über die Überlaufleitung. Denn bei einem auftretenden Unterdruck in der Druckkammer müsste zunächst ein Großteil des Flüssigkeitsvorrats aus der Kondensationskammer über das Kondensationsrohr in die Druckkammer ausströmen, bevor ein Druckausgleich stattfinden könnte. Da dieses Ausströmen Zeit in Anspruch nimmt, besteht die Gefahr, dass in der Zwischenzeit eine unzulässige Druckdifferenz zwischen Kondensationskammer und Druckkammer aufgebaut wird.Around the effectiveness of the cooling system not in a hypothetical coolant loss accident, for example to affect must continue to be guaranteed be that in the event of such a malfunction occurring in the pressure chamber Reliable amounts of steam be passed into the condensation chamber. Because here in the pressure chamber an overpressure occurs, is the overflow pipe arranged and designed such that when an overpressure limit is exceeded the pressure equalization between the condensation and the pressure chamber via another Setup is done. The further device is preferred a condensation tube which connects the pressure chamber with the condensation chamber connects and opens there below a level up to which the condensation chamber is filled with liquid in the normal operating state. Thereby the condensation tube is filled with liquid up to the fill level and the level is such dimensioned that when the overpressure limit is exceeded the pressure equalization over the Condensation pipe takes place, so in the event of a coolant loss accident Steam into the liquid the condensation chamber is introduced and can condense there. In this case, pressure equalization takes place exclusively via the condensation pipe and not about the overflow line. Conversely, when exceeded of a negative pressure limit, the pressure compensation is usually only via the overflow line. Because if a negative pressure occurs in the pressure chamber, one should first large part of the liquid supply the condensation chamber over the condensation tube flow out into the pressure chamber before pressure equalization could take place. Because this outflow Taking time, there is a risk that in the meantime an impermissible Pressure difference built up between the condensation chamber and pressure chamber becomes.

Die Überlaufleitung ist daher derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass ab einem bestimmten Grenzdifferenzdruck zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer die in der Überlaufleitung befindliche Flüssigkeit herausgedrückt wird und somit ein offener Strömungsweg gebildet wird. Dieser Grenzdifferenzdruck liegt dabei oberhalb des Überdruckgrenzwerts, ab dem die Strömungsverbindung von der Druckkammer über das Kondensationsrohr in die Kondensationskammer freigegeben ist. Damit wird gewährleistet, dass der Druckausgleich bei Unterdruck in der Druckkammer ausschließlich über die Überlaufleitung bzw. bei Überdruck in der Druckkammer ausschließlich über das Kondensationsrohr erfolgt, sobald die jeweiligen Grenzwerte überschritten werden.The overflow pipe is therefore arranged and / or designed such that from one certain limit differential pressure between the condensation chamber and the pressure chamber in the overflow line liquid forced out becomes an open flow path is formed. This differential pressure is above the overpressure limit, from which the flow connection of the pressure chamber over the condensation tube is released into the condensation chamber. This ensures that the pressure equalization at negative pressure in the pressure chamber only via the overflow line or with overpressure in the pressure chamber only via the Condensation pipe takes place as soon as the respective limit values are exceeded.

In einer zweckdienlichen Ausgestaltung weist die Kondenationskammer oberhalb der Füllstandshöhe einen Gasraum auf, in den das zweite Ende der Überlaufleitung mündet. Damit ist gewährleistet, dass nicht Flüssigkeit aus der Kondensationskammer in die Überlaufleitung eingesogen wird. Bevorzugt ist dabei das zweite Ende in oder unmittelbar unterhalb der Decke der Kondensationskammer angeordnet.In The condensation chamber has an expedient configuration one above the level Gas space in which the second end of the overflow line opens. In order to is guaranteed that not liquid is drawn into the overflow line from the condensation chamber. The second end is preferably in or immediately below the ceiling of the condensation chamber.

Im Hinblick auf die passive Sicherheit ist weiterhin in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Überlaufleitung zumindest in Teilbereichen, vorteilhafterweise größtenteils, innerhalb einer Wandstruktur eingebettet ist. Selbst bei einer schadhaften Rohrleitung ist daher die Funktionsfähigkeit der Überlaufleitung gewährleistet.in the Passive security is still preferred Design provided that the overflow line at least in Partial areas, advantageously largely, within a wall structure is embedded. Even with a damaged pipeline is therefore the functionality of the overflow pipe guaranteed.

In einer zweckdienlichen Weiterbildung weist das Flutbecken einen Überlaufschacht auf und das erste Ende der Überlaufleitung mündet insbesondere im Bereich des Bodens des Überlaufschachts in diesen. Überschüssige Flüssigkeit läuft aus dem Flüssigkeitsreservoir des Flutbeckens in den Überlaufschacht. Dieser ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Separation der Gasanteile von der Flüssigkeit stattfindet, so dass keine oder nur sehr geringe Gasanteile in die Kondensationskammer gelangen. Durch die Anordnung des ersten Endes der Überlaufleitung am Boden des Überlaufschachts ist gewährleistet, dass die Überlaufleitung mit Flüssigkeit angefüllt ist.In In an expedient development, the flood basin has an overflow shaft on and the first end of the overflow pipe ends especially in the area of the bottom of the overflow shaft in this. Excess liquid runs out the liquid reservoir of the flood basin into the overflow shaft. This is preferably designed such that a separation the gas content of the liquid takes place, so that no or only very small gas fractions in the Condensation chamber. By arranging the first end the overflow pipe at the bottom of the overflow shaft is guaranteed that the overflow pipe with liquid filled is.

Bevorzugt weist die Überlaufleitung einen oberen Siphonbogen auf, welcher auf einer Höhe oberhalb des Bodens des Überlaufschachts angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann der Überlaufschacht nicht vollständig leerlaufen und es stellt sich eine Mindest-Flüssigkeitshöhe im Überlaufschacht ein, die in etwa der Höhe des oberen Siphonbogens entspricht. Dadurch wird ein gewisser Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt, durch den evtl. auftretende Verdunstungsverluste od.dgl. in der Überlaufleitung ausgeglichen werden.Prefers has the overflow pipe an upper siphon arch, which is at a height above the bottom of the overflow shaft is arranged. By this measure can the overflow shaft not completely run empty and there is a minimum liquid level in the overflow shaft, which in about the height of the upper siphon arch. This creates a certain fluid supply provided by the evaporation losses that may occur or the like. in the overflow line be balanced.

Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die im Hinblick auf die Anlage aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen. Darüber hinaus sind bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens in den Unteransprüchen niedergelegt.The task is still fiction moderately solved by a method having the features of patent claim 10. The advantages and preferred configurations listed with regard to the system are also to be applied analogously to the method. In addition, preferred embodiments of the method are laid down in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einem Sicherheitsbehälter einer Siedewasserreaktoranlage, die insbesondere nach dem SWR1000-Konzept aufgebaut ist.On embodiment The invention is explained in more detail below with reference to the single figure. This shows a schematic representation of a section of a containment a boiling water reactor system, especially based on the SWR1000 concept is constructed.

Der ausschnittsweise dargestellte Sicherheitsbehälter 2 weist eine Wandstruktur 4 aus Beton auf, durch die eine Druckkammer 6, eine Kondensationskammer 8 und ein Flutbecken 10 gebildet sind. Das Flutbecken 10 ist zur Druckkammer 6 hin offen, d.h. es ist zwischen diesen beiden Bereichen ein Gasaustausch und somit ein Druckausgleich möglich, so dass im Flutbecken 10 und in der Druckkammer 6 die gleichen Druckverhältnisse herrschen.The security container shown in sections 2 has a wall structure 4 made of concrete through which a pressure chamber 6 , a condensation chamber 8th and a flood basin 10 are formed. The flood basin 10 is to the pressure chamber 6 open, ie a gas exchange and thus a pressure equalization is possible between these two areas, so that in the flood basin 10 and in the pressure chamber 6 the same pressure conditions prevail.

Das Flutbecken 10 ist durch eine Trennwand 12 in ein Speicherbecken 14 und einen Überlauf- oder Separationsschacht 16 unterteilt. Am Boden 18 des Überlaufschachts 16 ist eine zweite, kleinere Trennwand 20 angeordnet, so dass der Bodenbereich in eine Separationskammer 22 und eine Abflusskammer 24 unterteilt ist. Das Speicherbecken 14 ist mit Kühlflüssigkeit F gefüllt.The flood basin 10 is through a partition 12 into a storage basin 14 and an overflow or separation shaft 16 divided. On the ground 18 of the overflow shaft 16 is a second, smaller partition 20 arranged so that the bottom area into a separation chamber 22 and a drain chamber 24 is divided. The reservoir 14 is filled with coolant F.

Die Kondensationskammer 8 ist üblicherweise bis zu einer Füllstandshöhe H mit Kühlflüssigkeit F angefüllt. Oberhalb der Kühlflüssigkeit F ist ein Gasraum 26.The condensation chamber 8th is usually filled with coolant F up to a fill level H. Above the coolant F is a gas space 26 ,

Die Kondensationskammer 8 ist einerseits über ein Kondensationsrohr 28 mit der Druckkammer 6 und andererseits über eine Überlaufleitung 30 mit dem Überlaufschacht 16 des Flutbeckens 10 verbunden. Das Kondensationsrohr 28 taucht mit seinem unteren angeschrägten Ende in die Kühlflüssigkeit F der Kondensationskammer 8 ein. Das zweite Ende des Kondensationsrohres 28 mündet in die Druckkammer 6. Das Kondensationsrohr ist daher in etwa bis zu der Füllstandshöhe H mit Wasser gefüllt, so dass die Kondensationskammer 8 von der Druckkammer 6 gasdicht abgetrennt ist.The condensation chamber 8th is on the one hand via a condensation pipe 28 with the pressure chamber 6 and on the other hand via an overflow line 30 with the overflow shaft 16 of the flood basin 10 connected. The condensation pipe 28 dips with its lower beveled end into the cooling liquid F of the condensation chamber 8th on. The second end of the condensation tube 28 opens into the pressure chamber 6 , The condensation tube is therefore filled with water to approximately the fill level H, so that the condensation chamber 8th from the pressure chamber 6 is separated gas-tight.

Die Überlaufleitung 30 mündet mit ihrem ersten Ende 32 in den Gasraum 26 der Kondensationskammer 8 und zwar unmittelbar an der Decke 36 der Kondensationskammer 8. Das zweite Ende 34 der Überlaufleitung 30 mündet im Überlaufschacht 16 und zwar dort insbesondere am Boden 18 des Überlaufschachts 16 in die Abflusskammer 24. Die beiden Enden 32, 34 sind über eine einfache Rohrleitung miteinander verbunden, welche zwei über einen unteren Siphonbogen 40 verbundene Siphonschenkel 38 sowie einen oberen Siphonbogen 42 aufweist. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, ist die Überlaufleitung 30 nahezu vollständig in der Wandstruktur 4 angeordnet, so dass selbst bei einer schadhaften Rohrleitung der durch die Überlaufleitung 30 definierte Strömungsweg bestehen bleibt.The overflow pipe 30 ends with its first end 32 in the gas room 26 the condensation chamber 8th directly on the ceiling 36 the condensation chamber 8th , The second end 34 the overflow pipe 30 flows into the overflow shaft 16 especially on the ground 18 of the overflow shaft 16 into the drain chamber 24 , The two ends 32 . 34 are connected to each other via a simple pipe, two of which via a lower siphon bend 40 connected siphon legs 38 and an upper siphon arch 42 having. As can be seen from the figure, the overflow line is 30 almost completely in the wall structure 4 arranged so that even with a defective pipeline through the overflow line 30 defined flow path remains.

Der obere Siphonbogen 42 ist auf einer Höhe oberhalb des Bodens 18 angeordnet, wodurch in der Abflusskammer 24 eine Mindestflüssigkeitshöhe von beispielsweise 0,5 m gewährleistet ist. Der Abstand zwischen den beiden Siphonbögen 40, 42 definiert eine Steighöhe S, bis zu der die beiden Schenkel 38 mit Kühlflüssigkeit F angefüllt sind. Durch die Wahl der Steighöhe S wird der Differenzdruckwert bestimmt, ab dem die in der Überlaufleitung 30 befindliche Flüssigkeit F herausgedrückt wird und ein offener Strömungsweg zwischen der Kondensationskammer 8 und dem Flutbecken 10 hergestellt ist. Beträgt die Steighöhe beispielsweise 10 m, so ist die Überlaufleitung 30 bis etwa zu einer Druckdifferenz von 105 Pa (1,0 bar) verschlossen.The upper siphon arch 42 is at a height above the ground 18 arranged, causing in the drain chamber 24 a minimum liquid height of 0.5 m, for example, is guaranteed. The distance between the two siphon arches 40 . 42 defines a climbing height S up to which the two legs 38 are filled with coolant F. The differential pressure value, from which the pressure in the overflow line is determined, is determined by the choice of the climbing height S. 30 liquid F is pressed out and an open flow path between the condensation chamber 8th and the flood basin 10 is made. For example, if the rise is 10 m, the overflow line is 30 sealed up to a pressure difference of 10 5 Pa (1.0 bar).

Beim Reaktorbetrieb ist von Zeit zu Zeit die Kühlung der im Flutbecken 10 befindlichen Kühlflüssigkeit F erforderlich. Hierzu wird die Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 8 über eine nicht dargestellte Pumpe und einen nicht dargestellten Wärmetauscher in das Flutbecken 10 gepumpt. Übersteigt die Flüssigkeitshöhe im Speicherbecken 14 die erste Trennwand 12, so fließt die überschüssige Kühlflüssigkeit F in den Überlaufschacht 16 über und sammelt sich dort zu nächst in der Separationskammer 22 an. Die Separationskammer 22 dient zum Abscheiden von Gasanteilen aus der über die erste Trennwand 12 herabstürzende Kühlflüssigkeit F, wenn nur geringe Massenströme auftreten. Die Flüssigkeit F strömt anschließend über die zweite Trennwand 20 in die Abflusskammer über. Bei großen Massenströmen ist die Separationskammer 16 derart ausgebildet, dass sich dort ein Flüssigkeits-Rückstau bildet und somit mitgerissene Gasteile (Luftbläschen) nach oben steigen und nicht in die Überlaufleitung 30 gelangen. Die Kühlflüssigkeit F fließt über die Überlaufleitung 30 ab, sobald in der Abflusskammer 24 die durch den oberen Siphonbogen 42 festgelegte minimale Füllstandshöhe überschritten wird. Die Kühlflüssigkeit F wird bei diesem Verfahren also insgesamt zwischen der Kondensationskammer 8 und dem Flutbecken 10 umgewälzt. Durch die spezielle Ausgestaltung der Überlaufleitung 30 ist das Flutbecken 10 von der Kondensationskammer 8 hierbei gasdicht getrennt.From time to time, the reactor is cooling in the flood pool 10 located coolant F required. For this purpose, the cooling liquid F from the condensation chamber 8th via a pump, not shown, and a heat exchanger, not shown, into the flood basin 10 pumped. Exceeds the liquid level in the storage tank 14 the first partition 12 , the excess coolant F flows into the overflow shaft 16 over and collects there next in the separation chamber 22 on. The separation chamber 22 is used to separate gas from the first partition 12 falling coolant F if only small mass flows occur. The liquid F then flows over the second partition 20 into the drain chamber. The separation chamber is used for large mass flows 16 formed in such a way that a liquid backflow forms there and thus entrained gas parts (air bubbles) rise upwards and not into the overflow line 30 reach. The coolant F flows through the overflow line 30 as soon as in the drain chamber 24 through the upper siphon arch 42 specified minimum fill level is exceeded. In this method, the cooling liquid F is thus between the condensation chamber as a whole 8th and the flood basin 10 circulated. Due to the special design of the overflow line 30 is the flood basin 10 from the condensation chamber 8th separated gastight.

Die in der Figur dargestellte Situation entspricht der des Normalbetriebs. Abweichend vom Normalbetrieb können Zustände auftreten, bei denen zwischen der Druckkammer 6 und der Kondensationskammer 8 größere Druckdifferenzen auftreten können. Da über das Kondensationsrohr 8 beispielsweise bei einem Kühlmittelverluststörfall Dampf aus der Druckkammer 6 in die Kondensationskammer 8 geleitet wird, darf über die Überlaufleitung 30 daher bei einem Überdruck in der Kondensationskammer 6 kein Druckausgleich erfolgen. Vielmehr muss der Druckausgleich bei Überschreiten eines Überdruckgrenzwerts in der Druckkammer 6 über das Kondensationsrohr 28 erfolgen. Zumindest vor Erreichen dieses Überdruckgrenzwertes muss die Überlaufleitung 30 absolut gasdicht verschlossen bleiben.The situation shown in the figure corresponds to that of normal operation. Deviating from Normal operation conditions can occur in which between the pressure chamber 6 and the condensation chamber 8th larger pressure differences can occur. Because over the condensation pipe 8th for example, in the event of a coolant loss accident, steam from the pressure chamber 6 into the condensation chamber 8th is routed through the overflow line 30 therefore with an overpressure in the condensation chamber 6 no pressure equalization. Rather, the pressure compensation must be exceeded in the pressure chamber when an overpressure limit is exceeded 6 over the condensation pipe 28 respectively. At least before this overpressure limit is reached, the overflow line 30 remain absolutely gas-tight.

Umgekehrt besteht bei einem Unterdruck in der Druckkammer 6 das Problem, dass über das Kondensationsrohr 28 ein Druckausgleich erst sehr spät erfolgen kann, da zuvor erst nahezu die gesamte Menge der Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 8 in die Druckkammer 6 überführt werden muss, bevor über das Kondensationsrohr 28 ein offener Strömungsweg zum Gasaustausch und damit zum Druckausgleich bereitgestellt wird.Conversely, there is a negative pressure in the pressure chamber 6 the problem that about the condensation pipe 28 pressure equalization can take place only very late, since previously almost the entire amount of the cooling liquid F from the condensation chamber 8th into the pressure chamber 6 must be transferred before over the condensation tube 28 an open flow path for gas exchange and thus for pressure equalization is provided.

Um zu hohe Unterdruckwerte in der Druckkammer 6 zu vermeiden, ist daher vorgesehen, dass bei Überschreiten eines Unterdruckgrenzwerts in der Druckkammer 6 der Gasaustausch und damit der Druckausgleich über die Überlaufleitung 30 erfolgt. Die Überlaufleitung 30 macht ab einem bestimmten Grenzdifferenzdruck den Strömungsweg frei, unabhängig davon, ob ein Überdruck oder Unterruck vorliegt. Über die Steighöhe S ist der maßgebliche Grenzdifferenzdruck, ab dem die Überlaufleitung 30 freigegeben wird, daher größer einzustellen als der maßgebliche Überdruckgrenzwert, ab dem der Druckausgleich über das Kondensationsrohr 28 erfolgt. Der Differenzdruck liegt hierbei vorzugsweise etwa (0,2–0,8) 105 Pa (0,2 bar–0,8 bar) oberhalb des Überdruckgrenzwertes. Die maßgeblichen Kriterien für die Höhe des Grenzwertes sind wie erwähnt einerseits die Steighöhe S und andererseits die mit der Füllstandshöhe H verbundene Höhe der Flüssigkeitssäule im Kondensationsrohr 28. In erster Näherung muss daher die Steighöhe S größer sein als die Höhe der Flüssigkeitssäule im Kondensationsrohr 28, die durch den Abstand des Ausflussendes des Kondensationsrohrs 28 und der Füllstandshöhe H bestimmt ist.To high vacuum values in the pressure chamber 6 To avoid, it is therefore provided that when a negative pressure limit in the pressure chamber is exceeded 6 the gas exchange and thus the pressure compensation via the overflow line 30 he follows. The overflow pipe 30 clears the flow path from a certain limit differential pressure, regardless of whether there is overpressure or underpressure. Above the height of rise S is the relevant limit differential pressure from which the overflow line 30 is released, therefore larger than the relevant overpressure limit, from which the pressure compensation via the condensation pipe 28 he follows. The differential pressure is preferably about (0.2-0.8) 10 5 Pa (0.2 bar-0.8 bar) above the overpressure limit. As already mentioned, the relevant criteria for the height of the limit value are, on the one hand, the height of rise S and, on the other hand, the height of the liquid column in the condensation tube, which is associated with the level H 28 , In a first approximation, the rise height S must therefore be greater than the height of the liquid column in the condensation tube 28 by the distance of the outflow end of the condensation pipe 28 and the level H is determined.

Durch die spezielle Anordnung und Ausgestaltung der Überlaufleitung 30 ist damit durch ein zuverlässig und einfach wirkendes passives Element, welches ohne externe Energieversorgung und ohne bewegliche Teile allein aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten voll funktionsfähig ist, ein sicherer Betrieb der Anlage in allen Betriebszuständen und ohne sicherheitstechnische Einbußen möglich. Dabei ist hervorzuheben, dass im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems die Überlaufleitung 30 das Flutbecken 10 zu der Kondensationskammer 8 absolut gasdicht verschließt.Due to the special arrangement and design of the overflow line 30 a reliable and simple-acting passive element, which is fully functional without external energy supply and without moving parts solely on the basis of physical laws, enables safe operation of the system in all operating states and without compromising on safety. It should be emphasized that with regard to the functionality of the cooling system, the overflow line 30 the flood basin 10 to the condensation chamber 8th closes absolutely gastight.

22
Sicherheitsbehältercontainment
44
Wandstrukturwall structure
66
Druckkammerpressure chamber
88th
Kondensationskammercondensation chamber
1010
Flutbeckenflood basin
1212
erste Trennwandfirst partition wall
1414
Speicherbeckenreservoir
1616
ÜberlaufschachtOverflow shaft
1818
Bodenground
2020
zweite Trennwandsecond partition wall
2222
Separationskammerseparation chamber
2424
Abflusskammerdrain chamber
2626
Gasraumheadspace
2828
Kondensationsrohrcondensation tube
3030
ÜberlaufleitungOverflow pipe
3232
erstes Endefirst The End
3434
zweites Endesecond The End
3636
Deckeblanket
3838
SiphonschenkelSiphonschenkel
4040
unterer Siphonbogenlower siphon
4242
oberer Siphonbogenupper siphon
HH
Füllstandshöhefilling level
FF
Kühlflüssigkeitcoolant
SS
Steighöherising height

Claims (12)

Kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer (6), mit einer Kondensationskammer (8) und mit einem mit der Druckkammer (6) verbundenen Flutbecken (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Flutbecken (10) über eine nach Art eines Siphons ausgebildete Überlaufleitung (30) mit der Kondensationskammer (8) verbunden ist.Nuclear plant, in particular a boiling water reactor plant, with a pressure chamber ( 6 ), with a condensation chamber ( 8th ) and with one with the pressure chamber ( 6 ) connected flood basin ( 10 ), characterized in that the flood basin ( 10 ) via an overflow line designed like a siphon ( 30 ) with the condensation chamber ( 8th ) connected is. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) zwei Siphonschenkel (38) umfasst und eine Steighöhe (S) aufweist, bis zu der die Überlaufleitung (30) im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, wobei die Steighöhe (S) derart bemessen ist, dass ab einem Grenzdifferenzdruck zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) ein Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer (8) und der Druckkammer (6) stattfindet.System according to claim 1, characterized in that the overflow line ( 30 ) two siphon legs ( 38 ) and has a climbing height (S) up to which the overflow pipe ( 30 ) is filled with liquid (F) in the normal operating state, the rise height (S) being dimensioned such that from a limit differential pressure between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) pressure equalization between the condensation chamber ( 8th ) and the pressure chamber ( 6 ) takes place. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) derart ausgebildet ist, dass bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Unterdruckgrenzwerts der Druckausgleich zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) über die Überlaufleitung (30) und bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich über eine weitere Einrichtung (28) erfolgt.System according to claim 2, characterized in that the overflow line ( 30 ) is designed such that if one in the pressure chamber ( 6 ) occurring negative pressure limit of the pressure compensation between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) via the overflow line ( 30 ) and when exceeding one in the print chamber ( 6 ) occurring overpressure limit of the pressure compensation via another device ( 28 ) he follows. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Einrichtung ein Kondensationsrohr (28) vorgesehen ist, das die Druckkammer (6) mit der Kondensationskammer (8) verbindet und in dieser unterhalb einer Füllstandshöhe (H) mündet, bis zu der die Kondensationskammer (8) im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, so dass das Kondensationsrohr (28) bis zu der Füllstandshöhe (H) mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, und die Füllstandshöhe (H) derart bemessen ist, dass bei Überschreiten des Überdruckgrenzwerts ein Druckausgleich zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) über das Kondensationsrohr (28) erfolgt.System according to claim 3, characterized in that a condensation pipe ( 28 ) is provided that the pressure chamber ( 6 ) with the condensation chamber ( 8th ) connects and ends at a level (H) up to which the condensation chamber ( 8th ) is filled with liquid (F) in the normal operating state so that the condensation pipe ( 28 ) is filled with liquid (F) up to the fill level (H), and the fill level (H) is dimensioned such that if the excess pressure limit is exceeded, a pressure equalization between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) via the condensation pipe ( 28 ) he follows. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationskammer (8) einen Gasraum (26) aufweist, in den ein erstes Ende (32) der Überlaufleitung (30) mündet.System according to one of the preceding claims, characterized in that the condensation chamber ( 8th ) a gas room ( 26 ) into which a first end ( 32 ) of the overflow line ( 30 ) flows out. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (32) in oder unmittelbar unterhalb der Decke (36) der Kondensationskammer (8) angeordnet ist.Installation according to claim 5, characterized in that the first end ( 32 ) in or immediately below the ceiling ( 36 ) the condensation chamber ( 8th ) is arranged. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) zumindest in Teilbereichen innerhalb einer Wandstruktur (4) eingebettet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow line ( 30 ) at least in some areas within a wall structure ( 4 ) is embedded. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flutbecken (10) einen Überlaufschacht (16) aufweist und dass ein zweites Ende (34) der Überlaufleitung (30) in den Überlaufschacht (16) mündet und insbesondere am Boden (18) des Überlaufschachts (10) angeordnet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the flood basin ( 10 ) an overflow shaft ( 16 ) and that a second end ( 34 ) of the overflow line ( 30 ) in the overflow shaft ( 16 ) opens and especially on the ground ( 18 ) of the overflow shaft ( 10 ) is arranged. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) einen oberen Siphonbogen (42) aufweist, der auf einer Höhe oberhalb des Bodens (18) des Überlaufschachts (16) angeordnet ist.System according to claim 8, characterized in that the overflow line ( 30 ) an upper siphon arch ( 42 ) which is at a height above the ground ( 18 ) of the overflow shaft ( 16 ) is arranged. Verfahren zum Betrieb einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, die eine Kondensationskammer (8) und eine Druckkammer (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines Grenzdifferenzdrucks zwischen der Kondensationskammer (8) und der Druckkammer (8) ein Druckausgleich über eine Überlaufleitung (30) erfolgt, die ein zur Druckkammer (6) offenes Flutbecken (10) mit der Kondensationskammer (8) verbindet und nach Art eines Siphons ausgebildet ist, wobei im normalen Betriebszustand die Überlaufleitung (30) zumindest teilweise mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, die bei Überschreiten des Grenzdifferenzdrucks aus der Überlaufleitung (30) ausströmt.Process for operating a nuclear plant, in particular a boiling water reactor plant, which has a condensation chamber ( 8th ) and a pressure chamber ( 6 ), characterized in that when a limit differential pressure is exceeded between the condensation chamber ( 8th ) and the pressure chamber ( 8th ) pressure equalization via an overflow line ( 30 ) takes place, one to the pressure chamber ( 6 ) open flood basin ( 10 ) with the condensation chamber ( 8th ) connects and is designed like a siphon, with the overflow line ( 30 ) is at least partially filled with liquid (F) which, when the limit differential pressure from the overflow line ( 30 ) flows out. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Unterdruckgrenzwerts die Flüssigkeit (F) aus der Überlaufleitung (30) herausgedrückt wird und somit über die Überlaufleitung ein offener Gasweg zum Druckausgleich zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) gebildet ist.A method according to claim 10, characterized in that when one in the pressure chamber ( 6 ) occurring vacuum the liquid (F) from the overflow line ( 30 ) is pushed out and thus an open gas path for pressure equalization between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) is formed. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Überdruckgrenzwerts ein offener Gasweg über ein die Druckkammer (6) mit der Kondensationskammer (8) verbindendes Kondensationsrohr (28) zum Druckausgleich freigegeben wird.A method according to claim 10 or 11, characterized in that when one in the pressure chamber ( 6 ) occurring overpressure limit an open gas path via a pressure chamber ( 6 ) with the condensation chamber ( 8th ) connecting condensation pipe ( 28 ) is released for pressure equalization.
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