DE2743453C2

DE2743453C2 - Brennelementlagerbecken

Info

Publication number: DE2743453C2
Application number: DE2743453A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8521 Bubenreuth Peehs; Heinz Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8521 Marloffstein Stehle; Hans Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8500 Nürnberg Weidinger
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-09-27
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1982-08-19
Also published as: ATA685778A; DE2743453A1; AT366844B

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelementiagerbecken für den Einsatz von Brennelemente aufnehmenden Behältern, die mit einem Deckel versehen sind, die mit einem flüssigen Kühlmittel unter Belassung eines Gaspolsters gefüllt sind, die bodenseitig über eine Kühlmittelentnahmeleitung mit einem Kühlmitteltank in Verbindung stehen und die über eine in den Raum des Gaspolsters mündende Leitung mit einer Spaltgasreinigungs- und Sammeleinrichtung verbunden sind.

Ein derartiges Brennelementiagerbecken ist aus der belgischen Patentschrift 7 68 690 bekannt. Bei dem flüssigen Kühlmittel handelt es sich dort um Natrium, während das Gaspolster im die Brennelemente aufnehmenden Behälter über diesem Natrium ein Inertgas ist, das durch die in den Raum des Gaspolsters mündende Leitung zirkuliert und Spaltgase aus den die Brennelemente aufnehmenden Behältern abführt. Das Lagerbekken selbst ist mit einer organischen Kühlflüssigkeit; für die die Brennelemente aufnehmenden Behälter gefüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Brennelementiagerbecken hinsichtlich des Kühlmittels sowohl in den die Brennelemente aufnehmenden Behältern als auch im Lagerbecken selbst zu vereinfachen und dabei eine unzulässig hohe Verunreinigung der Beckenfüllung sowie einen hohen Druckaufbau innerhalb der Behälter zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgaoe ist ein Brennelementlagerbecken der eingangs erwähnten Art erfindungsgemä3 dadurch gekennzeichnet, daß das in den Behältern vorhandene Kühlmittel ebenso wie die Füllung des Lagerbeckens Wasser ist, daß jeder Deckel mit einer Wasserstandsanzeige zur Bestimmung der Ausdehnung

ίο dies Gaspolster und mit einer Temperaturmeßeinrichtung ausgestattet ist, daß in der Kühlmittelentnahmeleitung ein Filter vorgesehen ist, daß der Kühlmitteltank ein allseitig geschlossener, mit einer Wasserstandsanzeige versehener Ausgleichstank ist, von dem sowohl eine mit einem Ventil versehene erste Leitung direkt zum Bec-kenwasser als auch eine ebenfalls mit einem Ventil versehene zweite Leitung über eine Wasserreinigungseinrichtung zum Seckenwasser führen und daß der Raum des Gaspolsters mit einer Wassereinspeiseleitung versehen ist, die über eine Pumpe mit dem Beckenwasser in Verbindung steht.

Eine Entnahme von Wasser aus den Behältern ist also stets nur über ein — leicht auswechselbares — Filter möglich, so daß praktisch keine radioaktiven Teilchen in das Beckenwasser gelangen können. Ein solcher Obertritt von in dem Behältern befindlichem Wasser ist außerdem nur dann gegeben, wenn die Spaltgasfreisetzung innerhalb der Behälter .so groß wird, daß Wasser verdrängt wird, bevor die gebildeten Spaltgase bzw. das freiwerdende Helium abgesaugt werden. Eine Druckbeanspruchung des Behälters tritt dabei praktisch nicht auf, so daß dieser verhältnismäßig leicht gestaltet werden kann.
Nähere Einzelheiten sind der nachstehenden Be-Schreibung eines in der Figur näher dargestellten Ausführungsbeispieles zu entnehmen.

Das Brennelemenlbecken hat eine bis zum Spiegel 11 reichende Wasserfüllung sowie einen Boden 12. Die in der Figur verwendete Darstellung ist selbstverständlich nicht maßstäblich; so sei vor allem darauf hingewiesen, daß oberhalb des Behälters 2 bis zum Spiegel 11 des Beckenwassers noch eine Wasserschichl von mehreren Metern Dicke aus Abschirmungsgründen vorhanden ist. Der Brennelementbehälter 2 ist auf einem Sockel 13 ortsfest im Becken gelagert. Er besteht aus dem feststehenden unteren Teil 21 und dem Deckel 22, die beide über eine Flanschverbindung 23 dicht miteinander verbunden sind. Im Inneren des Behälters 2 befindet sich Wasser 26, oberhalb desselben ein Gaspolster 27.

Eingetaucht in die Wasserfüllung des Behälters befindet sich ein Brennelement innerhalb eines Tragkorbes 3, der mit einem Traggriff 31 zur besseren Handhabung versehen ist. Jedes Brennelement wird also mit Hilfe eines solchen Tragkorbes in den Behälter 2 eingesetzt und anschließend der Deckel aufgebracht. Es können auch mehrere derartige Tragkörbe 3 mit Brennelementen in einen ortsfesten Behälter eingesetzt werden.

Der ortsfeste Behälter ist an ein Leitungssystem angeschlossen. Die Leitung 4 führt über ein Filter 41 zu

einem Ausgleichstank 42. Von diesem führt eine Leitung entweder über das Ventil 47 zurück in das Beckenwasser oder über das Ventil 44 zu einer zusätzlichen !Reinigungsanlage 45 und sodann über die Leitung 46 in das Beckenwasser zurück. Der Ausgleichsbehälter 42 ist imit einem Wasserstandsmeßgerät 43 versehen. Auch der Deckel 22 des Behälters 2 hat eine Wasserstandsmeßeinrichtung 28. Beide sind an ein Überwachungsgerät 7 angeschlossen. Die Leitung 4

stellt die Entnahmeleitung für das im Inneren des Behälters befindliche Wasser dar. Die Wasserauführungsleitung ist mit 5 bezeichnet; sie führt zu einer Pumpe 51 und steht selbst wiederum mit dem Beckenwasser in Verbindung. Die Füllung des Behälters 2 erfolgt also mit Beckenwasser über die Pumpe 51 bis zu einem Wasserstand, der durch den Wasserstandsmesser 28 festgestellt werden kann. In das Gaspolster 27 des Lagerbehälters 2 taucht die Gasentnahmeleitung 6 ein, die über eine Pumpe 61 und einem Ventil 62 mit so einer Spaltgassammeieinrichtung 65 in Verbindung steht. Bei geschlossenem Ventil 62 kann über das Ventil 63 Druckgas aus der Flasche 64 dem Behälter 2 zugeführt werden und damit das in diesem befindliche Wasser über die Leitung 4 hinausgedrückt werden. Zur Sicherheitsüberwachung gehört ferner eine Temperaturmeßeinrichtung 25, die am Deckel 22 des Behälters 2 angebracht ist und die ebenfalls an das Überwachungsgerät 7 angeschlossen ist.

Aus dieser Darstellung geht hennr, daß der Druckausgleich entweder über die Leitung 4 oder die Leitung 5 bzw. 6 vonstatten gehen kann. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es vorteilhaft ist, im Räume des Gaspolsters 27 katalytische oder elektrische Rekombinationseinrichtungen einzubringen, mit deren Hilfe evtl. auftretende Radiolyseprodukte wieder zu Wasser rekombiniert werden können.

Kommt es nach Einlagerung der Brennelemente und Verschließen des Behälters 2 sowie Einstellung des Wasserstandes über die Leitung 6 und 5 zu einem Defekt eines Brennstabes, so sammelt sich das austretende Gas im Raum 27 des Behälters 2. Dieses Ereignis wird am Überwachungsgerät 7 über die Wasserstandsmelder 28 und 43 ablesbar. Über die Leitung 6 kann dann das radioaktive Gas abgezogen werden und durch gereinigtes Gas oder Gas aus der Druckflasche 64 ersetzt werden. Der Ausgleichsbehälter 42 dient dabei zur Verhinderung des sofortigen Austritts von evtl. radioaktiv verseuchtem Wasser in das Wasser des Lagerbeckens. Sollten jedoch eine größere Anzahl von Brennstäben gleichzeitig defekt und hierdurch ein größeres Gasvolumen freigesetzt werden, so tritt das aus dem Lagerbecken hinausgedrückte Wasser höchstens über die Ausgleichsleiiung in das Beckenwasser. Es ist in diesem Fall aber bereits durch das Filter 41 hindurchgegangen und hat dort den größten Teil seiner Radioaktivität zurückgelassen.

Soll ein Brennelement nach Beendigung der Lagerzeit aus seinem Behälter entnommen werden, kann dieses zunächst über die Leitungen 5 und 4 gespült werden. Das dabei über die Leitung 4 entnommene radioaktive Wasser wird in der Reinigungsanlage 45 aufbereitet und dann in das Beckenwasser zurückgegeben. Mit diesem Spülvorgang ist quch eine Reinigung des Behälters 2 verbunden, der nunmehr problemlos geöffnet werden kann. Zu diesem Zweck ist der Deckel 22 mit Tragösen 24 versehen. Nunmehr kann das Brennelement mit seinem Tragkorb fernbedient aus dem Behäher 2 herausgehoben werden; dieser steht dann für die Aufnahme weiterer Brennelemente wieder zur Verfugung.

Selbstverständlich verringert sich der dargestellte technische Aufwand sehr stark, je mehr Brennelemente in einem einzelnen Behälter 2 aufgenommen werden können. Die abzuführende Wärmestromdichte bewegt sich dabei in der Größenordnung von 1 W/cm² Behälleroberfläche.

Das Austreten radioaktiver gasförmiger Produkte in die Umgebung des Lagerbeckens ist ausgeschlossen, eine Kontaminierung des Beckenwassers tritt nur in einem äußerst geringen Umfange ein, so daß die für das jeweilige Lagerbecken vorgesehene Wasserreinigungsanlage in relativ bescheidenen Größenordnungen gehalten werden kann. Damit wird auch eine Strahlenbelastung des Betriebspersonals äußerst niedrig gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennelementiagerbecken für den Einsatz von Brennelemente aufnehmenden Behältern, die mit einem Deckel versehen sind, die mit einem flüssigen Kühlmittel unter Belassung eines Gaspolsters gefüllt sind, die bodenseitig über eine Kühlmittelentnahmeleitung mit einem Kühlmitteltank in Verbindung stehen und die über eine in den Raum des Gaspolsters mündende Leitung mit einer Spaltgasreinigungs- und Sammeleinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Behältern (2) vorhandene Kühlmittel ebenso wie die Füllung des Lagerbeckens (1) Wasser ist, daß jeder Deckel (22) mit einer Wasserstandsanzeige (28) zur Bestimmung der Ausdehnung des Gaspolsters (27) und mit einer Temperatumeßeinrichtung (25) ausgestattet ist, daß in der Kühlmittelentnahmeleitung (4) ein Filter (41) vorgesehen ist, daß der Kühlmitteltank ein allseitig geschlossener, mit einer Wasserstandsanzeige (43) versehener Ausgleichstank (42) ist, von dem sowohl eine mit einem Ventil (47) versehene erste Leitung direkt zum Beckenwasser als auch eine ebenfalls mil einem Ventil (44) versehene zweite Leitung (46) über eine Wasserreinigungseinrichtung (45) zum Beckenwasser führen, und daß der Raum des Gaspolsters (27) mit einer Wassereinspeiseleitung (5) versehen ist, die über eine Pumpe (51) mit dem Beckenwasser in Verbindung steht.

2. Brennelementiagerbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum des Gaspolsters (27) Katalysatoren oder elektrische Vorrichtungen, wie Glühkerzen, *.ur Rekombination von Radiolyseprodukten zu Wasser vorgesehen sind.

3. Brennelementiagerbecken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behältern (2) zum Auffangen abfallender Kerrosionsprodukte geeignete Hüllen oder Tragkörbe (3) für die Aufnahme der Brennelemente vorgesehen sind.