DE3201812A1

DE3201812A1 - "atomkernreaktor"

Info

Publication number: DE3201812A1
Application number: DE19823201812
Authority: DE
Inventors: Akira Kashiwa Chiba Otsubo
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1981-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1982-08-19
Also published as: US4495137A

Description

Atomkernre akt or

Die Erfindung betrifft einen Atomkernreaktor, insbesondere einen schnellen Brüter vom Typ eines Schwimmbad- und Umlaufreaktors. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Atomkernreaktor vom Typ eines Umlaufreaktors, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter, der außerhalb des Reaktorbehälters angeordnet ist, dicht abgeschlossen gehalten wird.

Bei einem Schwimmbadreaktor ist der gemäß der Erfindung dicht abzuschließende Zwischenraum zwischen, einem Hauptbehälter und einem Sicherheitsbehälter begrenzt, der sich an der Außenseite des Hauptbehälters befindet. Aus Gründen der Einfachheit sind im folgenden unter den Begriffen des Reaktorbehälters und des Sicherheitsbehälters auch der Hauptbehälter und der Sicherheitsbehälter eines Schwimmbadreaktors zu verstehen.

In herkömmlicher Weise befindet sich an der Außenseite oder außerhalb des Reaktorbehälters oder Reaktorgefäßes ein Sicherheitsbehälter. Da dieser Sicherheitsbehälter den Reaktorbehälter lediglich umschließt, wird der Zwischenraum um den Reaktorbehälter auf einem Druck im wesentlichen gleich dem Außenluftdruck und in diesem Sinne offen gehalten. Wenn bei irgendeiner Gelegenheit ein Schaden an der Rohrleitung des Primärkühlsystems oder in einem derartigen Reaktor ein Unfall auftritt, bei dem der Kern auseinanderfällt, würde sich eine breite Verteilung von radioaktiven Stoffen ergeben. Obwohl bei Atomkernreaktoren ,jede Art von Sicherheitsmaßnahmen getroffen wird, um einen derartigen Unfall zu vermeiden, kann dieser hypothetisch oder vorsorglich betrachtet werden.

Das oben angesprochene Problem kann dadurch gelöst werden, daß der Zwinchenraum zwischen dem Sicherheitsbehälter und dem Reaktorbehälter dicht abgeschlossen gehalten wird. Durch diese dicht abgeschlossene Anordnung kann eine Verteilung oder Streuung von Kernbrennstoffmaterialien, Spaltprodukten und des Kühlmittels nach außen zuverlässig selbst dann vermieden werden, wenn der Reaktorbehälter oder die Rohrleitung des Primärkühlsystems, die in der Nähe des Reaktorbehälters angeordnet ist, beschädigt wird.

Ein mögliches Verfahren, den Reaktorbehälter und den Sicherheitsbehälter dicht abgeschlossen miteinander zu verbinden, besteht darin, zwischen beiden Behältern eine Faltenbalgeinrichtung zu verwenden. Das Hauptproblem bei der Verwendung von Faltenbalgen besteht jedoch darin, daß Faltenbalge eine bestimmte Lebensdauer haben und dann, wenn sie brechen, ersetzt werden müssen. Die Anordnung derartiger Faltenbalgeinrichtungen in der Nähe des Reaktorbehälters innerhalb einer biologischen Abschirmung ist weiterhin nicht bevorzugt, da Menschen die biologische Abschirmung nicht betreten können, wenn einmal mit dem Betrieb des Reaktors begonnen wurde.

Ein weiteres Verfahren der Verbindung des Sicherheitsbehälters mit dem Reaktorbehälter in einem dicht abgeschlossenen Zustand wäre die Möglichkeit, beide Behälter zu verschweißen. Yienn der Sicherheitsbehälter mit der Außenseite des Reaktorbehälters zu verschweißen ist, ist es jedoch nicht möglich, alle zu schweißenden Teile sowohl von der Innen- als auch der Außenseite des Sicherheitsbehälters zu schweißen. Das Schweissen aller Teile des Sicherheitsbehälters von der Außenseite ist natürlich möglich, wenn jedoch die Innenseite des Sicherheitsbehälters geschweißt wird, muß ein Ausgang offen bleiben, damit die die Schweißungen ausführenden Arbeiter und die Schweißwerkzeuge den Sicherheitsbehälter verlassen können,

wobei dieser Ausgang von der Innenseite des Sicherheitsbehäl- ters aus nicht geschweißt werden kann. Wenn es irgendeinen geschweißten Teil gibt, der nur von außen geschweißt ist, ist die Zuverlässigkeit des dichten Abschlusses an diesem geschweißten Teil merklich geringer,was die Gesamtreaktorsicherheit herabsetzt.

Ziel der Erfindung ist daher ein Atomkernreaktor mit einen hohen Maß an Sicherheit, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter mit hoher Zuverlässigkeit dicht abgeschlossen gehalten wird.

Dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Atomkernreaktor der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter, der an der Außenseite des Reaktorbehälters angeordnet ist, in einem dicht abgeschlossenen Zustand gehalten. Der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter steht mit dem Raum außerhalb des Sicherheitsbehälters über eine Flüssigkeitsmanometerkonstruktion in Verbindung, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, um in dieser Weise eine durch die Flüssigkeit abgedichtete Anordnung vorzusehen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der dicht abgeschlossene Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter mit einem Inertgas oder ähnlichem beladen, um diesen Zwischenraum in einem unter Druck stehenden Zustand zu halten. Dieser Aufbau macht es möglich, den Strömungsdurchsatz oder die Strömungsgeschwindigkeit der Inhaltsstoffe des Reaktors, beispielsweise des Kühlmittels oder ähnlichem, zu begrenzen, das von einem beschädigten Teil ausströmt, wenn der Reaktorbehälter oder die Rohrleitung im l'i'iinär'kUhlnyri lern tfobrocht-n i.-;b,iini! da:; Auf'r····· ten eines Unfalls oder eine Eskalation eines Unfalls zu vor·-

-K-

hlndern, falls dieser auftritt.

Bei einem v/eiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der dicht abgeschlossene Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter mit einem Markierungsgas beladen, um diesen Zwischenraum in einem unter Druck stehenden Zustand zu halten. Durch eine fortlaufende Überwachung, ob das Markierungsgas vom dicht abgeschlossenen Zwischenraum austritt oder nicht, kann die Fehlerlosigkeit des Reaktorbehälters, des Sicherheitsbehälters, der Rohrleitung des Primärkühlsystems und ähnlicher Einrichtungen fortlaufend selbst während des Reaktorbetriebes überprüft werden. Das erhöht weiter die Sicherheit des Atomkernreaktors selbst.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A in einer schematischen Ansicht ein

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 1B eine Schnittansicht längs der Linie

I-I in Fig. 1A;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Aus

führungsbeispiels einer Dichtungseinrichtung zwischen einer Rohrleitung im Primärkühlsystem und einer Sicherheits- oder Schutzleitung;

Fig. 3A in einer schematischen Ansicht ein wei

teres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3B eine Schnittansicht längs der Linie H-II

in Fig. 3A;

Fig. 4A in einer schematischen Ansicht noch ein

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4b eine Schnittansicht längs der Linie HI-III

in Fig. 4A; und

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht ein Aus

führungsbeispiel der Erfindung, das ein Markierungsgas verwendet.

Fig. 1A und 1B zeigen in schematischen Ansichten ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Außenseite eines Reaktorbehälters 1 ist von einem Sicherheitsbehälter 2 mit einem bestimmten Abstand dazwischen umgeben, und eine Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3a ist am Sicherheitsbehälter 2 angebracht. Der Zwischenraum S zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter 2 steht mit dem Außenraum nur über die Manometerkonstruktion 3a in Verbindung. Wenn eine Dichtungsflüssigkeit 4 in die Manometerkonstruktion 3a eingefüllt ist, ist der Zwischenraum S innerhalb des Sicherheitsbehälters 2 vollständig dicht abgeschlossen. In Fig. 1A ist weiterhin ein Reaktorkern 5 dargestellt.

Bei dem in Fig.1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein im wesentlichen U-förmiges Rohr, d.h. allgemein ein Rohr mit großem Durchmesser aus Edelstahl und einem ausreichenden Innendurchmesser, der den Durchgang von Schweißarbeiten ausführenden Personen und der Schweißwerkzeuge erlaubt, für die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3a verwandt. Um in der Praxis die Anordnung dieses Aur.fuhrun.3cbeispiels zu verwirklichen, werden die notwendigen Teile de;

-ίο

Sicherheitsbehälters 2 zunächst sowohl von außen als auch von innen mit dem Reaktorbehälter 1 verschweißt und wird anschließend das U-förmige Rohr oder die Manometerkonstruktion 3a zuverlässig an den oberen Teil der Außenfläche des Sicherheitsbehälters 2 geschweißt. Nach der Beendigung der Schweißarbeiten können die die Schweißarbeiten ausführenden Personen und die Schweißwerkzeuge durch das Innere des U-förmigen Rohrs 3a den Sicherheitsbehälter verlassen, woraufhin das U-förmige Rohr 3a abschließend mit der Dichtungsflüssigkeit 4 gefüllt wird. In dieser Weise kann zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter ein mit hoher Zuverlässigkeit dicht abgeschlossener Raum S gebildet werden.

Selbst wenn der dicht abgeschlossene Raum S unter Druck steht, liefert das U-förmige Rohr 3a aufgrund des Grundarbeitsprinzips eines Flüssigkeitsmanometers ein Gleichgewicht zwischen den Drücken innerhalb und außerhalb dieses Raumes. Es ist daher notwendig, bei der Wahl der Länge des Steigrohres 9 an der Außenseite des U-fÖrmigen Rohres 3a den Anstieg des Flüssigkeitspegels zu berücksichtigen. Metalle, die unter den gegebenen Arbeitsverhältnissen flüssig bleiben, beispielsweise niedrig-schmelzende Legierungen, können als Dichtungsflüssigkeit 4 verwandt werden, vorzugsweise werdenflüssige Metalle mit einem hohen spezifischen Gewicht, wie beispielsweise Quecksilber, verwandt.

Um den Raum S zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter unter Druck zu setzen, kann der Raum mit einem Inertgas oder ähnlichem beladen werden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß im Falle eines Umlaufreaktors die Rohrleitung im Primärkühlsystem nahe am Hauptkörper des Reaktorbehälters, d.h. das Kühlmittelaus-

laßrohr 6 und das Kühlmitteleinlaßrohr 7 gleichfalls von einem Sicherheitsrohr 8 umgeben sind, das mit dem Sicherheitsbehälter 2 verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist der Zwischenraum zwischen diesen Kühlmittelrohren 6 und 7 und dem Sicherheitsrohr 8 gleichfalls dicht abgeschlossen. Da diese Kühlmittelrohre 6 und 7 sowie das Sicherheitsrohr 8 zur Außenseite eines biologischen Schildes ¥ geführt werden können, kann der Zwischenraum zwischen diesen Kühlmittelrohren und dem Sicherheitsrohr unter Verwendung herkömmlicher bekannter Faltenbalge 10 außerhalb des Schildes ¥ dicht abgeschlossen werden. Da der Faltenbalgteil 10 sich außerhalb des Schildes ¥ befindet, kann er immer dann, wenn es notwendig sein sollte, ausgetauscht werden. Da der Durchmesser der Kühlmittelrohre 6,7 wesentlich kleiner als der Durchmesser des Reaktorbehälters ist, kann der Zwischenraum zwischen den Rohren 6,7 und dem Sicherheitsrohr 8 relativ leicht unter Verwendung einer kleinen ringförmigen Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 11 mit einer Flüssigkeit dicht abgeschlossen werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. ¥enn eine derartige kleine, jedoch zuverlässige ringförmige Manometerkonstruktion 11 verwandt wird, kann der Zwischenraum zwischen den Kühlmittelrohren und dem Sicherheitsrohr im Inneren des Schildes ¥ dicht abgeschlossen werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Fig. 3A und 3B sowie 4A und 4B zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung jeweils. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind Flüssigkeitsmanometerkonstruktionen 3b und 3c um den gesamten Umfang der oberen Teil des Reaktorbehälters 1 und des Sicherheitsbehälters 2 vorgesehen.

Da bei diesen Ausführungsbeispielen außer der Flüssigkeitsmanometerkonstruktion der übrige Aufbau der gleiche wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbcispieü ist, worden gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauelemente verwandt und

Al

nicht nochmals beschrieben.

Bei dem in. Fig. 3A und 3B dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Ringflansch 12 ausgebildet, der sich vom oberen Umfangsrand des Sicherheitsbehälters 2 in horizontaler Richtung nach außen erstreckt, wobei das vordere Ende des Planschteils 12 zu einer Rinne 13 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt geformt ist. Ein Ringelement 14 mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten L oder einem Querschnitt mit einer von der Seite her gesehenen Form eines T ist gleichfalls so ausgebildet, daß es von der äußeren Umfangsfläche des Reaktorbehälters 1 in horizontaler Richtung über dem sich erstreckenden Flanschteil 12 verläuft. Der untere Endabschnitt 14a des Ringelementes 14 ist in die U-förmige Rinne 13 so eingesetzt, daß beide Elemente 12 und 14 miteinander gekoppelt sind, und ein Zwischenraum zwischen dem unteren Endabschnitt 14a und der U-förmigen Rinne 13 beibehalten ist. Bei einer derartigen Anordnung kann die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3b um den gesamten Umfang an einer Stelle vom Reaktorbehälter 1 getrennt ausgebildet werden.

Im Gegensatz dazu zeigen die Fig. 4A und 4B ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3c nahe am Reaktorbehälter 1 ausgebildet ist. Ein Ringelement 15 mit einem Querschnitt in Form eines L ist am Innenumfang des oberen Teils des Sicherheitsbehälters 2 so ausgebildet, daß eine Rinne gebildet ist. Ein Rihgelement 16 mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten L oder von der Seite her.gesehen eines T ist andererseits um den Außenumfang des Reaktorbehälters 1 herum angeordnet, wobei diese Elemente 15 und 16 so zusammengepaßt sind, daß ein Zwischenraum zwischen dem unteren Ende i6a des Elementes 16 und dem Element 15 bleibt, und dadurch die Flüssigkeitsmanometerkon-

struktion 3c gebildet ist.

Neben den oben beschriebenen Flüssigkeitsmanometerkonstruktionen können auch andere Konstruktionen gemäß der Erfindung verwandt werden. Beispielsweise besteht die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3e bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Ringelement 17 mit einem Querschnitt in Form eines L, das um den Außenumfang am oberen Teil des Sicherheitsbehälters 2 angeordnet ist, um eine Rinne zu bilden, wobei ein Ringelement 18 mit einem Querschnitt in Form eines unigekehrten L oder von der Seite gesehen eines T, um den Außenumfang des Reaktorbehälters 1 herum angeordnet ist und beide Elemente 17,18 so miteinander kombiniert sind, daß sich die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3e ergibt.

Bei den in den Fig. 3A,4A und 5 dargestellten Konstruktionen gibt es keinen geschweißten Teil zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter 2, so daß der dicht abgeschlossene Zwischenraum S,der dazwischen gebildet ist, eine besonders hohe Zuverlässigkeit oder Sicherheit haben kann. Bei einem Atomkernreaktor mit einem derartigen Aufbau sind der Reaktorbehälter 1 und der Sicherheitsbehälter 2 miteinander nur über den Flüssxgkeitsdichtungstoil kombiniert, so da!3 Ruine Spannungen zwischen beiden Behältern übertragen werden,was insbesondere für die Reaktoranordnung bevorzugt ist.

Wenn der Atomkernreaktor ein schneller Brüter ist, ist es wahrscheinlich, daß die Temperatur in der Nähe des Reaktorbehälters 1 und des Sicherheitsbehälters 2 am Deckgasbereich in Fig. 4a und 5 300⁰C überschreitet, Es besteht die Gefahr, daß die in die Manometerkonstruktion gemäß der Erfindung oi η .'■;(..':t'ü J J te Flüssigkeit bei einer derartigen Temperatur verdampft. Um eine Verdampfung der Dichtungsflüssigkeit zu verhindern, können zusätzlich wMrmcisolierende Materialien oder KüMeinri '■■-

tungen vorgesehen sein, damit die Wärme des Reaktorbehälters nicht direkt auf die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion wirkt.

Wenn der dicht abgeschlossene Zwischenraum S zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter 2 unter Druck gesetzt wird, kann der Druck im wesentlichen gleich dem Druck im Innern des Reaktorbehälters gehalten werden. Der Druck muß jedoch nicht immer gleich dem Innendruck des Reaktorbehälters sein. Bei einem Absolutdruck von etwa 1,5 bis 3 Atm. kann das Auslaufen des Kühlmittels von beschädigten Teilen des Reaktorbehälters und der Rohrleitung im Primärkühlsystem merklich herabgesetzt werden. Selbst wenn daher ein Auslaufen des Kühlmittels auftritt, kann der Durchsatz des Kühlmittels im Innern des Kerns im wesentlichen gleich dem Durchsatz während des normalen Betriebes des Reaktors gehalten und eine Beschädigung des Kerns verhindert werden. Es wird daher möglich, Unfälle zu vermeiden.

Wenn darüberhinaus die Druckänderung im Innern des dicht abgeschlossenen und unter Druck stehenden Zwischenraumes S unter Verwendung eines Druckmessers oder einer ähnlichen Einrichtung überwacht wird, kann das Auftreten eines Unfalls festgestellt werden.

Wenn der dicht abgeschlossene Zwischenraum S zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter 2 mit einem Markierungsgas beladen ist, um den Raum S unter Druck zu setzen, kann das Auftreten eines Unfalls leicht dadurch festgestellt werden, daß das Entweichen des Markierungsgases von einem Riß überwacht wird, wenn im Reaktorbehälter, im Sicherheitsbehälter oder in der Rohrleitung des Primärkühlsystems ein solcher Riß auftritt.

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Fig. 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum Überwachen des Ausströmens des Markierungsgases. Der Zwischenraum S zwischen dem Reaktorbehälter 1 und dem Sicherheitsbehälter 2 ist dicht durch die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion 3© abgeschlossen, und in den Zwischenraum S ist das Markierungsgas gefüllt. Ein Druckmesser 19 ist dazu vorgesehen, den Innendruck des dicht abgeschlossenen Raums S zu messen. Ein Flüssigkeitspegelmesser 20 ist in die Flüssigkeit 4 der Manometerkonstruktion 3e eingetaucht. Weiterhin sind Markierungsgasdetektoreinrichtungen 22 und 23 im atmosphärischen Bereich im oberen Deckgasraum 21 im Reaktorbehälter 1 und außerhalb des Sicherheitsbehälters 2 jeweils vorgesehen. Da der Aufbau im übrigen im wesentlichen gleich dem des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ist, sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile benutzt und werden diese Bauteile nicht nochmals erläutert.

Wenn eine Beschädigung, beispielsweise ein Riß, im Reaktorbehälter 1 oder an den Rohren 6,7 des Primärkühlsystems auftritt, das mit dem Reaktorbehälter verbunden ist, gelangt das in den Raum S geladene Markierungsgas vom beschädigten Teil in den Reaktorbehälter 1 und strömt das Markierungsgas in den Deckgasraum 21 am oberen Teil des Reaktorbehälters oder in einen nicht dargestellten Deckgasraum in einem in das Primärkühlsystem eingebauten Instrument. Das Markierungsgas wird sofort durch die Markierungsgasdetektoreinrichtung, beispielsweise durch die Einrichtung 22, wahrgenommen, die im Deckgasraum 21 angeordnet ist, so daß eine Beschädigung des Reaktorbehälters 1 in der frühen Phase festgestellt worden kann. Wenn der Schaden am Sicherheitsbehälter 2 auftritt, tritt das Markierungsgas nach außen aus,wo es in ähnlicher Weise durch die Detektoreinrichtung 23 wahrgenommen wird. Dan Ausströmen des Markierungsgases kann am bequemsten dadurch festgestellt werden, daß dieses Markierungsgas unter eine-.i

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■bestimmten Druck im Bereich von beispielsweise etwa 1,5 t>is 3 Atm. (Absolutdruck) in den dicht abgeschlossenen Raum S geladen wird und die Druckänderung im Inneren des Raumes S über den Druckmesser 19 gemessen wird, der am Sicherheitsbehälter angebracht ist. Die Druckänderung im Inneren des Raumes S kann gleichfalls dadurch überwacht werden, daß eine Pegeländerung der Flüssigkeit 4 der Manometerkonstruktion 3e durch die Pegelmeßeinrichtung 20 gemessen wird. Beim Messen der Druckänderung ist es notwendig, die Volumenänderung des Markierungsgases aufgrund einer Temperaturänderung im Raum S zu kompensieren. Auf der Grundlage der Druckmessung durch den Druckmesser 19 und die Pegelmeßeinrichtung 20 und auf der Grundlage des Ergebnisses der Wahrnehmung des Ausströmens des Markierungsgases durch die Detektoreinrichtung 22,23 wird es möglich, immer genau festzustellen, ob eine Beschädigung am Reaktorbehälter oder am Sicherheitsbehälter aufgetreten ist oder nicht.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß entweder der Druckmesser 19 oder die Pegelmeßeinrichtung 20 vorgesehen sein kann, oder daß beide Einrichtungen gemeinsam vorgesehen sein können. Es ist nicht immer notwendig, sowohl den Druckmesser 1U oder die Pegelmeßeinrichtung 20 und die Detektoreinrichtungen 22,23 für das Markierungsgas vorzusehen. Eine der Einrichtungen kann genügen.

Das in den dicht abgeschlossenen Raum S eingeladene Markierungsgar; ist vorzugsweise ein Inertgas, wie Helium oder ein anderes Edelgas oder ein Gemisch aus derartigen Gasen.

Als Detektoreinrichtung 22,23 für das Markierungsgas kann irgendeine Einrichtung verwandt werden, solange diese in der Lage ist, das Vorhandensein des Gases festzustellen, wobei es jedoch im allgemeinen bevorzugt ist, eine Gasprobennahmeeinrichtung und ein Massenspektrometer zu verwenden, das dieser Ein-

richtung zugeordnet ist. In diesem Fall enthält das Markierungsgas vorzugsweise einen Anteil, der durch den Massenspektrometer scharf unterschieden werden kann. Das Ausströmen des Markierungsgases kann schnell und zuverlässig überwacht werden, wenn ein Edelgas, das sein spezielles stabiles Isotop enthält, oder ein Gasgemisch, das Isotope in einem bestimmten Mischungsverhältnis enthält, als Markierungsgas verwandt werden. Beispiele der stabilen Isotope von Edelgasen sind Neon 20, Neon 21 und Neon 22. Diese Beispiele dienen lediglich der Erläuterung und beschränken die Verwendung bestimmter Gase als Markierungsgas in keiner Weise.

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Aufbau ist es gleichfalls möglich, den dicht abgeschlossenen Raum S zwischen dem Sicherheitsbehälter und dem Reaktorbehälter unter einem Unterdruck zu halten und die Gasdetektoreinrichtung im Inneren des dicht abgeschlossenen Raums S anzuordnen, so daß ein Riß im Sicherheitsbehälter dadurch wahrgenommen wird, daß ein Ausströmen von Gas vom Außenbereich in den dicht abgeschlossenen Raum S wahrgenommen wird.

Wie es im Obigen im einzelnen beschrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Atomkernreaktor der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter in einem zuverlässig dicht abgeschlossenen Zustand unter Druck gehalten. Reaktorbeschädigungen im Falle eines Unfalls mit Auseinanderfallen des Kerns, der theoretisch angenommen werden kann, sowie Brüche des Reaktorbehälters oder der Rohrleitung des Primürkühlcyctcm:; können daher in starkem Maße verringert werden, so daß die Sicherheit des Reaktors merklich verbessert werden kann.

Durch ein Einfüllen des Markierungsgases in den dicht abgeschlossenen Raum, um diesen unter Druck zu setzen, und durch eine Wahrnehmung des Ausströmens des Markierungsgases vom dicht

abgeschlossenen Raum können immer sehr schnell selbst während. des Reaktorbetriebes Unfälle oder Beschädigungen des Reaktorbehälters, des Sicherheitsbehälters, der Rohrleitung im Primärkühlsystem und ähnlicher Einrichtungen wahrgenommen werden.

Leerseite

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr! E, ÄssrnanrV- Dr". R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseltten - Dr. F. Zumstein jun.

PATf. N TA N WALTE

ZUGELASSENE VERTRETER MF-IM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li

Ref:3O7-TY

DORYOKURO KAKUHENRYO KAXHATSU JIGYODAN, Toky,Japan

Atomkernreaktor

Patentansprüche

Atomkernreaktor mit einem Reaktorbehälter und einem Sicherheitsbehälter, der an der Außenseite des Reaktorbehälters und in einem bestimmten Abstand vom Reaktorbehälter angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter mit dem Raum außerhalb des Sicherheitsbehälters nur über eine Flüssigkeitsmanometerkonstruktion in Verbindung steht, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, um den Verbindungsteil mit der Flüssigkeit dicht abzuschließen, so daß der Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter

im dicht abgeschlossenen Zustand bezüglich des Raumes außerhalb des Sicherheitsbehälters gehalten ist.
2. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion ein im wesentlichen U-förmiges Rohr umfaßt, das an einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Sicherheitsbehälters geschweißt ist, wobei das Rohr einen Innendurchmesser aufweist, der groß genug ist, damit Arbeiter, die Schweißarbeiten ausführen, sowie Schweißwerkzeuge durch das Rohr hindurchgehen können.
3. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion einen Ringflansch, der in horizontaler Richtung vom Außenumfang am oberen Endabschnitt des Sicherheitsbehälters aus verläuft und an seinem vorderen Ende mit einer Rinne versehen ist, die einen etwa U-förmigen Querschnitt hat,und ein Ringelement umfaßt, das in horizontaler Richtung vom Außenumfang des Reaktorbehälters an einer Stelle oberhalb des Flansches aus verläuft und einen Ouerschnitt in Form eines umgekehrten L oder in einer Seitenansicht eines T hat, wobei der Ringflansch und das Ringelement miteinander so kombiniert sind, daß der untere Endabschnitt des Ringelementes in die U-förmige Rinne eingesetzt ist, so daß dazwischen ein Verbindungsteil bleibt.
4. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion einen Ringflansch, der an dem Innenumfang am oberen Abschnitt des Sicherheitsbehälters fest angebracht ist und einen Querschnitt in Form eines umgekehrten L hat,und ein Ringelement umfaßt, das am Außenumfang am oberen Teil des Reaktorbehälters fest angebracht ist und einen Querschnitt

in Form eines umgekehrten L oder in einer Seitenansicht eines T aufweist, wobei der Ringflansch und das Ringelement so miteinander kombiniert sind, daß ein Verbindungsteil zwischen dem unteren Endabschnitt des Ringelementes und dem Ringflansch bleibt.
5. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Flüssigkeitsmanometerkonstruktion gefüllte Flüssigkeit Quecksilber ist.
6. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dicht abgeschlossene Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter unter Druck mit einem in diesen Raum eingeladenen Inertgas gehalten ist.
7. Atomkernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutdruck des in den dicht abgeschlossenen
Raum geladenen Inertgases etwa 1,5 bis etwa 3 Atm. beträgt.
8. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dicht abgeschlossene Zwischenraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Sicherheitsbehälter unter Druck mit einem in diesen Raum geladenen Markierungsgas gehalten wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Ausströmen des Markierungsgases vom dicht abgeschlossenen Raum überwacht.
9. Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Überwachen des Ausströmens des Harkierungsgases eine Einrichtung umfaßt, die eine Druckänderung im Inneren des dicht abgeschlossenen Raumes wahmi: ::■;!;,
10. Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die ein Ausströmen des Markierungsgases überwacht, eine Markierungsgasdetektoreinrichtung umfaßt, die in einem Deckgasraum im Inneren des Reaktorbehälters oder in einem Instrument des Primärkühlsystems angeordnet ist und ein Ausströmen des Markierungsgas in den Deckgasraum wahrnimmt.
11.- Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Überwachen des Ausströmens des Markierungsgases eine Markierungsgasdetektoreinrichtung umfaßt, die in einem Raum außerhalb des Sicherheitsbehälters angeordnet ist und ein Ausströmen des Markierungsgases in diesen Raum außerhalb des Sicherheitsbehälters wahrnimmt.
12. Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutdruck des Markierungsgases im dicht abgeschlossenen Raum etwa 1,5 bis 3 Atm. beträgt.
13· Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsgas Helium ist,
14. Atomkernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsgas ein Gas ist, das ein stabiles Isotop eines Edelgases enthält.
15. Atomkernreaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsgasdetektoreinrichtung ein Massenspektrometer umfaßt, das mit einer Gasprobe einrichtung zusammenarbeitet.
16. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er vom Typ eines schnellen Brüters ist.