Einrichtung zum Auffangen und Kühlen von Kernschmelze

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auffangen von Kernschmelze aus einem Reaktordruckbehälter mit einer Ausbreitungskammer, in der die sich ausbreitende Kernschmelze mit Hilfe eines Kühlmittels wie Kühlwasser kühlbar ist.

Sie ist insbesondere beim EPR-Druckwasserreaktor einsetzbar.

Die bisher üblichen Sicherheitsüberlegungen gingen bei Kern¬ reaktoren davon aus, daß infolge von Materialwahl und Dimen¬ sionierung ein Versagen des Reaktordruckbehälters nicht zu befürchten ist. Im Zuge intensiver sicherheitstechnischer Überlegungen zur Kernenergienutzung wird aber neuerdings auch der Fall in die Überlegungen einbezogen, daß ein Reaktor¬ druckbehälter einmal "versagt", und sei dieser Fall auch noch so unwahrscheinlich. Insbesondere ein neuer Reaktortyp, der Europäische Druckwasserreaktor EPR (European Pressurized Water Reactor) , basiert auf solchen Überlegungen (VGB Kraft- Werkstechnik 73 (1993), Heft 2, Seiten 97 bis 101). Im Gegensatz zur bisherigen Sicherheitsphilosophie wird bei die¬ sem Reaktortyp ein Kernschmelzunfall - ein sogenannter GAU (größter anzunehmender Unfall) - nicht generell ausgeschlos¬ sen. Auch sind Überlegungen angestellt worden, ob nicht während eines Kernschmelzunfalls Dampfexplosionen auftreten können, und ob der in einer solch kritischen Phase schlag¬ artig entstehende Wasserdampf den Druckbehälter nicht zum Platzen bringen kann. Es besteht keine Frage, daß solche Unfälle - so theoretisch sie auch sein mögen - beherrschbar sein müssen.

Bei einem hypothetischen schweren Störfall in einem Kern- kraftwerk mit wassergekühltem Reaktor wird also angenommen, daß der Reaktorkern schmilzt. Danach tritt Kernschmelze auf der unteren Seite des Reaktordruckbehälters in die Schild-

grübe im Reaktorsicherheitsbehälter aus. Um einen solchen Störfall beherrschen zu können, müssen geeignete bauliche Maßnahmen getroffen werden, die verhindern, daß die unter Umständen mit Überdruck aus dem Reaktordruckbehälter austre- tende und sich im Bodenbereich der Kernreaktoranlage ansam¬ melnde Schmelze zu einem Versagen des Reaktorsicherheits- behälters (Containment) führt.

Aus der deutschen Patentschrift 28 40 086 ist beispielsweise eine Kernreaktoranlage mit einer Auffangeinrichtung für einen abschmelzenden Reaktorkern bekannt, bei der unterhalb der den Reaktordruckbehälter umgebenden Schildgrube ein vertikaler Abflußkanal vorgesehen ist. Dieser Abflußkanal durchsetzt den Reaktorsicherheitsbehälter und führt in eine unterhalb des Reaktorsicherheitsbehälters angeordnete Schmelzgrube. Dort wird die aus dem Reaktordruckbehälter austretende Kern¬ schmelze auf ein Absorberbett verteilt, das durch eine mit wasserfreien Stoffen gefüllte stählerne Wanne gebildet ist. Nach Aufschmelzen dieser stählernen Wanne gelangt die Schmelze auf den Boden der Schmelzgrube. Der Boden und die Seitenwände dieser Schmelzgrube sind wassergekühlt, so daß die Schmelze allmählich erstarrt.

Bei der aus der deutschen Patentschrift 29 25 680 bekannten Kernreaktoranlage ist zur Aufnahme der Schmelze ebenfalls eine unterhalb dem Niveau des Reaktorfundamentes angeordnete Auffangwanne vorgesehen. Die Auffangwanne befindet sich dabei nicht direkt unterhalb des Reaktorkerns, sondern ist neben dem Reaktorkern angeordnet und über eine horizontal über der Auffangwanne auslaufende Rutsche mit dem Boden des Reaktor¬ gebäudes verbunden.

Aus "Emerging Nuclear Energy Systems 1989, Iceneε 89, Karlsruhe, 3. bis 6. Juli, Proceedings of the Fifth Inter- national Conference on Emerging Nuclear Systems", Seiten 19 bis 24, ist aus Figur 1 eine Kernschmelzenauffangvorrichtung bekannt, bei der innerhalb des Reaktorsicherheitsbehälters

direkt unterhalb des Reaktordruckbehälters eine gekühlte Auffangwanne angeordnet ist, in der sich die Schmelze gro߬ flächig ausbreiten und in direktem Kontakt mit Wasser abküh¬ len kann.

Aus der EP-Al-0 392- 604 ist eine Auffang- und Kühleinrichtung bekannt, bei der sich der Wasservorrat unterhalb des Reaktor¬ druckbehälters befindet. Im Kernschmelzfall würden die Kern¬ schmelze und Teile des Reaktordruckbehälters sowie seiner Einbauten direkt in das Wasserbad fallen. Dies ist vom Stand¬ punkt einer effektiven Kühlung und einer Vermeidung von Dampfex losionen nicht zweckmäßig. Angestrebt wird vielmehr ein Abkühlvorgang, bei dem die ausfließende Kernschmelze nicht sofort auf eine größere Menge Wasser trifft.

In der am 08.06.1993 eingereichten, also noch nicht veröf¬ fentlichten deutschen Patentanmeldung P 43 22 107.6 mit dem Titel "Einrichtung und Verfahren zum Auffangen und Kühlen von Kernschmelze" wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art, speziell eine Kernrückhalteeinrichtung (Core Retention Device) nach dem Ausbreitungsprinzip angegeben, bei der im Falle eines Versagens des Reaktordruckbehälters die Heftig¬ keit der Dampfbildung infolge des Kontakts zwischen der Kern¬ schmelze und etwa vorhandenem Wasser erheblich reduziert oder sogar ganz vermieden ist. Diese Einrichtung ist ausgerüstet a) mit einer unterhalb des Reaktordruckbehälters angeordneten Vorkammer, b) mit einer Ausbreitungskammer für die Kernschmelze, c) mit einem Kanal zwischen der Vorkammer und der Ausbrei- tungskammer, der mit einer von der Kernschmelze zerstör¬ baren Trennwand versehen ist, und d) mit einem Kühlmittelreservoir, das über ein von der Kern¬ schmelze zerstörbares Verschlußorgan an die Ausbreitungs¬ kammer angeschlossen ist. Die Ausbreitungskammer ist hier betriebsbedingt trocken.

Eine solche Trennwand zwischen der Vorkammer und der Ausbrei¬ tungskammer ist auch bereits in Figur 4 der nicht vorveröf¬ fentlichten Europäischen Patentanmeldung 93104690.8 gezeigt. Sie besteht aus einer dünnen Stahlplatte und schottet den Auslaß der Vorkammer zu einer Auslaufrinne in Richtung Aus¬ breitungskammer so lange ab, bis sie durch die Schmelzenhitze zerstört wird. Die Ausbreitungskammer ist hier speziell bei Eintritt der Kernschmelze bereits mit Kühlwasser gefüllt. Die eingangs genannte Einrichtung bezieht sich auf diese ältere Anmeldung, wobei allerdings offenbleiben kann, ob die Aus- breitungskammer im Einsatzfalle trocken oder wassergefüllt ist. Das derzeitige EPR-Konzept geht davon aus, daß die Aus¬ breitungskammer betriebsbedingt trocken ist.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß dem Boden der Ausbreitungskammer bei der Konstruktion besondere Aufmerksam¬ keit zu schenken ist, um die Kernschmelze in der Ausbrei¬ tungskammer sicher auffangen und dort über längere Zeit hin¬ weg kühlen zu können. Man kann sich eine Konzeption vorstel- len, bei der dieser Boden aus einem Schutz- oder Feuerfest- Beton besteht, auf dessen Oberfläche sich die Kemschmelze ausbreiten kann, und bei der darunter eine sich über den Innenquerschnitt des Containments erstreckende Beton-Grund¬ platte angeordnet ist. Unterhalb dieser Beton-Grundplatte kann sich dann der übliche Containment-Liner befinden, der auch die Wände des Containments auskleidet. Unterhalb dieses Containment-Liners wiederum kann eine dicke Bodenplatte ange¬ ordnet sein, die wiederum aus Beton besteht. Weitere Über¬ legungen haben gezeigt, daß auch bei einem solchen Mehr- schichten-Boden besondere Vorkehrungen gegen eine Überhitzung getroffen werden müssen.

Zunächst einmal ist festzuhalten, daß im Falle eines Ver¬ sagens mit Auftreten von Kernschmelze der Containment-Liner, der das Hinaustragen von Radioaktivität in die Atmosphäre verhindern soll, nicht zu heiß werden darf. Wichtig ist auch, daß der genannte Schutz- oder Feuerfest-Beton sowie die

Beton-Grundplatte bei Auftreten von Kernschmelze keine zu hohe Temperatur annehmen, und zwar auch nach längerer Zeit nicht, wenn die Kernschmelze in der Ausbreitungskammer steht. Andernfalls könnten sich infolge Zersetzung, beispielsweise von chemisch im Beton gebundenem Wasser, Gase bilden und aus¬ treten, was unter Umständen zu einem Hochdrücken oder Abheben der Schutz-Betonschicht in der Ausbreitungskammer führt.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß im Bereich der ausgetretenen Kernschmelze, also im Boden der Ausbrei¬ tungskammer, eine relativ niedrige Temperatur erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Boden der Ausbreitungskammer ein Kühlsystem vorgesehen ist.

Mit Hilfe dieses Kühlsystems wird also die sich auf der Aus¬ breitungsfläche ausbreitende Kernschmelze von unten zusätz- lieh gekühlt. Dadurch wird gewährleistet, daß der Boden auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten werden kann. Rechnerische Untersuchungen haben gezeigt, daß man mit Hilfe eines Kühlmittels wie Kühlwasser sowie geeigneter Stoffaus- wahl und passender Geometrien im Bodenbereich eine Temperatur erzielen kann, die unterhalb von 300° C liegt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Kühlsystem von der Ausbreitungskammer aus mit dem Kühlmittel bespeisbar ist. Dieses Kühlmittel ist dort ohnehin - spätestens im Versagensfall - vorhanden.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß das Kühlεystem bevorzugt kein Rohrsystem mit Rohren von rundem Querschnitt umfassen sollte. Denn bei einem solchen Rohrsystem können Schwierigkeiten bei der Dampf-Abfuhr aus den einzelnen Rohren auftreten. Der Dampf sammelt sich nämlich in der oberen Hälfte des Rohrquerschnitts und kann infolge der Abrundung

von dort nur schlecht abtransportiert werden. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß das Kühlsystem Kühlkanäle von einem nicht-runden Querschnitt umfaßt. Von Vorteil kann es sein, einen quader- förmigen oder trapezförmigen Querschnitt zu wählen. Mit solchen Querschnitten läßt sich, sofern die später erwähnten Abströmrohre verwendet werden, ein relativ leichtes Entfernen des in den Kühlkanälen gebildeten Dampfes erreichen.

Eine erste grundlegende Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest einige der Kühlkanäle mit je einem Dampfabströmrohr versehen sind, das in die Ausbreitungskammer mündet. Mit Hilfe dieser Dampfabströmrohre wird der sich im Kühlsystem bildende Dampf des Kühlmittels in die Ausbrei- tungskammer abgeführt.

Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, daß das Dampf- abströmrohr jeweils mit einer Schutzumhüllung versehen ist, die bevorzugt konisch ausgebildet ist. Diese Ausführung be- ruht auf der Überlegung, daß die Dampfabströmrohre eine große Festigkeit gegen die ausströmende Kernschmelze besitzen soll¬ ten. Dieses ist vor allem dann gewährleistet, wenn die Basis der Schutzumhüllung größer ist als ihr Kopfende, was bei einer konischen Ausbildung der Fall ist.

Eine zweite grundlegende Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest einige der Kühlkanäle mit einer Kühlwas¬ ser-Eintrittsleitung verbunden sind, die außerhalb der Aus¬ breitungsfläche der Ausbreitungskammer angeordnet ist, und daß diese Kühlkanäle an eine Dampf-Austrittsleitung ange¬ schlossen sind, die ebenfalls außerhalb der Ausbreitungs¬ fläche der Ausbreitungskammer angeordnet ist. Bei dieser Aus¬ führungsform ist gewährleistet, daß die Ausbreitungsfläche nicht durch Baustrukturen unterbrochen ist, was ihr eine besondere Festigkeit verleiht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü¬ chen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Blick von oben auf den Boden einer Ausbrei¬ tungskammer, wobei ein Schnitt entlang der Linie I-I von Figur 2 gewählt ist, gemäß der ersten grundlegenden Weiter- bildung der Auffang- und Kühleinrichtung;

Figur 2 die in Figur 1 gezeigte Ausbreitungskammer in einer vergrößerten seitlichen Schnittdarstellung, wobei die Blick¬ richtung II-II in Figur 1 gewählt ist;

Figur 3 einen Ausschnitt einer weiteren Ausbildung des Bodens einer Ausbreitungskammer in einem seitlichen Schnitt;

Figur 4 einen Blick von oben auf die in Figur 3 gezeigte Aus- bildung;

Figur 5 einen Blick von oben auf den Boden einer Ausbrei¬ tungskammer gemäß der zweiten grundlegenden Weiterbildung der Auffang- und Kühleinrichtung;

Figur 6 die in Figur 5 gezeigte Ausbreitungskammer in einer vergrößerten seitlichen Schnittdarstellung, wobei die Blick¬ richtung VI-VI in Figur 5 gewählt ist; und

Figur 7 eine Schnittdarstellung von Figur 6, wobei die Blick¬ richtung VII-VII in Figur 6 gewählt ist.

Für gleiche und gleichartige Bauteile werden im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet.

Nach Figur 1 ist in einem Reaktorsicherheitsbehälter 2 einer Kernreaktoranlage ein Reaktordruckbehälter 4 angeordnet. Der

Reaktordruckbehälter 4 wird von einer ihn umgebenden Beton¬ struktur in einer Reaktor- oder Schildgrube 6 getragen. Ein Teil der Wand, die den Reaktordruckbehälter 4 umgibt, ist als Tragschild 8 eingezeichnet. Der Boden der Schildgrube 6 be- steht aus einer feuerfesten Schutzschicht, insbesondere aus einem feuerfesten Betonsockel. Dieser Boden verhindert, daß sich die Kernschmelze nach unten durchfressen kann. Der Reak¬ tordruckbehälter 4 ist beispielsweise im oberen Teil zylin¬ drisch geformt; im unteren Teil kann er eine Kugelkalotte besitzen. Das theoretische Unfallszenario geht davon aus, daß diese Kugelkalotte auf- oder abreißen kann, so daß sich die im Reaktordruckbehälter 4 befindliche Kernschmelze in die Schildgrube 6 ergießt.

Der untere Teil der Schildgrube 6, in dem sich die Kugel¬ kalotte des Reaktordruckbehälters 4 befindet, wird im folgen¬ den als Vorkammer bezeichnet. Bei einem Abreißen der Kugel¬ kalotte würde letztere in die Vorkammer hineinfallen. Damit in einem solch schweren Störfall die austretende Kernschmelze allenfalls auf ein geringes Wasservolumen trifft, sind (nicht gezeigte) Maßnahmen getroffen, damit die Vorkammer unterhalb des Reaktordruckbehälters 4 nur ein kleines Volumen besitzt.

Von der Vorkammer, in der im Störfall die Kernschmelze zu- nächst auftritt, führt ein Kanal, ein Durchbruch oder eine Verbindung 10 aus feuerfestem Boden- und Wandmaterial zu einer hexagonalen Ausbreitungskammer 12. Die hexagonale Form wurde gewählt, weil sich - sofern quaderförmige Steine vorge¬ gebener Geometrie als oberster Bodenbelag verwendet werden - eine einfache Herstellung ergibt. Wichtig ist im vorliegenden Fall, daß die Ausbreitungskammer 12 seitlich und in einigem Abstand vom Reaktordruckbehälter 4 angeordnet sowie im Normalbetrieb trocken gehalten ist. Die Vorkammer der Schild¬ grube 6 ist also über die Verbindung 10 mit Abflußöffnung für die Kernschmelze 16 an die Ausbreitungskammer 12 angeschlos¬ sen. Die Verbindung 10 kann als horizontaler Kanal ausgebil¬ det sein. Vorzugsweise ist sie aber geneigt und fällt in

Richtung auf die Ausbreitungskammer 12 ab. Ihr Boden besteht ebenfalls aus einer feuerfesten Schutzschicht, die sich bis in die Ausbreitungskammer 12 hinein erstrecken kann. In der Verbindung 10 befindet sich eine Schott- oder Trennwand 14, die von der Kernschmelze 16 thermisch zerstört werden kann. Die Schott- oder Trennwand 14 ist also so bemessen, daß sie nach einer vorgegebenen Zeitspanne unter der Wirkung der Kemschmelze 16 zerstört wird. Im vorliegenden Fall ist sie als gewölbte Wand ausgeführt. Sie kann auch in anderer Weise aufgebaut sein.

Die Verbindung 10 hat beispielsweise einen runden oder einen abgerundet-rechteckigen Querschnitt. Sie hat beispielsweise eine Höhe von 1,00 m und eine Breite von 1,20 m. Der dadurch gebildete Kanal besitzt also einen relativ großen Quer¬ schnitt, um ein leichtes Ablaufen der Ke schmelze 16 nach dem Öffnen der Trennwand 14 zu ermöglichen. Ein abschüssiger Verlauf der Verbindung 10 ist bevorzugt, damit ein weitgehend restfreies Auslaufen der Kemschmelze 16 vom Vorraum der Schildgrube 6 in die Ausbreitungskammer 12 gewährleistet ist. Die Kemschmelze 16 folgt hierbei der Schwerkraft. Die Fläche der Ausbreitungskammer 12 beträgt beispielsweise 150 m ² .

Bevorzugt ist durch Maßnahmen sichergestellt, daß ein Kühl- mittel wie Kühlwasser 19 in die Ausbreitungskammer 12 erst dann einströmen kann, wenn die Kemschmelze 16 in Richtung des Pfeils in diese bereits eingedrungen ist. Dieser Vorgang wird hier als "trockene Ausbreitung" bezeichnet. Allerdings muß betont werden, daß die Trennwand 14 hier so konzipiert ist, daß sie bei Austritt von Kernschmelze 16 auch dann sicher öffnet, wenn - infolge eines Störfalls - Wasser in die Ausbreitungskammer 12 gelangt ist und damit eigentlich die Gefahr bestehen könnte, daß es zu einer Kühlung und Außer¬ betriebsetzung der Durchschmelzeigenschaft der Trennwand 14 kommt.

Vorliegend wird beim Auftreten der Kemschmelze 16 in der Ausbreitungskammer 12 automatisch Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser 19, aus einem Flutbehälter oder Kühlmittel-Reser¬ voir 18 in die Ausbreitungskammer 12 geleitet. Hierzu dienen Verbindungsröhre 20 zwischen dem Kühlmittel-Reservoir 18 und der Ausbreitungskammer 12, die innerhalb der Ausbreitungs¬ kammer 12 jeweils mit einem thermisch zerstörbaren Verschlu߬ organ 22, beispielsweise mit einem Kunststoffstopfen, ver¬ sehen sind. In Figur 2 sind die Rohre 20 der Übersichtlich- keit wegen nicht eingezeichnet. Das Reservoir 18 ist hier speziell der ohnehin vorhandene, innenliegende Flutbehälter (IRWST) .

Von besonderer Bedeutung ist vorliegend der Aufbau des Bodens 24 der Ausbreitungskammer 12. Dieser Boden 24 der Ausbrei¬ tungskammer 12 enthält, wie im folgenden anhand von Figur 1 und 2 näher verdeutlicht wird, ein Kühlsystem 26, das - spätestens nach Einlaufen des Kühlmittels 19 aus dem Flut¬ behälter 18 in die Ausbreitungskammer 12 - mit eben demselben Kühlmittel 19 gefüllt wird. Dieses Kühlsystem 26 umfaßt ein Kanalsystem, wie in Figur 1 aus dem linken Teil der Drauf¬ sicht auf die Ausbreitungskammer 12 deutlich wird. Der rechte Teil der Ausbreitungskammer 12 in Figur 1 zeigt dagegen die Draufsicht auf die darüber liegende Steinschicht, wobei die im folgenden erwähnten Dampfabströmrohre 32 der Übersicht¬ lichkeit wegen nicht gezeigt sind. Der rechte Teil der Aus¬ breitungskammer 12 von Figur 1 entspricht dabei also der Blickrichtung I-I in Figur 2, und der linke, tiefer gelegene Teil der Ausbreitungskammer 12 von Figur 1 entspricht dabei der Blickrichtung Ia-Ia in Figur 2.

Das Kühlsystem 26 umfaßt eine Anzahl von Längskanälen 28 und eine Anzahl von senkrecht dazu angeordneten Querkanälen 30. Die Kühlkanäle 28, 30 sind im Boden 24 miteinander verbunden. Die Kühlkanäle 28, 30 besitzen einen nicht-runden Quer¬ schnitt. Aus Figur 2 geht hervor, daß sie einen trapezförmi¬ gen Querschnitt besitzen können. Auch ein quaderförmiger oder

anders geformter Querschnitt ist möglich. An den Verbindungs- Endpunkten der Längs- und Querkanäle 28, 30 sind senkrecht auf der Papierebene von Figur 1 stehende Dampfabströmrohre 32 angeordnet.

Aus Figur 2 wird ersichtlich, daß das Kühlsystem 26 durch die Hilfe eines Bleches 34 geformt ist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Austenitblech, beispielsweise von einer Dicke von 4 mm, handeln. Mit Hilfe dieses Bleches 34 sind also die trapezförmigen Längskanäle 28 und gegebenenfalls gleichartig ausgebildete Querkanäle 30 hergestellt. Zwischen den einzelnen Kühlkanälen 28, 30 liesgen jeweils Tragstreifen oder Tragstrukturen 36, die als Betonstreifen ausgeführt sind. Auch diese Tragstreifen 36 besitzen einen nicht-runden Querschnitt; vorliegend haben sie einen trapezförmigen Quer¬ schnitt. Sie sollten aus einem feuerfesten Material bestehen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 2 besteht der Boden 24 aus einer "Ausbreitungsfläche" oder oberen Schicht 38, die beson- ders feuerfest ist, weil sich auf ihr die Kemschmelze 16 ausbreitet, einer Auflageschicht oder einem Dehnblech 40, dem Kühlkanalsystem 26 mit den Kühlkanälen 28, 30 und den Tragstreifen 28 aus Feuerfestbeton sowie einer unteren Trag¬ schicht 42 aus Konstruktionsbeton. Bei der Schicht 38 kann es sich insbesondere um Zirkonoxid (Zrθ2)-Steine handeln. Das Dehnblech 40 besteht bevorzugt aus Teilblechen, die unter Freilassung von Dehnungsfugen nebeneinander gelegt sind. Die Kühlkanäle 28, 30 sind allesamt an einen Ringspalt oder ein Ringplenum 45, das am äußeren Rand der Ausbreitungskammer 12 angeordnet ist, angeschlossen. Die Montage des Kühlsystems 26 kann folgendermaßen vonstatten gehen: Zunächst wird die wellen-, speziell trapezförmige Blechbodenstruktur - unter¬ teilt nach Montageabschnitten - eingebracht. Sodann werden die einzelnen Montageabschnitte miteinander verschweißt. Danach werden die Teilbleche des Dehnblechs 40 aufgebracht. Sodann werden an ausgewählten Stellen der Längs- und/oder Querkanäle 28 bzw. 30 die Dampfabströmrohre 32 montiert.

Schließlich werden die oben verbreiterten "Füll-Kanäle" der Blechbodenstruktur mit feuerfestem Beton durch Ausnehmungen 41 im Dehnblech 40 gefüllt, so daß sich die Tragstreifen 36 ergeben.

Die Trapezform der Tragstreifen 36 resultiert in einer günstigen Abtragung der sich darüber befindlichen Lasten.

Wie bereits erwähnt, sind mindestens einige der Kühlkanäle 28, 30 mit je einem senkrecht stehenden Dampfabströmrohr 32 versehen, dessen Mündung um einiges in die Ausbreitungskammer 12 hineinragt. Diese Dampfabströmrohre 32 dienen dazu, den sich am oberen Ende der Kühlkanäle 28, 30 ansammelnden Kühl¬ mittel-Dampf 19d nach oben in den Ausbreitungsraum 12 abzu- leiten. Die Mündung der Dampfabströmrohre 32 liegt einiges oberhalb der Kemschmelze 16. Die einzelnen Dampfabströmrohre 32 sind mit einer Schutzumhüllung 44 versehen, die in Figur 2 zylindrisch ausgebildet ist. In Figur 3 wird später die be¬ vorzugte konische Ausbildung gezeigt. Die Schutzumhüllung 44 dient dazu, das Senkrechtstehen der eingeschweißten Dampfab¬ strömrohre 32 trotz Eintritts der Kemschmelze 16 sicherzu¬ stellen. In Figur 3 ist später auch gezeigt, daß jedes Dampfabströmrohr 32 an seiner Mündung in der Ausbreitungs- kammer 12 bevorzugt mit einem Deckel oder einer Schutzab- deckung 46 gegen einfallende Ke schmelze versehen ist.

Gemäß Figur 2 sind in den einzelnen Kühlkanälen 28, 30 sich in Längsrichtung der Kanäle 28, 30 erstreckende Wärmeleit- bleche 50 vorgesehen. In Figur 2 muß man sich diese Wärme- leitbleche 50 unterhalb der Papierebene vorstellen. Sie sind mit ihrer oberen Längskante am Austhenitblech 34 verschweißt. Sie erstrecken sich bis knapp vor den Bereich der Dampfab¬ strömrohre 32.

Zur Funktion ist folgendes zu sagen: Im ungestörten Fall sind sowohl die Ausbreitungskammer 12 als auch die Kühlkanäle 28, 30 trocken. Im Störfall tritt die Kemschmelze 16 auf die

Ausbreitungsfläche 38 der Ausbreitungskammer 12 und verteilt sich dort. Die Verschlußorgane 22 werden aufgeschmolzen, so daß sich Kühlwasser 19 aus dem Flutbehälter 18 von oben auf die Kemschmelze 16 ergießt. Das Wasser 19 steigt im Ausbrei- tungsraum 12 an und dringt sodann sowohl über das Ringplenum

45 als auch über die Dampf-Einströmrohre 32 nach unten in das Kanalsystem 28, 30. Hier steht es für die Kühlung des Bodens 24 zur Verfügung. Im Kanalsystem 28, 30 kann sich nun Kühl¬ mittel-Dampf 19d bilden, der über die Dampfabströmrohre 32 nach oben in den Ausbreitungsraum 12 abgeführt wird. Er kon¬ densiert hier oder steigt anschließend in den oberen Teil des Reaktorsicherheitsbehälters 2 auf. Der Weg des nachströmenden Kühlmittels 19 ist durch Pfeile 52 und der Weg des Dampfes ist durch Pfeile 54 gekennzeichnet.

Nach Figur 3 und 4 ist das endseitig im Blech 34 des Kühl- kanals 28 verschweißte Dampfabströmrohr 32 von einer koni¬ schen Schutzumhüllung 44 umgeben. Diese Schutzumhüllung 44 kann - ebenso wie die obere Schicht 38 - aus Zirkonoxid be- stehen. Im oberen Teil ist eine Ringdüse 56 mit Hilfe der Schutzabdeckung 46 gebildet. Dazu hat diese Schutzabdeckung

46 in ihrem unteren Bereich eine Ausnehmung 58. Bevorzugt ist auch im unteren Bereich der Ringdüse 56 ein Auffangring 60 vorgesehen. Dieser dient dazu, von oben gegebenenfalls ein- fallende Kemschmelze 16 aufzunehmen.

Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß das Dehnblech 40 im Bereich der konischen Tragstreifen 36 die Ausnehmungen oder Öffnungen 41 aufweist. Das Dehnblech 40 besteht aus einer Anzahl von aneinandergelegten Dehnblechstreifen, die sich an den Rändern unter Bildung von Dehnfugen (nicht gezeigt) überlappen. Bei Auftreten von Kemschmelze, das heißt bei Temperaturanstieg, schließen sich die Dehnfugen. Die Öffnungen 41 im Dehnblech 40 sind so dimensioniert, daß eine Last von oben auch nach seitwärts auf die Tragstreifen 36 aus Beton übertragen wird.

Es wurde bereits ausgeführt, daß die Tragstreifen 36 mit Hilfe des gebogenen Bleches 34 hergestellt werden. In diesen Tragstreifen 36 können nun quer zur Längsrichtung Rippen oder Versteifungsbleche 61 vorgesehen sein, wie beim linken Trag- streifen 36 von Figur 3 gezeigt. Dieses Versteifungsblech 61 besitzt eine zentrale Bohrung 62. Vor und hinter dem Verstei¬ fungsblech 61 befindet sich Beton. Das Versteifungsblech 61 ist mit Hilfe von Schweißstellen 64 am Blech 34 befestigt. Um in den Ecken nicht schweißen zu müssen, sind dort Ausnehmun- gen 66 vorgesehen. Zur Befestigung der Tragstreifen 36 am Dehnblech 40 können Betonanker 68 dienen.

Aus Figur 4 ergibt sich, daß die Schutzabdeckung 46 drei je um 120° versetzte Arme 70 besitzt. Mit diesen Armen 70 kann der Deckel 46 durch Bajonettverschluß zentral in der Umhül¬ lung 44 befestigt sein.

In Figur 5 ist der Blick auf eine hexagonale Ausbreitungs¬ kammer 12 entsprechend Figur 1 gezeigt. Bei dieser Ausfüh- rungsform sind allerdings keine Dampfabströmrohre 32 vorge¬ sehen, die den Boden 24 der Ausbreitungskammer 12 durchset¬ zen. Vielmehr sind jeweils einige der Kühlkanäle 28, 30 mit einer Kühlwasser-Eintrittsleitung 72 verbunden, die außerhalb einer Ausbreitungsfläche der Ausbreitungskammer 12 angeordnet ist. Die betreffenden Kühlkanäle 28, 30 sind auch an eine Dampf-Austrittsleitung 74 angeschlossen, die ebenfalls außer¬ halb der Ausbreitungsfläche der Ausbreitungskammer 12 ange¬ ordnet ist. Aus Figur 5 ergibt sich, daß peripher eine ganze Anzahl von Kühlwasser-Eintrittsleitungen 72 und Dampf-Aus- trittsleitungen 74 vorgesehen sind. Die Leitungen 72, 74 sind jeweils paarweise vor dem Ringplenum 45 angeordnet.

Aus Figur 6 und 7 ergibt sich, daß die Kühlwasser-Eintritts¬ leitung 72 in einen Kühlkanal 30 übergeht. Die Mündung der Kühlwasser-Eintrittsleitung 72 ist im Boden 24. der Ausbreitungskammer 12 durch ein Leitblech 76 vom Eintritt in die Dampf-Austrittsleitung 74 getrennt. Dadurch wird

verhindert, daß sich beim Kühlwasser-Eintritt ein Zwei- Phasen-Gemisch ergibt. Der Kühlwassereintritt ist wiederum durch Strömungspfeile 52 gekennzeichnet. Entsprechend ist der Dampfaustritt durch einen Strömungspfeil 54 charakterisiert. Weitere Strömungspfeile 78 deuten an, daß das Kühlmittel 19 in der Ausbreitungskammer 12 in Zirkulation gehalten wird. Es handelt sich um eine Naturkonvektion.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 bis 7 ist der Boden 24 in gleicher Weise aufgebaut wie bei den Ausführungsformen nach Figur 1 bis 4.

Bei dieser Variante wird also der Dampf in einem die Ausbreitungsfläche gänzlich umfassenden Plenum aufgenommen und über ausgesparte Betonkanäle in den Ausbreitungsraum 12 geführt. Der Volumenausgleich des ausströmenden Dampfes er¬ folgt durch das Einströmen des Kühlwassers 19 aus höher liegenden Wandbereichen in dasselbe Plenum; es gelangt von hier in die jeweiligen Kühlkanäle 28, 30. Die Dampf-Wasser- Trennung wird im Ausströmungsbereich durch das Leitblech 76 erreicht. Damit wird eine weitgehend ungestörte DampfStrömung hinsichtlich des gegenströmenden Kühlwassers 19 erzielt.