Bei wassergekühlten Kernreaktoren sind an den
Reaktorprimärkreislauf verschiedene Hilfskreisläufe ange schlossen, die bei gegenüber dem Primärkreis niedrigerem
Druck betrieben werden und auf niedrigen Druck ausgelegt sind. Dabei hat der Nachkühikreislauf besondere Bedeutung, der zwar bei Leistungsbetrieb des Reaktors keine Funktion hat, sondern erst bei Abfahren des Reaktors in Betrieb geht, und zwar bei verhältnismässig niedrigem Primärkreisdruck. In diesem Falle wird dem Primärkreis über eine Entnahmeleitung grossen Querschnitts Kühlmittel entnommen, dieses im
Nachkühisystem abgekühlt und dann wieder in den Primärkreis eingespeist.
Bei Leistungsbetrieb des Reaktors ist es dabei aus sicherheitstechnischen Gründen äusserst wichtig, dass das
Nachkühlsystem, das überdies in Bereitschaftsstellung über die Flutbehälter eine offene Verbindung zur Atmosphäre aufweist, sicher gegen den Primärkreislauf abgesperrt wird. Die sichere
Absperrung der Einspeiseleitung des Nachkühlsystems in den
Reaktorkreislauf ist dabei kein Problem, da hier z.B. selbsttätig wirkende Rückschlagventile eingesetzt werden können. Eine
Absperrung der Entnahmeleitung des Nachkühlsystems ist in dieser Form jedoch nicht ohne weiteres möglich. Hier sind bis her üblicherweise Motorarmaturen eingesetzt worden, die über
Druckmessgeräte elektrisch schutzverriegelt sind, so dass sie bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckgrenzwertes geschlossen werden bzw. geschlossen gehalten werden.
Aus
Sicherheitsgründen werden üblicherweise zwei dieser
Armaturen in Reihe eingesetzt.
Um jedoch die Sicherheit gegen fehlerhaftes Öffnen der
Leitung noch weiter zu erhöhen. ist es zweckmässig, die
Entnahmeleitung zusätzlich durch eine selbsttätige mechani sche Absperrung zu sichern, die keine Fremdenergie zum
Antrieb benötigt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine derartige Absperrvorrichtung zu schaffen, mit der der Nachkühlkreislauf gegen fehlerhaftes Öffnen bei zu hohem Druck sicher geschützt ist.
Die Erfindung besteht dabei darin, dass in der Nachkühl Entnahmeleitung ein kolbengesteuertes Rückschlagventil eingebaut ist, und dass die Oberseite des Antriebskolbens über eine Druckleitung mit der Zulaufhochdruckseite der Entnahmeleitung und die Unterseite des Antriebskolbens über eine weitere Steuerleitung zur Öffnung des Rückschlagventils mit der Druckseite eines dem Rückschlagventil nachgeschalteten Druckerzeugers in Verbindung steht.
Mit einer derartigen Absperrovrrichtung wird erreicht, dass der Schliessdruck des Rückschlagventils über den Steuerkolben noch zusätzlich verstärkt wird, so dass ein fehlerhaftes Öffnen in einem unzulässigen Druckbereich ausgeschlossen ist. Die Steuerleitung zur Öffnung des Rückschlagventils kann mit einem Sicherheitsventil abgesichert sein, das eine Druckbegrenzung nach oben darstellt und dadurch bewirkt, dass der Kolben selbst bei Einschaltung des Druckerzeugers nicht in Öffnungsrichtung bewegt werden kann, wenn der Druck auf der Zulaufseite des Ventils noch zu hoch ist.
Um beim Nachkühlfall ein sicheres Öffnen des Rückschlagventils zu gewährleisten, können zur Druckentlastung des Ventils die Entnahmeleitung und die Saugseite einer Nachkühlpumpe über eine ventilgesteuerte Druckausgleichsleitung miteinander verbunden sein. Zur Erhöhung der Sicherheit kann vor dem kolhengesteuerten Rückschlagventil ein motorgetriebenes Absperrventil angeordnet sein.
An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert.
Der Primärkreislauf 1 besteht dabei aus dem Reaktor 2, in dem das Kühlmittel aufgeheizt wird, der Hauptkühlmittelleitung 3, dem Dampferzeuger 4 und der Hauptkühlmittelpumpe 5. Dabei ist zur Vereinfachung der Darstellung der Primär kreislauf nur einsträngig dargestellt, während normalerweise mindestens zwei Stränge vorgesehen sind.
Der Nachkühlkreislauf 6 besteht in herkömmlicher Weise aus der Entnahmeleitung 7 mit einer Motorarmatur 8, der Nachkühlpumpe 9, dem Nachkühler 10, einer Regelstation 12 sowie der Einspeiseleitung 11 in den Primärkreislauf 1, die über zwei Rückschlagventile 13 und 14 gegen den Primärkreislauf 1 abgesichert ist. Zur Erhöhung der Sicherheit des Nachkühlkreislaufes 6 gegen unbeabsichtigtes Öffnen ist nunmehr erfindungsgemäss vor der Nachkühlpumpe 9 als Druckerzeuger ein kolbengesteuertes Rückschlagventil 15 eingeschaltet.
Dieses Rückschlagventil 15 besteht aus dem Gehäuse 16, in dem der Ventilteller 17 in der durch Schwerkraft bedingten Normallage die Ausflussöffnung 18 des Ventils absperrt. Von dem Ventilteller 17 führt eine Spindel 19 zum Antriebskolben 20, der in einem allseitig geschlossenen Druckgehäuse 21 geführt ist.
Von der Kolbenoberseite führt nunmehr eine Druckleitung 22 zur Entnahmeleitung 7 und damit zur Zulauf (Hochdruck-) Seite des Ventils 15. Bei Druckerhöhung im Primärkreis 1 und geöffnetem Absperrventil 8 wird also die Oberseite des Kolbens 20 ebenfalls mit dem hohen Druck beaufschlagt, so dass zusätzlich eine Schliesskraft auf den Ventilteller 17 wirkt. Zur Unterseite des Kolbens 20 führt ebenfalls eine Steuerleitung 23, die zur Öffnung des Ventils 15 benötigt wird, wie noch erläutert werden wird. Diese Steuerleitung 23 ist durch ein Sicherheitsventil 26 so abgesichert, dass kein höherer als der zulässige Öffnungsdruck auftreten kann.
Da die in Schliessrichtung wirkenden Flächen des Ventils nicht kleiner sein können als die in Öffnungsrichtung wirkenden - da das Ventil gekapselt und ohne Spindeldurchführung nach aussen ausgebildet ist - ist damit sichergestellt, dass das Ventil auf Grund der hydraulischen Kräfte bei unzulässig hohem Druck auf der Zulaufseite 7 schliesst bzw. nicht öffnen kann.
Da das Ventil 15 bei Nachkühlbetrieb entgegen der Rückschlagrichtung durchströmt werden muss, sind folgende Einrichtungen und Massnahmen zum Öffnen des Ventils 15 vorgesehen.
Die Steuerleitung 23 geht von der Druckseite der Nachkühlpumpe 9 aus. Bei eingeschalteter Pumpe 9 und abgesperrter Einspeiseleitung 11 wird über dieser Druckleitung 23 ein Druck in Öffnungsrichtung auf die Unterseite des Kolbens 20 übertragen, der der Nullförderhöhe der Pumpe entspricht. Um jedoch zu gewährleisten, dass das Druckniveau im Nachkühlkreislauf 6 hoch genug ist, damit die durch die Pumpe 9 bewirkte Öffnungskraft zum Öffnen ausreicht, wird zwischen Hochdruckzulaufleitung 7 und der Saugseite der Pumpe 9 eine Kurzschlussleitung 24 mit kleinem Querschnitt gelegt. Deren Öffnen über das motorgesteuerte Ventil 25 bewirkt einen Druckausgleich zwischen der Zulauf- und der Abströmseite des Rückschlagventils 15, so dass keine zusätzlichen Schliesskräfte auftreten.
Die Kolbenfläche des Ventils muss so dimensioniert sein.
dass das Ventil auch im durchströmten Zustand und bei Betriebsförderhöhe der Pumpe 9 geöffnet bleibt. Diese Öffnung, auch bei eingeschalteter Pumpe und geöffneten Steuerleitungen, ist jedoch nur dann möglich, wenn der zulässige Druck nicht überschritten wird. Das Sicherheitsventil 26 muss daher in der Lage sein, gegebenenfalls den Durchsatz der Kurzschlussleitung 24 abzublasen.
Durch die Einschaltung eines derartigen kolbengesteuerten Rückschlagventils zusätzlich zu einer motorgesteuerten Armatur 8 in der Entnahmeleitung 7 sind somit zwei völlig unabhängige Absperreinrichtungen mit hoher Zuverlässigkeit vorhanden, wovon die eine darüber hinaus noch selbsttätig wirkt. Damit ist eine hohe Sicherheit gegen fehlerhaftes Öffnen der Entnahmeleitung des Nachkühlsystems gegeben.