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.
In the case of water-cooled nuclear reactors, the
Various auxiliary circuits are connected to the primary reactor circuit, which are lower than the primary circuit
Pressure operated and designed for low pressure. The post-cooling circuit is of particular importance here, although it has no function when the reactor is operating, but only comes into operation when the reactor is shut down, namely at a relatively low primary circuit pressure. In this case, coolant is withdrawn from the primary circuit via a withdrawal line with a large cross-section
The post-cooling system is cooled down and then fed back into the primary circuit.
For safety reasons, when the reactor is operating at full power, it is extremely important that the
After-cooling system, which also has an open connection to the atmosphere in the standby position via the flood tank, is safely shut off from the primary circuit. The safe one
Shutting off the feed line of the aftercooling system in the
The reactor cycle is not a problem here, as e.g. self-acting check valves can be used. A
Shutting off the extraction line of the aftercooling system is, however, not easily possible in this form. Up to now, engine fittings have usually been used that have
Pressure gauges are electrically protected so that they are closed or kept closed when a predetermined pressure limit value is exceeded.
Out
Security reasons are usually two of these
Fittings used in series.
However, to ensure security against incorrect opening of the
To increase the line even further. is it appropriate to the
Extraction line also secured by an automatic mechanical shut-off that does not use any external energy
Drive required. The invention is therefore based on the object of creating such a shut-off device with which the aftercooling circuit is reliably protected against incorrect opening when the pressure is too high.
The invention consists in that a piston-controlled check valve is installed in the after-cooling extraction line, and that the top of the drive piston is connected to the high-pressure inlet side of the extraction line via a pressure line and the underside of the drive piston via a further control line to open the check valve with the pressure side of one of the check valve downstream pressure generator is in connection.
With such a shut-off device it is achieved that the closing pressure of the check valve is additionally increased via the control piston, so that incorrect opening in an impermissible pressure range is excluded. The control line for opening the non-return valve can be protected with a safety valve, which represents an upward pressure limitation and thus ensures that the piston cannot be moved in the opening direction even when the pressure generator is switched on if the pressure on the inlet side of the valve is still too high .
In order to ensure that the non-return valve opens reliably in the event of post-cooling, the extraction line and the suction side of an after-cooling pump can be connected to one another via a valve-controlled pressure equalization line to relieve the pressure of the valve. To increase safety, a motor-driven shut-off valve can be arranged upstream of the piston-controlled check valve.
The structure and mode of operation of an exemplary embodiment according to the invention are explained in more detail using a schematic drawing.
The primary circuit 1 consists of the reactor 2, in which the coolant is heated, the main coolant line 3, the steam generator 4 and the main coolant pump 5. To simplify the illustration, the primary circuit is only shown as a single line, while normally at least two lines are provided.
The aftercooling circuit 6 consists in a conventional manner of the extraction line 7 with a motor fitting 8, the aftercooling pump 9, the aftercooler 10, a control station 12 and the feed line 11 into the primary circuit 1, which is secured against the primary circuit 1 via two check valves 13 and 14. In order to increase the security of the after-cooling circuit 6 against unintentional opening, a piston-controlled check valve 15 is now switched on in front of the after-cooling pump 9 as a pressure generator.
This check valve 15 consists of the housing 16 in which the valve plate 17 blocks the outflow opening 18 of the valve in the normal position caused by gravity. A spindle 19 leads from the valve disk 17 to the drive piston 20, which is guided in a pressure housing 21 which is closed on all sides.
A pressure line 22 now leads from the top of the piston to the extraction line 7 and thus to the inlet (high-pressure) side of the valve 15. When the pressure in the primary circuit 1 increases and the shut-off valve 8 is open, the top of the piston 20 is also subjected to the high pressure, so that in addition a closing force acts on the valve disk 17. A control line 23, which is required to open the valve 15, as will be explained below, also leads to the underside of the piston 20. This control line 23 is secured by a safety valve 26 so that no higher than the permissible opening pressure can occur.
Since the areas of the valve that act in the closing direction cannot be smaller than those that act in the opening direction - since the valve is encapsulated and designed without a spindle leadthrough to the outside - it is ensured that the valve, due to the hydraulic forces, can operate at impermissibly high pressure on the inlet side 7 closes or cannot open.
Since the valve 15 must be flown through against the non-return direction during post-cooling operation, the following devices and measures are provided for opening the valve 15.
The control line 23 starts from the pressure side of the after-cooling pump 9. When the pump 9 is switched on and the feed line 11 is shut off, a pressure is transmitted in the opening direction to the underside of the piston 20 via this pressure line 23, which pressure corresponds to the zero delivery head of the pump. However, in order to ensure that the pressure level in the after-cooling circuit 6 is high enough so that the opening force caused by the pump 9 is sufficient to open, a short-circuit line 24 with a small cross-section is laid between the high-pressure supply line 7 and the suction side of the pump 9. Their opening via the motor-controlled valve 25 effects a pressure equalization between the inflow and outflow side of the check valve 15, so that no additional closing forces occur.
The piston area of the valve must be dimensioned in this way.
that the valve remains open even when the flow is flowing through and when the pump 9 is operating. This opening, even when the pump is switched on and the control lines open, is only possible if the permissible pressure is not exceeded. The safety valve 26 must therefore be able to blow off the throughput of the short-circuit line 24 if necessary.
By switching on such a piston-controlled check valve in addition to a motor-controlled fitting 8 in the extraction line 7, two completely independent shut-off devices with high reliability are available, one of which also acts automatically. This provides a high level of security against incorrect opening of the extraction line of the after-cooling system.