CH635698A5

CH635698A5 - Verfahren zur kuehlung eines brennelement-transportbehaelters.

Info

Publication number: CH635698A5
Application number: CH903478A
Authority: CH
Inventors: Bernd Fechner; Holger Hahn; Pius Mackert
Original assignee: Kraftwerk Union Ag
Priority date: 1977-10-24
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1983-04-15
Also published as: BR7806248A; DE2747601C2; JPS5471295A; SE427141B; FR2406872B1; FR2406872A1; JPS6140079B2; US4306936A; CA1097514A; SE7810624L; ES474474A1; DE2747601B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Abgassystem führt.

Brennelement-Transportbehälters mit einem den Innenraum 50 Von dem Entlüftungsbehälter 7 wird das Kühlmedium des Transportbehälters umfassenden Kühlkreis mit einem ver- (Wasser mit Speisewasserqualität) in einen Kühler 10 geführt, dampfbaren Kühlmittel, vorzugsweise Wasser. Sie hat ferner ei- Von der anschliessenden Kreiselpumpe 11 führt eine Rohrleinen Kühlkreis zur Ausübung des Verfahrens zum Gegenstand. tung 12 über das untere flexible Anschlussstück 2 zurück zum

Mit der bekannten Wasserkühlung wird die Temperatur der Transportbehälter 1.

Brennelemente vor dem Ausladen verringert, wenn der Trans- 55 Eine regelbare Umführungsleitung 15 um den Transportbe-portbehälter die Bestimmungsstation, üblicherweise eine Wie- hälter 1 führt zu der Wasserstrahlpumpe 6 und von dort zum deraufbereitungsanlage, erreicht hat. Dabei wird dem Trans- Entlüftungsbehälter 7. Der Sauganschluss der Wasserstrahlportbehälter das Wasser am einen Ende zugeführt und am ande- pumpe 6 ist mit dem oberen Anschluss 3 am Transportbehälter 1 ren abgeführt, ohne dass eine Temperaturregelung stattfindet. verbunden. Transportbehälterein- und -austrittsleitung 12,5 Die Abkühlung soll möglichst schnell erfolgen, damit die Brenn- 60 werden durch zwei Leitungen 16, 17 für die Strömungsumkehr elemente entsprechend schnell ausgeladen werden können. Der im Behälter 1 mit entsprechenden Absperrarmaturen verbun-Kühlmitteldurchsatz ist lediglich durch den geringen «natürli- den.

chen» Strömungswiderstand des Kühlkreises bestimmt. In eine Leitung 18 von einem nicht dargestellten Beckenrei-

Die Erfindung geht dagegen von der Aufgabe aus, die Küh- nigungssystem zum Kühler 10 ist eine Kolbenpumpe 19 einge-lung der Brennelemente so zu steuern, dass Schäden an den 65 baut. Sie dient zur Füllung des Systems 4 und Niveauregelung. Brennelementen durch eine Abschreckung mit kaltem Kühlmit- Der Kühler 10 ist mantelseitig mit einem Zwischenkühlsystem tel vermieden werden. Dies ist besonders wichtig, wenn solche 20 verbunden.

Brennelemente nicht sofort wieder aufgearbeitet werden, son- Mit Hilfe der Kolbenpumpe 19 wird das Kühlsystem 4 bis zu

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einer Niveauüberwachung 22 am Entlüftungsbehälter 7 mit sau- Die Abgabemenge in das Abgassystem wird durch eine berem Wasser gefüllt. Der darüberliegende Gasraum enthält ei- durchflussbegrenzende Drossel 33 in der Entlüftungsleitung 9 nen nicht gezeichneten Tangentialabscheider. Während des der Aufnahmekapazität des Abgassystems angepasst. Um eine Auffüllvorganges muss eine Entlüftungsleitung 23 über dem Überspeisung des Tansportbehälters 1 während des Flutbetrie-Entlüftungsbehälter 7 geöffnet werden. Anschliessend wird bei s bes zu verhindern, kann über einen Grenzwert für den Behältereingeschalteter Umwälzpumpe 11 das System 4 entlüftet. Das druck Pi die Einspeiserate gedrosselt werden.

Niveau 22 wird hierbei mit der Kolbenpumpe 19 gehalten. Das Sobald die Temperatur am Austritt 3 unter der zum Druck Pi

Kühlwasser strömt dabei über die Leitung 24 parallel zum gehörigen Sättigungstemperatur liegt und gleichzeitig die Füll-

Behälter 1. standsmessung 34 anzeigt, dass der Transportbehälter 1 gefüllt

Falls im Transportbehälter 1 bei Antransport Überdruck io ist, kann die Wasserstrahlpumpe 6 ausser Betrieb genommen herrscht, sollte auch dem Kühlsystem 4 der entsprechende werden. Die Einspeiserate in den Transportbehälter 1 wird wäh-

Druck aufgeprägt werden. Hierzu dient ein Stickstoff-Anschluss rend dieses Kühlbetriebes nach einem vorgegebenen max. Tem-25 am Entlüftungsbehälter 7. Beim anschliessenden Flutbetrieb peraturgradienten ATi/Zeit geregelt. Das austretende warme wirkt sich ein Überdruck günstig bei der Benetzung der sehr Wasser wird über eine Armatur 35 direkt Richtung Entlüftungs-heissen Brennelemente aus. Darüber hinaus besteht die Mög- 15 behälter 7 und Kühler 10 geführt. Die Leitung 24 wird mit dem lichkeit, dem System 4 aus diesem Grunde grundsätzlich einen Ventil 36 abgesperrt, wenn die volle Fördermenge der Pumpe 11 wählbaren Vordruck aufzuprägen. Nach diesen Vorbereitungen durch den Transportbehälter strömen soll.

befindet sich das System 4 in folgendem Zustand : Anschliessend kann die Kühlmittelströmung durch den

Umwälzbetrieb nur über Wasserstrahlpumpe 6 (etwa 10 Transportbehälter 1, die zunächst im Hinblick auf die Dampf-kg/s), Druck im System 4 ungefähr gleich wie im Transportbe- 20 entwicklung von unten nach oben verlief, umgekehrt werden. Zu hälter 1, Wasser im System kalt (etwa 35 0 C, da Kühlung 20 jetzt diesem Zweck wird ein Ventil 40 in der Leitung 12 und das Ventil auch in Betrieb ist, in allen Betriebsphasen Durchsatz konstant). 35 geschlossen. Gleichzeitig werden die Ventile 41,42 und 43

Nachdem die Armaturen 26,27 in der Saugleitung 5 geöffnet geöffnet. Das von der Pumpe 11 geförderte Kühlwasser gelangt wurden, fällt der Druck im Transportbehälter 1 um die Saug- dann in der Rohrleitung 16 und über das Ventil 41 zum oberen höhe der Strahlpumpe 6 ab. Die Ventile 29,30 am unteren Ein- 25 Anschluss 3 des Kühlbehälters 1. Es tritt unten beim Anschluss 2 speisestrang 12 werden geöffnet, wobei eine Einspeiserate von aus dem Behälter 1 aus und durchströmt die Leitung 12 bis zum etwa 0,1 kg/s angestrebt wird. Die Einspeiserate wird an der Ventil 40 nunmehr in Gegenrichtung.

Messstelle 31 ermittelt und bei Bedarf geregelt. Das Mengenver- Vor dem Ventil 40 verläuft die Strömung über das Ventil 43 hältnis in den Leitungen 12 und 24 beträgt also zunächst etwa zu einem Filter 45. In diesem können Aktivitätsträger, zum Bei-1:100. 30 spiel von den Brennelementen abgefallene Partikel, aufgehalten

Anfangs wird die Einspeisemenge im Transportbehälter werden, so dass eine Reinigung des Brennelement-Transportbe-vollständig verdampfen, wobei die ansaugende Wasserstrahl- hälters 1 erfolgt.

pumpe 6 sicherstellt, dass die daraus resultierende max. Dampf- Vom Filter 45 strömt das Kühlwasser in der Leitung 17 über rate noch in der Strahlpumpe 6 kondensiert wird. Die Tempera- das Ventil 42 zu dem zum Kühler 10 führenden Leitungsstrang, tur des Treibwassers erhöht sich bei dieser Zumischung von etwa 35 an der auch der Entlüftungsbehälter 7 sitzt.

470grädigem Dampf (0,1 kg/s) um max. 10 °C. Nach dem Unterschreiten der Temperatur 100 °C kann das

Der Flutbetrieb kann während des Abkühlverlaufes durch System 4 während des Kühlvorganges durch Verstellen des kontinuierliche Erhöhung der Einspeiserate in den Transport- Grenzdruckes P2 vollständig entspannt werden. Nach Erreichen behälter 1 wesentlich abgekürzt werden, sobald die Dampfent- einer Austrittstemperatur aus dem Transportbehälter 1 von etwa wicklung und damit auch Dampftemperatursinkt. Währenddes 40 40-45 °C wird der Transportbehälter 1 vom Kühlsystem 4 Flutbetriebes wird das Niveau 22 im Entlüftungsbehälter 7 kon- getrennt und nach Lösen einiger Deckelschrauben in ein nicht stant gehalten, womit eine Druckerhöhung im gesamten Kreis- dargestelltes Brennelement-Becken abgesenkt, dessen Wasser, lauf 4 einhergeht. Eine Regelung der Entlüftung in das Abgassy- soweit erforderlich, die weitere Kühlung übernimmt. Das stem sorgt jedoch dafür, dass der Systemdruck (P2) einen vorher System 4 kann über einen Auslass 48 entleert werden.

gewählten Wert nicht überschreitet (max. Überdruck im Trans- 45 portbehälter 1 < 10 bar während des Kühlvorganges).

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE dern einer Zwischenlagerung zugeführt werden, bei derschad-

1. Verfahren zur Kühlung eines Brennelement-Transportbe- hafte Brennelemente zu einer störenden Erhöhung der Radioak-hälters mit einem den Innenraum des Transportbehälters umfas- tivität führen.

senden Kühlkreis mit einem verdampfbaren Kühlmittel, Die erfindungsgemässe Kühlung zeichnet sich dadurch aus,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel dem Transportbe- 5 dass das Kühlmittel dem Transportbehälter bei Beginn der Küh-hälterbei Beginn der Kühlung in einer so geringen Menge pro lung in einer so geringen Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, Zeiteinheit zugeführt wird, dass Dampf entsteht, dass der dass Dampf entsteht, dass der Dampf aus dem Transportbehäl-

Dampf aus dem Transportbehälter abgezogen wird und dass die ter abgezogen wird und dass die Kühlung durch Wärmeabfuhr Kühlung durch Wärmeabfuhr mit dem Dampf mindestens fort- mit dem Dampf mindestens fortgesetzt wird, bis eine Verringe-gesetzt wird, bis eine Verringerung der Temperatur des abgezo- 10 rung der Temperatur des abgezogenen Dampfes eintritt. Hierbei genen Dampfes eintritt. wird ausgenutzt, dass der Dampf eine Kühlung auf einem we-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, sentlich höheren Niveau und mit geringeren spezifischen Wär-dass der Kühlkreis unter einem erhöhten Druck betrieben wird, meflüssen ermöglicht. Das Temperaturniveau ist darüber hinaus
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- durch den im Kühlsystem herrschenden Druck gut regelbar, net, dass die Einspeiserate des Kühlmittels in den Transportbe- 's Vorzugsweise wird deshalb der Kühlkreis unter einem erhöhten hälter in Abhängigkeit vom Druck im Transportbehälter Druck von bis zu 10 atü betrieben.

begrenzt wird. Der Dampf kann mit einer Strahlpumpe aus dem Transport-
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch behälter abgezogen werden. Dies ist besonders dann günstig, gekennzeichnet, dass der Dampf mit einer Strahlpumpe aus dem wenn der erhöhte Druck ein freies Ausströmen des Dampfes aus Transportbehälter abgezogen wird. 20 dem Transportbehälter verhindert. Darüber hinaus ergibt sich in
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, der Strahlpumpe eine störungsfreie Mischung des dampfförmi-dass der Dampf durch Mischung in der Strahl pumpe vollständig gen Kühlmittels mit flüssigem Kühlmittel, ohne dass Kondensa-kondensiert wird. tionsschläge zu befürchten sind. Da die Kühlung durch Dampf
6. Kühlkreis zur Ausübung des Verfahrens nach einem der im allgemeinen schon nach kurzer Zeit, höchstens im Lauf von Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennele- 25 Stunden, eine Temperaturerniedrigung erbringt, kann ment-Transportbehälter ( 1 ) einseitig über eine Regeleinrichtung anschliessend eine weitere Abkühlung der Brennelemente (30) mit einer Kühlwasserquelle (11) verbunden ist und dass das direkt mit dem flüssigen Kühlmittel erfolgen. Die Strahlpumpe andere Ende des Transportbehälters ( 1 ) mit einer Kondensati- kann dann abgeschaltet werden. Die flüssige Kühlung, also onseinrichtung (6) in Verbindung steht. ohne Dampfentwicklung, erfolgt in bekannter Weise solange,
7. Kühlkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, 30 bis eine Öffnung des Brennelement-Transportbehälters zum dass die Kondensationseinrichtung eine Wasserstrahlpumpe (6) Ausladen der Brennelemente gewünscht wird. Dabei wird man umfasst. üblicherweise die maximale Kühlmittelmenge in den Transport-
8. Kühlkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, behälter einleiten. Zuvor jedoch sollte die Einspeiserate des dass die Wasserstrahlpumpe (6) mit dem Gasraum eines teil- Kühlmittels in den Transportbehälter in Abhängigkeit vom weise mit dem Kühlmittel gefüllten Behälters (7) verbunden ist. 35 Druck darin begrenzt werden. Die gilt besonders für den Beginn
9. Kühlkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, der Kühlung, bei dem die in den Brennelementen gespeicherte dass der Behälter (7) einen Tangentialabscheider aufweist, der Wärmemenge sonst eine zu schnelle und damit zu starke Dampf-mit der Förderseite der Strahlpumpe (6) verbunden ist. entwicklung zur Folge haben könnte.
10. Kühlkreis nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der gekennzeichnet, dass ein Filter (45) mit dem unteren Anschluss to beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, (2) des Transportbehälters ( 1 ) verbunden ist, über das sich ein das den Kühlkreis für einen Brennelement-Transportbehälter in parallel zur Kondensationseinrichtung verlaufender Kühlmit- Form eines Rohrlaufplanes zeigt.

telstrom mit umgekehrter Strömungsrichtung im Transportbe- Der Transportbehälter 1 wird mit Hilfe von flexiblen hälter ( 1 ) ergibt. Anschlussstücken 2,3 in den Kühlkreis 4 eingebunden. Die

45 obere Anschlussleitung 5 führt über die Wasserstrahlpumpe 6 in - - - einen Entlüftungs- und Abscheidebehälter 7, der durch ein

Sicherheitsventil 8 (20 bar) geschützt wird, und der eine absperrbare Entlüftungsleitung 9 besitzt, die in ein nicht dargestelltes