CH638062A5

CH638062A5 - Einrichtung zur notkuehlung der dampferzeugungsanlage eines kernkraftwerkes.

Info

Publication number: CH638062A5
Application number: CH126579A
Authority: CH
Inventors: Max Stiefel
Original assignee: Bbc Reaktor Gmbh
Priority date: 1978-03-04
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1983-08-31
Also published as: EP0004167B1; DE2809466B2; EP0004167A3; DE2809466A1; US4304198A; JPS6020712B2; ES478775A1; AT361094B; ATA144679A; JPS55466A; DE2809466C3; EP0004167A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes, wobei in dieser Einrichtung der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat dem Dampferzeuger als Speisewasser wieder zuführbar ist.

Ein in einem Kernkraftwerk auftretender Störfall kann das Schnellabschalten des Kernreaktors erforderlich machen. Der bei einem solchen Fall eine längere Zeit anfallende Dampf wird bisher über Dach abgeblasen.

Es wurde daher bereits in der DE-OS 24 59 150 vorgeschlagen, die entstehende Dampfmenge über Hilfswärmesenken zu kondensieren und das Kondensat dem Dampferzeuger wieder zuzuführen.

Aufgrund der hohen Abblaseleistungen der Abblaseventile wird auch beim Betrieb mit einem Kondensator bekannter Art zunächst über Dach abgeblasen und nur die durch die Auslegung der Notstromversorgung und die erlaubte Flusswasserbelastung begrenzte Wärmemengen in einem Kondensator abgeführt. Zur Sicherstellung der Versorgung mit Notspeisewasser sind entsprechend gross bemessene Becken oder Behälter zusätzlich erforderlich, wenn nicht auf sonstige Wasservorräte zurückgegriffen werden darf oder kann. Weiterhin ist die Maschinen- und Leittechnik bei den Notkondensatoren bekannter Bauart sehr aufwendig. Ferner ist ein von der Kondensation direkt abhängiges Einspeisesystem in der Zuverlässigkeit nur niedrig einzustufen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe den Wirkungsgrad einer Notkühleinrichtung zu verbessern und allein mit dem anfallenden Kondensat die Notkühlung durchzuführen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Dampf über eine Abblaseleitung in einen geschlossenen, einen Wasser- und einen Gasraum aufweisenden Behälter geleitet wird, dass sich durch den Behälter ein Wärmetauscherrohrbündel erstreckt, dass die Abblaseleitung an ihrem in den Wasserraum eintauchenden, abgewinkelten Ende als Dampfverteilungsdüse ausgebildet ist und dass die Dampfverteilungsdüse dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet ist.

Diese Massnahmen bringen den Vorteil, dass die Thermosy-phon-Wirkung und dadurch der Wirkungsgrad der Einrichtung erheblich erhöht wird und somit mit relativ kleinem Behälter die Abblasemenge des zugeordneten Abblaseventils aufgenommen werden kann.

Gemäss einer besonderen Ausgestaltung ist das als Dampfverteilungsdüse ausgebildete Ende der Abblaseleitung parallel zum Behälterboden und zu einer Seitenwand geführt.

Die Düsenöffnungen der Dampfverteilungsdüse sind vorzugsweise in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes und zwar in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° oberhalb der Horizontalen angeordnet.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass an der Dampfverteilungsdüse im Bereich der Düsenöffnungen eine um einen Festpunkt drehbare Klappe angeordnet ist, die in einer Stellung die Düsenöffnungen verschliesst und in einer anderen Stellung als Leitblech dient.

Bei geschlossener Klappe wird damit sichergestellt, dass kein Wasser aus dem Behälter in die Abblaseleitung dringt.

Zur besseren Bewegungssteuerung und zur leichteren Arretierung ist die Klappe mit einem Gegengewicht versehen, und in ihrer jeweiligen Stellung verriegelbar.

In einer weiteren Ausgestaltung ist bei geschlossener Klappe die Abblaseleitung über eine Leitung mit Inertgas beaufschlagbar. Diese Leitung weist ein Ventil auf, das bei Vorhandensein von Dampf in der Abblaseleitung schliesst.

Mit Hilfe des Stickstoffs und eines Ventils am abgewinkelten Ende der Abblaseleitung ist die Dampfverteilungsdüse spülbar.

Um auch bei kontaminiertem Kondensat Abhilfe schaffen zu können ist der Gasraum des Behälters mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden.

Der Behälter weist weiterhin einen Überlauf auf, der mit einem redundanten Behälter und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden ist.

Zur Vermeidung von unzulässigen Überdrücken ist die Decke des Behälters mit einer Entlastungsöffnung versehen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung wird anhand der schematischen Zeichnungen der Fig. 1

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bis 4 erläutert und beschrieben. Es zeigen :

Fig. 1 den Übersichtsplan eines geschlossenen Notkühlsystems,

Fig. 2 den Bereich des Behälters in vergrösserter Darstellung, 5 Fig. 3 eine Vergrösserung der Einzelheit «A» der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.

In der Fig. 1 wird mit 1 ein Dampferzeuger bezeichnet, der mit dem nicht dargestellten Kernreaktor über die Primärkühlmittelleitungen 2 verbunden ist. Das Primärkühlmittel durch- "> strömt den Dampferzeuger und erhitzt dabei das im Gegenstrom fliessende Speisewasser, so dass über die Leitungen 3 in Pfeilrichtung 4 Dampf zu der ebenfalls nicht dargestellten Turbine strömt.

Die Leitungen 3 durchdringen die Sicherheitshülle 5 und t s sind innerhalb und ausserhalb dieser Sicherheitshülle mit Absperrventilen 6,7 versehen. Tritt nun in der Kernreaktoranlage ein Störfall auf, so kann es erforderlich sein, dass der Kernreaktor abgeschaltet und das äussere Absperrventil 7 geschlossen werden muss. Die nach dem Abschaltvorgang noch anfal- 20 lende Restwärme wird mit Hilfe der erfindungsgemässen Einrichtung abgeführt. Zwecks einer übersichtlichen Darstellung ist die Einrichtung nur für eine Leitung 3 dargestellt.

In einer Bypassleitung 8 ist ein Sicherheitsventil 9 und ein Abblaseventil 10 eingebaut. Spricht eines dieser Ventile 9,10 an, 25 was in der Regel beim Schliessen des Absperrventils 7 erfolgt, so wird der anfallende Dampf über die Abblaseleitung 11 in den einen Wasserraum 12 und einen Gasraum 13 aufweisenden Behälter 14, geleitet und kondensiert dort. Die Abblaseleitung 11 ist mit Hilfe eines Kompensators 52 im Behälter geführt. Zur 30 Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades führt ein Wärmetauscherrohrbündel 15 zur Kühlung des Kondensats durch den Wasserraum des Behälters, wie insbesondere aus der vergrösser-ten Darstellung der Fig. 2 zu ersehen ist. Das in den Wasserraum ragende Ende der Abblaseleitung ist rechtwinklig abgebo- 35 gen (Fig. 3) und erstreckt sich parallel zur Seitenwand 16 und zum Boden 17 des Behälters 14. Dieses abgebogene Leitungsstück ist als Dampfverteilungsdüse 18 ausgebildet und dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet.

Über die Zuleitung 28 und die Ableitung 29 wird das Wär- « metauscherrohrbündel mit Kühlflüssigkeit versorgt.

Aufgrund der Aktivitäts- und der Druckverhältnisse ist die Notwendigkeit eines Anschlusses an einen nuklearen Zwi-schenkühlkreislauf nicht gegeben, d.h. der Wärmetauscher kann entweder direkt mit Flusswasser oder mit Kühlturmkreis- 45 laufwasser beaufschlagt werden.

Der zu kondensierende Dampf, als Dampfblasen 53 dargestellt, strömt durch die Düsenöffnungen 19 und kondensiert in dem Wasserraum 12.

Das kalte Kondensat wird über die Leitung 30 mit Hilfe der 50 Notspeisewasserpumpe 31 in Pfeilrichtung 32 als Speisewasser in den Dampferzeuger gedrückt. Dieser Leitung sind die Absperrarmaturen 33,34 und 35 und der Rückflussverhinderer 36 zugeordnet. Die Stutzen 37 deuten Kondensateinspeiseanschlüsse für weitere Behälter an. 55

Durch die erfindungsgemässe Anordnung erfolgt eine wesentlich schnellere Umwälzung der kalten und warmen Zonen im Wasserraum des Behälters und somit eine optimale

Durchmischung von Kondensat und Dampf. Der Kreislauf kaltes/warmes Wasser ist durch die Pfeile 20 in der Fig. 1 angedeutet.

Die Dampfverteilungsdüse 18 weist gemäss Fig. 3 und 4 in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnitts in einem Rohrwinkelbereich von 45° oberhalb der Horizontalen etwa 15 000 Düsenöffnungen 19 von 5 mm Durchmesser auf. Bei einem Lochabstand von 20 mm und einem Leitungsdurchmesser von 1 m ergibt das einen wirksamen Düsenquerschnitt von ca. 0,3 qm. Zur Vermeidung von Kondensationsschlägen bei Einleitung des Dampfes in die Dampfverteilungsdüse sind die Düsenöffnungen mit einer klappe 21 versehen, die an einer Halterung 22 drehbar befestigt ist und zum Ausgleich der Bewegungskräfte mit einem Gegengewicht 23 ausgerüstet ist. Eine Sicherung 24 verriegelt die Klappe 21 in der Schliessstellung.

Die Sicherung 24 wird vornehmlich thermisch gelöst, damit in der Abblaseleitung ausströmender Dampf die Sicherung automatisch entriegelt und die Klappe in die strichpunktiert gezeichnete Offenstellung bewegt. Hierbei dient das Gegengewicht 23 als Anschlag und die geöffnete Klappe 21 als Leitblech für den ausströmenden Dampf. Ist der Abblasevorgang abgeschlossen, so wird die Klappe 21,14 wieder in die Schliessstellung geschwenkt. Das Gegengewicht 23 ist selbstverständlich so ausgebildet, dass es dem Wasser weniger Strömungswiderstand entgegensetzt als die Klappe 21.

Ab einer bestimmten Grösse empfiehlt es sich anstatt einer Klappe mehrere einzusetzen. Bei geschlossener Klappe wird über die Leitung 25 und das nachdruckgesteuerte Druckminderventil 26 die Abblaseleitung 11 ständig mit Stickstoff von ca. 2,1 bar beaufschlagt und eventuell eingedrungenes Leckwasser über das am Boden der Dampfverteilungsdüse angeordnete Ventil 27 entfernt. Auf dem gleichen Weg ist auch eine Spülung der Abblaseleitung bis zur Dampfverteilungsdüse möglich. Da der Gasraum 13 des Behälters ebenfalls eine Stick-stoffauflage von ca. 1,1 bar aufweist ist sichergestellt, dass der Behälterinhalt und die Innenseite der Abblaseleitung keinen Sauerstoffkontakt erhält. Das Stickstoffpolster in der Abblaseleitung verhindert also zusammen mit der Klappe 21 die gefährlichen Kondensations- und Wasserschläge beim Beginn des Abblasevorganges.

Falls infolge erhöhter Betriebsleckagen im Dampferzeuger während eines Störfalles eine erhöhe Kontamination im Behälterinnern auftritt, kann der Gasraum 13 über die Be- und Entlüftungseinrichtung 38 an die Abgasaufbereitung und der Wasserraum 12 über die Entleerungsleitung 39 und das Ventil

40 an die Abwasseraufbereitung des Kernkraftwerkes angeschlossen werden.

Der Wasserraum 12 des Behälters 14 weist mit dem Niveau

41 seinen normalen Wasserstand auf. Überschreitet der Wasserstand das Niveau 42 so sorgt ein Überlauf 43 dafür, dass ein maximaler Wasserstand nicht überschritten wird. Die Decke 44 des Behälters 14 weist eine Entlastungsöffnung 45 gegen Überdrücke auf, die mit einer in Bolzen 47 geführten Abdeckplatte 46 versehen ist, deren Eigengewicht so ausgelegt ist, dass die Platte bei einem bestimmten Druck abhebt.

Für Wartungsarbeiten am Behälter 14 kann die Abblaseleitung 11 durch Schliessen des Ventils 48 und Öffnen des Ventils 49 über die Leitung 50 einem redundanten Behälter zugeschaltet werden.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

638 062 PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsan-lage eines Kernkraftwerkes, wobei in dieser Einrichtung der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat dem Dampferzeuger als Speisewasser wieder zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf über eine Abblaseleitung (11) in einen geschlossenen, einen Wasser- (12) und einen Gasraum (13) aufweisenden Behälter (14) geleitet wird, dass sich durch den Behälter ein Wärmetauscherrohrbündel (15) erstreckt, dass die Abblaseleitung an ihrem in den Wasserraum eintauchenden, abgewinkelten Ende als Dampfverteilungsdüse ( 18) ausgebildet ist und dass die Dampfverteilungsdüse dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildete Ende der Abblaseleitung (11) parallel zum Behälterboden (16) und zu einer Seitenwand (17) geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnungen (19) der Dampfverteilungsdüse (18) in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° oberhalb der Horizontalen angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dampfverteilungsdüse (18) im Bereich der Düsenöffnungen (19) eine in einem Halter (22) drehbare'Klappe (21) angeordnet ist, die in einer Stellung (51a) die Düsenöffnungen verschliesst und in einer anderen Stellung (51b) als Leitblech dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (21) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe in ihrer jeweiligen Stellung (51a, 51b) verriegelbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener Klappe (21) die Abblaseleitung (11) über eine Leitung (25) mit Inertgas beaufschlagbar ist und diese Leitung (25) ein Ventil (26) aufweist, das bei Vorhandensein von Dampf in der Abblaseleitung schliesst.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Öffnen des Ventils (27) die Abblaseleitung mit der Dampfverteilungsdüse spülbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum (13) des Behälters (14) mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum (12) des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14) einen Überlauf (43) aufweist, der mit einem redundanten Behälter (14) und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Decke (44) des Behälters eine Entlastungsöffnung (45) mit einer Abdeckplatte (46) versehen ist.