CH668853A5

CH668853A5 - CORE REACTOR WITH A REACTOR PRESSURE TANK.

Info

Publication number: CH668853A5
Application number: CH5023/85A
Authority: CH
Inventors: Pramod Batheja; Dietmar Bittermann; Istvan Dr Erdoedy; Peter Rau
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1989-01-31
Also published as: HU201419B; DE3516583A1; HUT43424A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen flüssigkeitsgekühlten Reaktorkern und hydraulische Antriebe für Steuerstäbe zur Regelung der Leistung des Reaktorkerns einschliesst, wobei die hydraulischen Antriebe mit einer Steuereinheit verbunden sind, die Ventile für die Steuerung einer Strömung umfasst, die einen Teil der Kühlflüssigkeit unter der Wirkung einer Pumpe durch Rohre über die Steuereinheit zu den hydraulischen Antrieben führt. DESCRIPTION The invention relates to a nuclear reactor with a reactor pressure vessel, which includes a liquid-cooled reactor core and hydraulic drives for control rods for regulating the performance of the reactor core, the hydraulic drives being connected to a control unit which comprises valves for controlling a flow which is part of the Coolant under the action of a pump leads through pipes via the control unit to the hydraulic drives.

Bei solchen Kernreaktoren kann man nicht völlig ausschlies-sen, dass im oberen Bereich der Rohre des hydraulischen Antriebssystems Luft eingeschlossen wird, wenn der Kernreaktor mit seinem Kühlmittel gefüllt wird. Darüber hinaus kann es auch während des Reaktorbetriebes zur Abscheidung von Gasen aus der als Hydraulikmittel verwendeten Kühlflüssigkeit kommen. Solche Luft- oder Gaseinschlüsse beeinträchtigen aber die sichere Betätigung der Steuerstäbe. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, solche Gaseinschlüsse zu vermeiden. With such nuclear reactors, it cannot be completely ruled out that air is trapped in the upper region of the pipes of the hydraulic drive system when the nuclear reactor is filled with its coolant. In addition, gases can also be separated from the cooling liquid used as hydraulic medium during reactor operation. Such air or gas inclusions impair the safe actuation of the control rods. It is therefore an object of the invention to avoid such gas inclusions.

Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit den höchsten Punkt der Rohre bildet und durch eine Entlüftungsleitung mit dem Reaktordruckbehälter verbunden ist, welche Entlüftungsleitung einen Querschnitt aufweist, der einen Bruchteil des Querschnittes der zu und von der Steuereinheit führenden Rohre ausmacht. According to the invention, it is provided that the control unit forms the highest point of the tubes and is connected to the reactor pressure vessel by means of a ventilation line, which ventilation line has a cross section that makes up a fraction of the cross section of the tubes leading to and from the control unit.

Mit der erfindungsgemässen Ausbildung ergibt sich eine ständig geöffnete Entgasungsmöglichkeit, so dass das Ansammeln von Gasen auch während eines lang andauernden Reaktorbetriebes ausgeschlossen ist. Die Leitung bildet dabei einen Nebenschluss zu den zu den Antrieben führenden Rohren und ist deshalb auf einen kleinen, für die Abfuhr der Gase noch geeigneten Wert einzustellen, gegebenenfalls mit Hilfe einer stellbaren Drossel. With the design according to the invention, there is a constantly open degassing possibility, so that the accumulation of gases is also ruled out during long-term reactor operation. The line forms a shunt to the pipes leading to the drives and must therefore be set to a small value that is still suitable for the removal of the gases, if necessary with the help of an adjustable throttle.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinheit an ihrem oberen Ende einen spitz zulaufenden Sammelraum auf. Von dieser Spitze geht die Leitung aus, so dass mit Sicherheit alle Gase abgeleitet werden, weil die Bildung eines nicht entlüfteten Gassackes im Hydrauliksystem vermieden ist. In an advantageous embodiment of the invention, the control unit has a tapering collecting space at its upper end. The line starts from this tip, so that all gases are safely discharged because the formation of a non-vented gas bag in the hydraulic system is avoided.

Die Bemessung der Leitung kann vorteilhaft so getroffen werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikmittels im Sammelraum kleiner als 1 m/s ist. Als Antriebsdruck wirkt dabei der um ca. 3 bis 5 bar höhere Druck des Hydrauliksystems gegenüber dem Druck des Kühlmittels im Reaktordruckbehälter. Die Strömungsgeschwindigkeit in der erfindungsgemässen Leitung sollte bei diesem Druck jedoch mindestens 5 m/s betragen, damit evtl. vorhandene Gasblasen auch gegen einen Auftrieb mit Sicherheit weggespült werden. Der Querschnitt der Leitung kann etwa 1/20 der Querschnitte der Rohre betragen. The line can advantageously be dimensioned such that the flow rate of the hydraulic medium in the collecting space is less than 1 m / s. The drive pressure is the pressure of the hydraulic system that is about 3 to 5 bar higher than the pressure of the coolant in the reactor pressure vessel. At this pressure, however, the flow velocity in the line according to the invention should be at least 5 m / s, so that any gas bubbles which may be present are safely flushed away even against buoyancy. The cross section of the pipe can be about 1/20 of the cross sections of the pipes.

Vorteilhafter weise ist am freien Ende der Leitung ein Rückschlagventil angeordnet. Dieses Ventil gestattet das Entlüften der Leitung. Es verhindert jedoch das Eindringen von Luft oder Dampf bei einem Unterdruck und damit das Leerlaufen der vorgenannten Rohre. A check valve is advantageously arranged at the free end of the line. This valve allows the line to be vented. However, it prevents the ingress of air or steam at a negative pressure and thus prevents the aforementioned pipes from running dry.

Das Rückschlagventil kann vorteilhaft eine Vorspannung in Schliessrichtung aufweisen. Damit kann man einen gewissen Überdruck aufrecht erhalten, der das Ausdampfen des Reaktorkühlmittels verhindert. Dazu kann das Ventilglied des Rückschlagventils unter der Wirkung einer Feder stehen, wie dies bei solchen Rückschlagventilen an sich bekannt ist. The check valve can advantageously have a pretension in the closing direction. This allows a certain overpressure to be maintained, which prevents the reactor coolant from evaporating. For this purpose, the valve member of the check valve can be under the action of a spring, as is known per se with such check valves.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einem Vertikalschnitt einen Kernreaktor als Ganzes. Die Fig. 2 zeigt im grösseren Massstab die Entlüftungseinrichtung mit der erfindungsgemässen Verbesserung. To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the accompanying drawing. 1 shows a nuclear reactor as a whole in a vertical section. 2 shows on a larger scale the ventilation device with the improvement according to the invention.

Der dargestellte Siedewasserreaktor umfasst einen Reaktordruckbehälter 1, der einen Reaktorkern 2 einschliesst und seinerseits von einer Sicherheitshülle 3 umgeben wird, ferner an seiner Oberseite Wärmetauscher 5 aufweist, die eine Trennung zwischen einem Primärkühlwasser im Inneren des Reaktordruckbehälters und einem Sekundärkreis 6 bilden, der mit konzentrischen Rohrleitungen 7 und 8 an den Wärmetauscher 5 angeschlossen ist und mit Niederdruckdampf oder Heizwasser Wärmeenergie zu nicht dargestellten Verbrauchern führt. The boiling water reactor shown comprises a reactor pressure vessel 1, which encloses a reactor core 2 and is in turn surrounded by a safety sleeve 3, furthermore has on its upper side heat exchangers 5, which form a separation between a primary cooling water inside the reactor pressure vessel and a secondary circuit 6, which has concentric pipelines 7 and 8 is connected to the heat exchanger 5 and leads to low-pressure steam or heating water thermal energy to consumers, not shown.

Die Leistung des Reaktorkerns 2 wird mit Hilfe von Steuerstäben 10 geregelt, die zur Verringerung der Reaktorleistung in den Reaktorkern 2 eingefahren sind, wie bei 10' dargestellt ist. Die höchste Leistung ergibt sich, wenn die Steuerstäbe 10 über dem Reaktorkern 2 stehen. Dazu werden sie mit hydraulischen Antrieben 12 angehoben, die zum Beispiel am Deckel 14 des Reaktordruckbehälters 1 befestigt sind. The output of the reactor core 2 is regulated with the aid of control rods 10, which are inserted into the reactor core 2 to reduce the reactor output, as shown at 10 ′. The highest performance is obtained when the control rods 10 are above the reactor core 2. For this purpose, they are raised with hydraulic drives 12 which are fastened, for example, to the cover 14 of the reactor pressure vessel 1.

Die Antriebe 12 werden über Rohre 26 von einer Steuereinheit 15 mit einer Druckleitung 16 gespeist. Als Hydraulikflüssigkeit dient das im Reaktordruckbehälter vorgesehene Primärkühlmittel 17, dessen Flüssigkeitsstand bei 18 angedeutet ist. Das Primärkühlmittel 17 wird zu diesem Zweck über eine Saugleitung 20 von einer Pumpe 21 angesaugt und über die Steuereinheit 15 in die Rohre 26 eingespeist. The drives 12 are fed via pipes 26 from a control unit 15 with a pressure line 16. The primary coolant 17 provided in the reactor pressure vessel, the liquid level of which is indicated at 18, serves as hydraulic fluid. For this purpose, the primary coolant 17 is drawn in by a pump 21 via a suction line 20 and fed into the pipes 26 via the control unit 15.

Die Saugleitung 20 ist unterteilt in einen im Reaktordruckbehälter 1 fest installierten unteren Abschnitt 23 und einen Stutzen 24 oberhalb einer Trennstelle 25. Diese Trennstelle liegt, um das Abheben des Deckels 14 nicht zu beeinträchtigen, möglichst dicht an der Pumpe 21 und damit in dem Dampfraum des Siedewasserreaktors. The suction line 20 is subdivided into a lower section 23 which is permanently installed in the reactor pressure vessel 1 and a nozzle 24 above a separation point 25. This separation point is located as close as possible to the pump 21 and thus in the vapor space of the in order not to impair the lifting of the cover 14 Boiling water reactor.

In Fig. 2 ist schematisiert der Reaktordruckbehälterdeckel 14 im Bereich der Steuereinheit 15 dargestellt, die nur vereinfacht gezeichnet ist. Der unter dem Deckel 14 liegende Innenraum 25 des Reaktordruckbehälters wird von der Leitung 16 2 schematically shows the reactor pressure vessel cover 14 in the area of the control unit 15, which is only shown in simplified form. The interior 25 of the reactor pressure vessel lying under the cover 14 is discharged from the line 16

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

668 853 668 853

durchquert. Von dieser werden über die nicht dargestellten Ventile der Steuereinheit 15 Rohre 26 beaufschlagt, die zu den in Fig. 1 dargestellten Antrieben 12 führen. Die Rohre 26 gehen von einem Sammelraum 28 an der Spitze der Steuereinheit 15 aus, der, wie die Fig. 2 deutlich zeigt, einen konischen Deckelbereich 30 aufweist. In eine Vertiefung 31 an der Spitze des Deckelbereichs 30 ragt eine Entlüftungsleitung 32, die durch den Sammelraum 28 und das Gehäuse der Steuereinheit 15 direkt in den Innenraum 25 unterhalb des Reaktordruckbehälterdeckels 14 führt. traverses. From this, tubes 26, which lead to the drives 12 shown in FIG. 1, are acted upon via the valves (not shown) of the control unit 15. The tubes 26 start from a collecting space 28 at the top of the control unit 15, which, as FIG. 2 clearly shows, has a conical cover area 30. A vent line 32 protrudes into a recess 31 at the tip of the lid area 30, which leads through the collecting space 28 and the housing of the control unit 15 directly into the interior 25 below the reactor pressure vessel lid 14.

Die Zuführleitung für die Hydraulikflüssigkeit 16 hat zum Beispiel einen Durchmesser von 60 mm, so dass ein Durchlassquerschnitt von 2 830 mm2 vorliegt. Daraus ergibt sich im Inneren des Sammelraumes 28 eine Strömungsgeschwindigkeit von weniger als 1 m/s, mit der die als Hydraulikflüssigkeit dienende Kühlflüssigkeit des Reaktors in die Rohre 26 strömt. The feed line for the hydraulic fluid 16 has a diameter of 60 mm, for example, so that there is a passage cross section of 2,830 mm 2. This results in a flow rate of less than 1 m / s in the interior of the collecting space 28, with which the cooling liquid of the reactor serving as hydraulic liquid flows into the pipes 26.

Die Rohre 26 haben einen Durchmesser von 25 mm, so dass ein Querschnitt von 490 mm2 vorliegt. Dabei ist der Druck darin ebenso wie im Sammelraum 28 normalerweise um ca. 3 bis 5 bar höher als der zum Beispiel 15 bar betragende Druck im Reaktordruckbehälter 1. The tubes 26 have a diameter of 25 mm, so that there is a cross section of 490 mm 2. The pressure in it, as in the collecting space 28, is normally about 3 to 5 bar higher than the pressure in the reactor pressure vessel 1, for example 15 bar.

Der vorgenannte Druck ergibt in der Entlüftungsleitung 32 eine ständig vorliegende Bypass-Strömung von 6 bis 7 m/s, wobei der Durchmesser der Entlüftungsleitung 4 mm beträgt, so dass ein Einlüftungsquerschnitt von 13 mm2 vorhanden ist. Mit dieser Strömung werden alle Gase im Hydrauliksystem, die sich im Sammelraum 28 abscheiden können, abgeführt, bevor sie s durch die Rohre 26 zu den Antrieben 12 gelangen und dort Störungen verursachen können. The aforementioned pressure results in a constant bypass flow of 6 to 7 m / s in the ventilation line 32, the diameter of the ventilation line being 4 mm, so that a ventilation cross section of 13 mm 2 is present. With this flow, all gases in the hydraulic system, which can separate out in the collecting space 28, are discharged before they reach the drives 12 through the pipes 26 and can cause malfunctions there.

An dem dem Reaktorinnenraum 25 zugekehrten freien Ende 33 der Leitung 32 ist ein Rückschlagventil 34 angeordnet, das als Verschlussstück eine Kugel 35 umfasst, die von einer Feder io 36 gegen den konischen Ventilsitz 37 gepresst wird. Die Federkraft ergibt eine Vorspannung in Schliessrichtung, mit der der vorgenannte Überdruck von 3 bis 5 bar im Sammelraum 28 auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn die Strömung durch die Entlüftungsleitung 32 verringert ist und nicht mehr i5 einen Druckabfall in dieser Höhe ergibt. On the free end 33 of the line 32 facing the reactor interior 25, a check valve 34 is arranged, which comprises a ball 35 as a closure piece, which is pressed against the conical valve seat 37 by a spring io 36. The spring force results in a preload in the closing direction, with which the aforementioned overpressure of 3 to 5 bar can be maintained in the collecting space 28 even when the flow through the ventilation line 32 is reduced and no longer results in a pressure drop at this level.

Mit dem Rückschlagventil 34 ist ferner dafür gesorgt, dass auch bei einem Unterdruck in der Leitung 16 und den angeschlossenen Rohren 26 kein Dampf aus dem Innenraum 25 des Reaktordruckbehälters 1 angesaugt werden kann, falls bei einer 20 Schnellabschaltung die Pumpen 21 der hydraulischen Steuerung abgeschaltet werden. Somit bleibt in den Rohren 26 Flüssigkeit erhalten und es ist nicht erforderlich, die Rohre 26 für einen weiteren Betrieb aufzufüllen. With the check valve 34, it is also ensured that, even in the case of a negative pressure in the line 16 and the connected pipes 26, no steam can be drawn in from the interior 25 of the reactor pressure vessel 1 if the pumps 21 of the hydraulic control are switched off in the case of a quick shutdown. Liquid is thus retained in the tubes 26 and it is not necessary to fill the tubes 26 for further operation.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

668 853

1. A nuclear reactor having a reactor pressure vessel that includes a liquid-cooled reactor core and hydraulic drives for control rods to regulate the performance of the reactor core, the hydraulic drives being connected to a control unit that includes valves for controlling a flow that contains part of the cooling liquid under the Effect of a pump through pipes via the control unit leads to the hydraulic drives, characterized in that the control unit (15) forms the highest point of the pipes (16, 26) and is connected to the reactor pressure vessel (1) by a vent line (32), which vent line (32) has a cross section which makes up a fraction of the cross section of the pipes (16, 26) leading to and from the control unit (15).

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the control unit (15) has at its upper end (30) a tapering collecting space (28) and that the line (32) starts from the top.

2nd

3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the flow velocity in the line (32) is at least 1, preferably 5 m / s.

4. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross section of the line (32) is 1/20 of the cross section of the tubes or less.

5. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that a check valve (34) is arranged at the free end of the line (32).

6. Nuclear reactor according to claim 5, characterized in that the check valve (34) has a bias in the closing direction.

7. Nuclear reactor according to claim 6, characterized in that the closure member (35) of the check valve (34) is under the action of a spring (36).