CN103886922A - 管关断装置和具有管关断装置的紧急供给冷却液的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种管关断装置（10），其包括布置在管道（3）中的管段（10a），该管段具有关断元件（19），其中，关断元件（19）在关闭位置中可被布置在管段（10a）的区域中的装置（22）破坏，其中，用于破坏关断元件（19）的装置可从外部操纵。

Description

管关断装置和具有管关断装置的紧急供给冷却液的设备
技术领域
本发明一方面涉及一种管关断装置，其包括布置在管道中的具有关断元件的管段，另一方面本发明涉及一种用于在堆芯熔毁开始时为布置在核能装置的反应堆容器中的燃料棒紧急供给冷却液的设备，该设备包括用于容纳冷却液的容器，该容器与反应堆容器通过至少一个管道相连接。
背景技术
如前所述，用于为布置在核能装置的反应堆容器中的燃料棒紧急供给冷却液的管关断装置是已知的。在此，在管道中设有关断装置，该关断装置如下所述地设计。布置在管道中的可摆动的止回阀是该管关断装置的组成部分。止回阀的摆动轴具有杠杆臂，其中在杠杆臂的端部上布置有平衡重块。该平衡重块通过绳索或通过链条被保持在使得止回阀关断管道的位置中。在堆芯熔毁开始时，使该链条或绳索熔化，平衡重块由于重力向下运动，并且管关断装置的止回阀此时逆着存在的冷却液被打开。这种管关断装置的上述设计具有各种不同的缺点。硼化水用作为反应堆容器的冷却液。可摆动的止回阀在处于关闭状态时在存在的冷却液和平衡重块的压力下落座在布置在管关断装置的管段中的金属的平面密封件上。作为冷却液的硼化水对于金属而言是非常具有侵蚀性的，因此随着时间的流逝硼化水侵蚀该金属密封件。这可能导致泄漏，因此在关断装置的区域中设有收集容器，以便容纳可能会积聚的泄漏液体。为了因此能持续地确保密封性，需要以确定的短的时间间隔反复进行检查。这种对止回阀的功能的检查是高花费的；在流动方向上在止回阀之前设有具有电驱动装置的另一个关断阀。为了进行检查必须关闭该另一个关断阀，以便可控地排出并清除位于关断阀和止回阀之间的冷却液。在此之后对止回阀的功能进行测试，其中为此松开抵抗平衡重块的力将止回阀保持在关闭位置中的绳索或链条。在这种关断装置中不利的不仅在于高的维护花费，而且也在于止回阀在重心轴上的不对称的布置，这在动态负载情况下是有问题的。此外需要高的开启力，这是因为阀必须克服冷却液的滞止压力/背压而打开。此外不利的是，该管关断装置由多个零件组成，这些零件使得这种关断装置非常昂贵。
此外已知了一种管关断装置，其中通过电驱动装置使阀盘可转动地支承在管段中。为了进行密封，在此设置所谓的软密封件，这些软密封件的缺点是，它们不是耐老化的。也就是说，在此也要设置短的维护间隔期。尽管维护间隔期很密集，但在此也仍然设置了泄漏容器。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种管关断装置，它是持久密封且基本上免维护的并且在动态负载情况下在故障情况下不发生问题，也就是说，特别是没有必须克服冷却液的存在的压力而运动的可动部件。
为了实现该目的，按本发明提出，关断元件在关闭位置中可通过布置在管段区域中的装置来破坏，其中，用于破坏关断元件的装置可从外部操纵。关断元件静态地密封管段。也就是说，管关断装置不具有可动的部件，因此也不会磨损任何密封件；管关断装置是过程可靠的，这是因为管道的打开不必克服冷却液的存在的压力而进行。仅通过破坏关断元件自身就能实现冷却剂流。此外，关断元件自身是免维护的；仅须维护用于破坏关断元件的装置。但是，对这种装置的维护不会有问题，这是因为不必为此在冷却剂循环回路中进行干预。
本发明的有利的特征和设计方案由从属权利要求和并列权利要求得出。
因此特别提出，关断元件按照盘片的形式设计，该盘片被环绕地装入管关断装置的管段中。也就是说，管段具有环绕的凹槽，其中，作为关断元件的盘片位于该环绕的凹槽中。为了在管段中形成凹槽，管段具有两个法兰，所述法兰各自具有一个环形的凸肩，其中，在这两个环形的凸肩之间的过渡区域中形成了所述的凹槽，该凹槽用于容纳盘片。两个法兰的连接可以通过在周向分布的、平行于管段的纵轴线延伸的螺栓来实现。盘片在此可以通过环绕的、在端面上/在周面上（stirnseitig）布置的密封件相对于管段在凹槽中密封，其中额外地还可以在管段的轴向方向上至少在一侧上在凹槽中布置另一个环绕的密封件。在此可以将静态密封件用作为密封件，这是因为这两个要相对彼此密封的分部件不能运动。就这方面来说也可以使用基于石墨的密封件，基于石墨的密封件可抵抗硼化水的侵蚀。关断元件优选地由脆性材料制成，特别是由玻璃、玻璃状/玻璃类的材料或陶瓷材料制成，其中，瓷器在这里也属于陶瓷材料。这种材料可以相对较容易地被破坏，也就是说它在撞击式的负载下破裂成为许多小的单件/碎块。在这方面已知了用于工业应用的特殊玻璃板，其可抵抗存在的冷却液的侵蚀，并且此外还具有在可碎裂性方面的前述特性。
用于破坏关断元件的装置优选地在关断元件的区域中布置在管段的周部上。由此明确了，用于破坏关断元件的装置作用于特别是呈盘片形的关断元件的端面/迎面（Stirnseite）上。已经证明为特别有利的是，用于破坏关断元件的装置设计成撞针。撞针是弹簧加载的并且在管段的周部上以可朝向特别是盘片形的关断元件的端面的方向运动的方式支承在圆拱部中，该撞针有利地通过绳索、链条或类似物抵抗至少一个弹簧的负载而预张紧地被保持，并且在松开之后由于弹簧力而撞到例如盘片的端面上，该盘片随后破裂。如已经在开头指出的，在堆芯熔毁的情况下，在已知的管关断装置中绳索也会熔化，其中在绳索熔化之后，基于由此起动的平衡重块，阀发生摆动。而在本发明中，在绳索或链条熔化之后也起动了撞针，该撞针如已经描述地处于至少一个弹簧的负载下。
本发明的主题同样还在于一种用于在堆芯熔毁开始时为布置在核能装置的反应堆容器中的燃料棒紧急供给冷却液的设备，该设备包括用于容纳冷却液的容器，该容器与反应堆容器通过至少一个管道相连接，其中，管关断装置按权利要求1至12中至少一项所述地设计。在此，绳索或链条在反应堆容器的区域中被这样引导，使得绳索在堆芯熔毁开始时——如已经说明过地——通过在此产生的温度而熔化。
附图说明
下面根据附图示例性地详细说明本发明。
图1示意性地示出用于容纳冷却液的容器以及反应堆容器，其中这两个容器通过管道相连接；
图2在剖视图中示出管关断装置；
图3在放大的透视图中示出图2的局部部分X。
附图标记列表：
1   冷却剂容器
2   反应堆容器
3   管道
10  管关断装置
10a 管段
11  法兰
12  法兰
13  环形的凸肩
13a 管段中的开口
14  环形的凸肩
15  螺纹连接装置
17  环绕的凹槽
19  关断元件（盘片）
19a 端面/迎面
20  圆拱部
22  撞针
22a 撞针上的凸缘
24  弹簧
27  圈环
28  绳索
30  （沿切向）环绕的密封件
31  （沿管道的轴向方向在关断元件上）环绕的密封件
具体实施方式
根据图1，用1表示冷却剂容器，用2表示反应堆容器，以及用3表示将冷却剂容器与反应堆容器相连接的管道。用10表示的管关断装置位于管道3中，该管关断装置是本发明的主题。
用10表示的管关断装置具有管段10a，该管段具有两个法兰11和12，这两个法兰可以通过环绕地布置的螺纹连接装置15相互连接。每个法兰11、12示出一个环形的、面向相对置的凸肩的凸肩13、14，其中，在通过所述的螺纹连接装置15连接两个法兰11、12时，在管关断装置的内侧上形成了环绕的凹槽17。在凹槽的区域中，环形的凸肩13、14彼此搭接。环绕的凹槽17用于容纳盘片形的关断元件19。盘片形的关断元件19优选由耐压和耐高温的特殊玻璃制成。环形的凸肩13在周部上示出一圆拱部20，其中，圆拱部20接纳有用22表示的撞针。撞针22在圆拱部20中处于弹簧24的负载下，该弹簧一端支撑在撞针的凸缘22a上，且另一端支撑在圆拱部上。撞针22在上端部具有用于接纳绳索28的圈环27。在撞针22的区域中和相应地也在圆拱部20的区域中，管段10a显示出一开口13a，以使得撞针能穿过该开口到达盘片19的端面19a上。通过绳索将撞针22相对于弹簧24预张紧。如果绳索28在堆芯熔毁时熔化，则撞针22的尖端基于弹簧24的力撞击到起关断元件作用的盘片的端面上，由此该盘片破裂成多个单件/碎块。
如已经描述过地，盘片19通过凹槽17容纳。为了在凹槽17中密封盘片19，布置有在盘片19的端面19a的区域中环绕的密封件30，其中，此外在盘片19的两侧、也就是说在管关断装置10的轴向方向上，同样也可以分别设置有环绕的密封件31。由于这些密封件是静态的，因此它们基于石墨制成。额外地还可以将关断元件、即例如盘片粘接在凹槽中。可以使用各种不同的、在核能装置构造中允许存在的粘合材料作为粘合剂，例如
Figure BDA00003589305100061
5772或者
Figure BDA00003589305100062
2432。
关于在端面上环绕的密封件30，本发明提出，该密封件在撞针22的区域中具有缺口（未示出），使得撞针直接碰撞到例如所述玻璃盘片的端面上。

Claims (14)

1.关断元件（19），其特征在于，所述关断元件（19）在关闭位置中能被布置在所述管段（10a）的区域中的装置（22）破坏，其中，用于破坏所述关断元件（19）的装置能从外部操纵。
2.按权利要求1所述的管关断装置（10），其特征在于，所述关断元件（19）按照盘片的形式设计。
3.按权利要求2所述的管关断装置（10），其特征在于，所述盘片被环绕地装入所述管段（10a）中。
4.按权利要求2或3所述的管关断装置（10），其特征在于，所述盘片通过环绕的、在端面上布置的密封件（30）相对于所述管段（10a）密封。
5.按权利要求2至4所述的管关断装置（10），其特征在于，所述盘片在所述管段（10a）的轴向方向上至少在一侧上具有环绕的密封件（31）。
6.按前述权利要求中任一项所述的管关断装置（10），其特征在于，所述关断元件（19）由脆性材料制成。
7.按前述权利要求中任一项所述的管关断装置（10），其特征在于，所述关断元件（19）由玻璃、玻璃状材料或陶瓷材料制成。
8.按前述权利要求中任一项所述的管关断装置（10），其特征在于，用于破坏所述关断元件（19）的装置在所述关断元件（19）的区域中布置在所述管段（10a）的周部上。
9.按权利要求8所述的管关断装置（10），其特征在于，用于破坏所述关断元件（19）的装置具有撞针（22）。
10.按权利要求9所述的管关断装置（10），其特征在于，所述撞针（22）是弹簧加载的。
11.按权利要求9或10所述的管关断装置（10），其特征在于，所述撞针（22）通过绳索（28）、链条或类似物抵抗至少一个弹簧（24）的负载而预张紧地被保持。
12.按权利要求9至11中任一项所述的管关断装置（10），其特征在于，所述撞针（22）可动地被支承在所述管关断装置（10）的所述管段（10a）的周部上的圆拱部（20）中。
13.一种用于在堆芯熔毁开始时为布置在核能装置的反应堆容器中的燃料棒紧急供给冷却液的设备，所述设备包括用于容纳冷却液的容器（1），该容器与反应堆容器（2）通过至少一个管道（3）相连接，其特征在于按权利要求1至12中至少一项所述的管关断装置（10）。
14.按权利要求13所述的设备，其特征在于，绳索或链条（28）在所述反应堆容器（2）的区域中被这样引导，使得所述绳索或链条（28）在堆芯熔毁开始时由于在此产生的温度而熔化。
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