CS210463B3

CS210463B3 - Barbotage-vacuum system of localization of crushes in the nuclear powe plant

Info

Publication number: CS210463B3
Application number: CS795815A
Authority: CS
Inventors: Dalibor Sykora
Original assignee: Dalibor Sykora
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1982-01-29
Also published as: BG32986A1; DD160446A3

Description

Vynález se týká barbotážně vakuového systému lokalizace havárií v jaderné elektrárně s vodovodním reaktorem, který zabraňuje vzniku nepřípustných následků ' projektových havárií primárního okruhu, a to jak ve vlastní . elektrárně, ' tak zejména v jejím okolí. Vynález odstraňuje slabá místa doposud vyprojektovaných ’ systémů lokalizace havárií, které jsou v CSSR chráněny autorským osvědčením číslo 177368, čímž zvyšuje funkční spolehlivost lokalizačních plynojemů, respektive spolehlivost celého barbotážně vakuového systému. Aplikací vynálezu se jednak zvětší provozní ' bezpečnost . standardních bloků bezkontejnmentových jaderných elektráren s vodovodními, respektive tlakovodními reaktory nižších výkonů, jednak sníží riziko radioaktivního zamoření vnitřního i vnějšího okolí v případě selhání tohoto prvořadého bezpečnostního systému, jímž barbotážně vakuový lokalizační systém bezesporu je.The invention relates to a barbotage vacuum system for locating accidents in a nuclear power plant with a water reactor that prevents the occurrence of unacceptable consequences of design accidents of the primary circuit, both in-house. especially in its vicinity. The invention removes the weaknesses of hitherto designed 'accident location systems', which are protected in the CSSR by the author's certificate number 177368, thus increasing the functional reliability of the localization gas tanks or the reliability of the entire barbotage vacuum system. On the one hand, the application of the invention increases operational safety. standard units of unconfined nuclear power plants with water or pressurized water reactors of lower outputs, on the one hand, will reduce the risk of radioactive contamination of the internal and external environment in case of failure of this primary safety system, which is undoubtedly the barbotage vacuum localization system.

Dosavadní vývoj, respektive dnešní stav techniky barbotážně vakuového systému lokalizace havárií je dán projektovým řešením poslední generace jaderných elektráren sovětské bezkontejnmentové· koncepce, ve kterých jsou instalovány dva reaktory vodovodního typu o jmenovitém elektrickém výkonu 2 x 440. MW. Z hlediska radiační bezpečnosti mohou tyto jaderné elektrárny dosáhnout stejný, případně i vyšší stupeň bezpečnosti,. ..než jaký . dnes mají nejmodernější zahraniční jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory, umístěnými v kontejnmentu, jestliže . bude ' především jejich systém lokalizace havárií doveden k vysoké technické úrovni a k extréjnní funkční spolehlivosti. Dnešní systém sestává jednak z první soustavy ' hermetických prostorů, v nichž je umístěno zařízení primárního kruhu a vodních. sprch, jednak z druhé soustavy hermetických ' prostorů, jimiž jsou lokalizační plynojemy respektive lapače vzduchu, které představují prostředky pro zadržení radioaktivního média ohrožujícího po havárii okolí. Vodní sprchy slouží k rychlému . snížení pohavarijního tlaku v prvním hermetickém prostoru. Přitom fundamentálním technologickým zařízením systému je . mohutný vodní kontaktní kondenzátor barbotážního ’ typu, který je umístěn z hlediska havarijního toku médií na konci prvního . hermetického prostoru, tj. před vstupy vzduchu . do druhého hermetického prostoru, který je od prvního hermetického prostoru oddělen zdvojenými zpětnými armaturami velké světelnosti. Principiální funkce . systému spočívá v zachycení energie a hmoty vodní páry, uvolněné z havarovaného primárního okruhu do prvního hermetického prostoru, barbotážním kondenzátorem, jímž nekondenzující složky vzniklé parovzdušné směsi, ·. tj. zejména vzduch z prvního hermetického prostoru, projdou dále do . druhého hermetického prostoru, z něhož se pak nemohou vrátit ani při . velkém poklesu . tlaku v prvním hermetickém prostoru vyvolaném činností sprch. Potřebná . poměrně dlouhodobá separace směsi vzduchu a z chladivá desorbovaných eventuálně i z^ paliva uvolněných štěpných plynů je zde vázána čl podmíněna vysoce kvalitní a spolehlivou funkcí výše uvedených zpětných armatur, vytvářejících hranici mezi . prvním a . druhým hermetickým prostorem. Je zřejmé, že uvedený parovzduchovodní systém pracující principiálně s vysokým stupněm pasivnosti funkce je při použití mechanických prvků, tj. zpětných armatur klapkového typu navíc ještě . zdvojených, degradován na systém nekonzistentní či nehomogenní, obsahující výrazná kritická či .slabá místa, jimiž . je dána, respektive omezena, jeho spolehlivost, což . je jeho koncepční nevýhodou.The current development, respectively the present state of the art of the vacuum-barbotage vacuum system is based on the design of the latest generation of Soviet powerless nuclear power plants, in which two water-type reactors with a rated electrical output of 2 x 440 MW are installed. From the point of view of radiation safety, these nuclear power plants can achieve the same or even higher level of safety. ... than what. today have the most advanced foreign nuclear power plants with pressurized water reactors located in the containment, if. In particular, their system for locating accidents will be brought to a high technical level and to extreme functional reliability. Today's system consists of the first set of hermetic spaces in which the primary ring and water facilities are located. the second set of hermetic spaces, which are localization gas tanks or air traps, which are means for retaining radioactive medium endangering after the accident of the environment. Water showers are quick. reduction of post-accident pressure in the first hermetic space. The fundamental technological equipment of the system is. a massive water contact capacitor of the barbotage type, which is located in terms of the emergency flow of media at the end of the first. hermetic space, ie before the air inlets. into the second hermetic space, which is separated from the first hermetic space by double high-clearance return fittings. Principal function. The system consists in capturing the energy and mass of water vapor released from the crashed primary circuit into the first hermetic space through a barbotage condenser through which the non - condensing components of the resulting air - steam mixture are. i.e., in particular, air from the first hermetic space, passes further into. the second hermetic space from which they cannot return even at. big decline. pressure in the first hermetic space caused by the action of the showers. Necessary. The relatively long-term separation of the air mixture from the coolant desorbed or possibly of the fissile gases released from the fuel is bound here by the high-quality and reliable function of the above-mentioned check valves, forming the boundary between. first and. second hermetic space. Obviously, said steam-water system operating principally with a high degree of passivity of function is still additional when using mechanical elements, i.e., flap-type check valves. duplicated, degraded to a system inconsistent or inhomogeneous, containing significant critical or weak points. is given, respectively limited, its reliability, which. is its conceptual disadvantage.

Výše uvedená nevýhoda je zcela odstraněna u barbotážně vakuového systému lokalizace .havárií podle tohoto vynálezu, spočívajícího v tom, že uvnitř respektive před druhým prostorem jsou instalovány asymetrické jednosměrné, tj. zpětně . vysokotlaké neprůchozí vodní . uzávěry, . sestávající z potrubí uzávěrů a nádob uzávěrů, které jsou přes . samočinné plovákové ventily propojeny doplňovacím potrubím s gravitační nádrží, která je . dále spojena jednak přes samočinnou uzavírací armaturu prostřednictvím spojovacího potrubí se sprchami, instalovanými v prvním prostoru, jednak ’ se žlaby, a to obdobně jako s nádobami uzávěrů, přičemž . všechna častější kontrolu a údržbu vyžadující zařízení barbotážního kondenzátoru, ze_ jména jeho armatury, jsou umístěna v druhém prostoru, který je za provozu přístupný.The aforementioned disadvantage is completely eliminated in the barbotage vacuum system of the location of an accident according to the invention, in that asymmetric unidirectional, i.e., backward, are installed inside or in front of the second space. high pressure impermeable water. closures,. Consisting of closure piping and closure containers that are over. the automatic float valves are connected by a refill line to the gravity tank which is. further connected, on the one hand, via a self - closing fitting, by means of a connecting pipe, to showers installed in the first compartment and, on the other hand, to troughs, similarly to closures containers, whereby. all more frequent inspection and maintenance requiring a barbotage condenser device, in particular its armature, is located in a second space which is accessible during operation.

Technický pokrok nového chráněného systému oproti dosavadním lokalizačním systémům je dán následujícími výhodami. Za prvé, nový systém lokalizace . havárií je zcela konzistentní, neobsahuje slabá místa, takže bude fungovat s maximální dosažitelnou spolehlivostí. Za druhé, vodní uzávěry budou klást vzduchu proudícímu . při havárii do druhého prostoru podstatně . menší odpor, než jaký kladou . zdvojené zpětné klapky, které . z funkčních důvodů musí být konstruovány v tzv. uzavřeném provedení, což znamená, že v klidové poloze už musí lehce dosedat a zcela těsnit. Tím bude zvětšeno plnění druhého prostoru vzduchem. Za třetí, sice . podružným, ale též pozitivním faktorem dále zvětšujícím plnění druhého prostoru je teplotní efekt vodních uzávěrů, jehož výsledkem bude mírné . dochlazení vzduchu před jeho vstupem do druhého prostoru. Za čtvrté, vypuštěním zdvojených zpětných klapek odpadá jejich častá pravidelná a stereotypní kontrola stavu a funkční způsobilosti, i . jejich příslušná údržba. Za . páté, umístěním veškerého armaturovaného příslušenství barbotážního kondenzátoru do druhého prostoru budou všechny jeho armatury přístupné i během normálního provozu, takže jejich provozní kontroly a údržba ne210463The technical advancement of the new protected system over the existing localization systems is given by the following advantages. First, a new localization system. it is completely consistent, does not contain any weaknesses, so it will work with maximum achievable reliability. Second, the water closures will place air flowing. in a second space crash substantially. less resistance than they put. Double non - return valves, which. for functional reasons, they must be constructed in a so-called closed design, which means that they must be in a rest position and fully sealed in the rest position. This will increase the filling of the second space with air. Third, that is. the secondary effect, but also a positive factor further increasing the filling of the second space, is the temperature effect of water closures, which will result in a slight effect. cooling the air before entering the second space. Fourthly, by releasing the double non-return valves, their frequent regular and stereotyped status and performance checks are eliminated, i. their respective maintenance. For. fifth, by placing all the fittings of the barbotage condenser in the second compartment, all of its fittings will be accessible during normal operation, so that their operation checks and maintenance do not

8 budou vázány na odstavení ' bloku za , účelem' výměry paliva. Sníží se ' tím nerovnoměrnost údržby bloku, pro ' kterou je -mezikampanová odstávka ' vysoce exponovaným - obdobím. Je - evidentní, že- z hlediska ohrožení personálu je kategorický rozdíl mezi prostředím v prvním a druhém - hermetickém prostoru, a to jak během normálního provozu, tak zejména při vzniku - některé z projektových havárií primárního okruhu. - - . Za šesté, instalací vodní gravitační ' , nádrže- ve druhém hermetickém prostoru vzniká možnost realizace z ní napojeného samočinného, doplňování- vody jak - v - nádobách - uzávěru, tak- i - - ve - žlabech barbotážního kondenzátpru. Dalším' a - současně velice účelným využitím jejího vodního obsahu při - - projektové havárii - ve sprchách prvního - hermetického prostoru je - vytvořena vysoce - spolehlivá, pohotová a - - pasivně fungující záloha k - aktivnímu sprchovému zařízení. Přitom - je - využito i tlakové energie - vzduchu, ' ' který je - -po - natlačení do - lapačů během - první etapy- havárie-' lokalizován v- druhém hermetickém prostoru. - - - . ;8 will be tied to the shutdown of the block for the purpose of fuel metering. This will reduce the unevenness of the block maintenance for which the 'inter-campus shutdown' is a highly exposed period. It is evident that - from the point of view of threat to personnel, there is a categorical difference between the environment in the first and second - hermetic space, both during normal operation and especially during the occurrence - of some of the design accidents of the primary circuit. - -. Sixth, the installation of a water gravity tank in the second hermetic space gives rise to the possibility of realizing the water connected therefrom, both in the containers and in the barbotage condensate troughs. Another - and at the same time very efficient use of its water content in the - project accident - in the showers of the first - hermetic space - is created - a highly reliable, prompt and - passively functioning backup to - active shower equipment. At the same time, the pressure energy of the air is also utilized, which is - after - pushing the traps during the first stage of the accident - located in the second hermetic space. - - -. ;

Na - přiloženém výkresu jsou schematicky nakreslena nejdůležitější- zařízení-· koncové části - inovovaného barbotážně vakuového, systému - -lokalizace havárií, kterým - lze' v rámci - zvyšování radiační bezpečnosti - vybavovat nové dvouokruhové jaderné elektrárny s vodovodními reaktory. Na výkresu je -zároveň principiálně - naznačeno i dispoziční uspořádání koncové části systému, který -jako ....celek je uzavřen v hermeticky -těsném obalu 1, v němž - se tedy nalézá jak první -prostor 2, jehož koncovou částí ' je šachta -8, - tak druhý prostor 9, který - bývá vertikálně rozdělen. V šachtě 8 je -'rozmístěn baťbotážní kondenzátor, sestávající ' v podstatě ze žlabů 11 naplněných vodou a ze skříní 13, přičemž jimi vymezený- meziprostor má za sebou místo -dříve používaných zpětných klapek asymetrický ' vodní uzávěr, vytvořený ' z potrubí 34 uzávěru a nádoby 35 uzávěru, která je rovněž naplněna vodou. Všechny vodní uzávěry jsou ' sice umístěny už ve - druhém prostoru - 9, tj. ' v lapačíchvzduchu, neboli v lokalizačních - plynojemech, ale přitom samy vytvářejí skutečnou hranici mezi prvním prostorem' 2 respektive šachtou 8 a druhým prostorem 9. Nádoby 35· -uzávěrů jsou plněny a doplňovány vodou z gravitační nádrže 37, umístěné v nejvyšším podlaží - druhého prostorou -9, a to - prostřednictvím - doplňovacího potrubí 38, v němž jsou nainstalovány samočinné -plovákové ventily - 36. Gravitační nádrž - 37 je mimo to napojena jednak na sprchový systém umístěný ve - zde již - nenakreslené ' části prvního prostoru 2, a to pomocí spojovacího potrubí 28, v němž je samočinná ' - uzavírací armatura 29, - která je ovládána servomotorem- 33, jednak - - na žlaby 11 - což - rovněž už - není -nakresleno - obdobným způsobem, jako - na nádoby 35 uzávěru. Funkce inovovaného systému je stejná s funkcí - systému původ ního, která je známa z odborné literatury, takže ji není účelné popisovat. Zato je ' nutné krátce vysvětlit funkci - hlavního inovačního prvku nového systému, jímž je zmíněný vodní uzávěr. V horní a spodní části výkresu je nakreslen vodní uzávěr při normálním či bezporuchovém - provozu bloku. Ve střední části výkresu je znázorněn stav vodního uzávěru po první etapě - havárie na - primárním okruhu. Během normálního provozu bloku prakticky - neexistují rozdíly tlaků mezi prvním prostorem 2 a druhým prostorem 9. Přitom 'je jak ve žlabech 11- tak v nádobách 35 uzávěrů normální ' stav vody, při kterém jsou potrubí 34 uzávěru vyplněna vzduchem. Krátce po vzniku havárie začne proudit směs vzduchu a uvolněné - vodní páry - do šachty 8, ve které rychle roste tlak. Vzápětí dojde k vlastní barbotáži parovzdušné směsi ve vodě, nacházející se ve žlabech 11. Pára ve vodě- kondenzuje a vzduch s nepatrnou časovou prodlevou začne proudit do potrubí 34 uzávěru a dále, po proražení nízké- vodní ' vrstvy v nádobě 35 uzávěru, do druhého ' prostoru 9, ve ' kterém tím vzrůstá tlak. Po vyrovnání tlaků se začne - - vlivem kondenzace páry - - uvnitř prvního prostoru 2 rychle snižovat tlak, což vede k vylití či vysání vody ze žlabů 11 do - prvního -' prostoru 2 a samozřejmě i k nasátí vody z- nádob 35 uzávěrů do svislých úseků potrubí 34 uzávěrů. Je evidentní, že nesmí - dojít k zpětnému průrazu vodního uzávěru. Triviální podmínku vyjadřují - naznačené relace - výškového rozdílu hladin v potrubí 34 uzávěru a v nádobě 35 - uzávěru vůči délce vertikálního úseku potrubí- 34 uzávěru. Tento úsek musí být vždy o něco větší než výška H odpovídající maximálnímu rozdílu tlaků ΔΡ mezi druhým prostorem 9 a prvním prostorem 2 v průběhu celé havárie. ' Pokud jde o gravitační výtok vody z gravitační nádrže 37 spojovacím - potrubím 28 do již neznázorněných sprch, dochází k němu při otevření samočinné uzavírací armatury ' 29 servomotorem 33, pro který spouštěcím impulzem pro otevření je + P, tj. - zadaná hodnota tlaku ve druhém prostoru 9 a spouštěcím impulzem pro uzavření —-H, tj. zadaná- hodnota spodní hladiny vody uvnitř gravitační nádrže 37. Je zřejmé, že uzavírání výtoku lze řešit, respektive zálohovat, i dosednutím již neznázorněného plováku na výtokové hrdlo v gravitační nádrži 37.The attached drawing shows schematically the most important equipment of the end part of the innovated barbotage vacuum system of locating accidents, which can - in the context of - increasing radiation safety - equip new dual-circuit nuclear power plants with water reactors. In the drawing, at the same time, the disposition arrangement of the end part of the system, which as a whole is enclosed in a hermetically-sealed package 1, is also indicated, in which the first space 2, the end part of which is a shaft, The second space 9, which is usually vertically divided. In the shaft 8, there is a baffle capacitor consisting essentially of troughs 11 filled with water and cabinets 13, the space defined by them having an asymmetric water seal formed from the closure conduit 34 in place of the previously used check valves. a closure container 35 which is also filled with water. Although all water closures are already located in the second compartment 9, i.e. in the air traps, or in the localized gas storage tanks, they themselves constitute the actual boundary between the first compartment 2 and the shaft 8 and the second compartment 9 respectively. The shutters are filled and replenished with water from the gravity tank 37, located on the top floor - second space -9, by means of a replenishment pipe 38 in which the automatic float valves 36 are installed. a shower system located in the - not already depicted - part of the first compartment 2 by means of a connecting pipe 28 in which there is an automatic shut-off valve 29, which is actuated by a servomotor 33, and it is also no longer - depicted - in a manner similar to that of the closure containers 35. The function of the innovated system is the same as that of the original system, which is known from the literature, so it is not expedient to describe it. On the other hand, it is necessary to briefly explain the function - the main innovative element of the new system, namely the water seal. In the upper and lower part of the drawing, a water seal is drawn during normal or trouble-free operation of the block. The middle part of the drawing shows the state of the water seal after the first stage - accident on the primary circuit. During normal operation of the block, there are practically no pressure differences between the first space 2 and the second space 9. In this case, both the gutters 11 and the container vessels 35 are in a normal state of water in which the conduit 34 is filled with air. Shortly after the accident, a mixture of air and released - water vapor - begins to flow into the shaft 8, in which the pressure rises rapidly. The vapor in the water condenses and the air begins to flow into the shutter conduit 34 after a slight delay, and further, after the low-water layer has been pierced in the shutter vessel 35, to the other. The space 9 in which the pressure increases. After pressure equalization, - due to the steam condensation - within the first chamber 2, the pressure decreases rapidly, leading to spilling or suction of the water from the troughs 11 into the first chamber 2 and, of course, to sucking water from the shutter containers 35 into vertical sections pipe 34 caps. It is evident that the water seal must not be re-penetrated. The trivial condition is expressed by the indicated relation - the height difference of the levels in the closure pipe 34 and in the closure vessel 35 relative to the length of the vertical section of the closure pipe 34. This section must always be slightly greater than the height H corresponding to the maximum pressure difference ΔΡ between the second compartment 9 and the first compartment 2 during the entire accident. As for the gravity flow of water from the gravity tank 37 through the connecting line 28 to showers (not shown), this occurs when the automatic shut-off valve 29 is opened by a servomotor 33 for which the opening impulse is + P, i.e. It is evident that the closing of the spout can be solved or backed up, even by contacting the float (not shown) on the spout in the gravitational tank 37.

Předběžné aplikace ' - vynálezu se týkají konkrétního projektu barbotážně vakuového systému lokalizace havárií u bloků - s -vodovodními reaktory o jednotkovém tepelném výkonu -1375 MW, V průběhu projektové havárie činí maximální rozdíl- tlaků mezi oběma hermetickými prostory - přibližně 0,11 MPa, čemuž- odpovídá konstrukční výška potrubí uzávěru cca 12 m. -Dosavadní - dispozice dvanáctipatrového uspořádání barbotážního kondenzátoru s výškou roztečí žlabů 3,15 m zůstává zachována. Druhý - prostor je účelné ' rozdělit . - výškově na 3 - oddělené lo210463 kalizační plynojemy, takže každý z nich je pro 4 patra žlabů barbotážního kondenzátoru, což už vyhovuje výškovým nárokům vodních uzávěrů. Je zřejmé, že pro dispoziční výškové uvolnění je možné například instalovat každou nádobu uzávěru v druhém prostoru o jedno podlaží níže, přičemž je nutné buď uzavřené provedení nádob uzávýrů a jejich odvzdušnění do nejbližšího vyššího lokalizačního plynojemu, nebo pro-Preliminary applications of the invention relate to a particular project of a barbotage vacuum system for locating accidents in units with water-water reactors with a unit heat output of -1375 MW. During the design accident, the maximum differential pressure between the two hermetic spaces is approximately 0.11 MPa. - corresponds to the construction height of the closure piping approx. 12 m. - Existing - layout of the twelve-storey arrangement of the barbotage condenser with the channel spacing height of 3.15 m remains unchanged. The second - space is expedient 'to divide. - in height, on 3 - separated lo210463 gas calorific tanks, so each of them is for 4 levels of condenser gutter trays, which already meets the height requirements of water closures. Obviously, for the height release, it is possible, for example, to install each closure container in the second compartment one floor below, either requiring a closed closure container and venting it to the nearest higher localization gas tank or

Claims

Subject

Barbotage vacuum system for locating accidents in a nuclear power plant with a water reactor according to the author's certificate No. 177368, characterized in that asymmetric unidirectional, ie back high-pressure, impermeable water closures consisting of piping (34) are installed inside or in front of the second space (9). shutters and shutter containers (35) which are connected via a float valve (36) via a replenishment line (38) to the gravity connection of the floor of the second space, as indicated in the upper and lower parts of the drawing.

It can be assumed that after a simple correction of existing projects, the innovations of the barbotage vacuum system of localization of accidents will have a chance of rapid implementation not only in CSSR, but also in other countries in which construction of the respective nuclear power plants is in progress or under preparation.

OF THE INVENTION holds (37), which is further connected, on the one hand through the automatic shut-off fitting (29) of the connecting pipe (28), to the showers installed in the first compartment (2) and to the troughs (11). wherein the accessories requiring inspection and maintenance, in particular the automatic shut-off valve (29) and the automatic float valves (36), are located in the second compartment (9).