CS211658B1

CS211658B1 - Volume compensator

Info

Publication number: CS211658B1
Application number: CS80287A
Authority: CS
Inventors: Dalibor Sykora
Original assignee: Dalibor Sykora
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1982-02-26

Description

Šité technologické nátrúbky, tj. nátrubek vstřiku vody a nátrubek tlakového pojištěni kompenzátoru objemu, respektive celého primárního okruhu. Princip funkce tohoto zařízení vyžaduje vytvoření a udržování horkého místa, tj. stavu sytosti dvoufázové směsi voda-pára ve vnitřním prostoru kompenzátoru objemu. Potřebný tlak je vyvolán stupňové regulovaným zapínáním a vypínáním elektroohřívačů. Je-li potřebné tlak rychle snížit, vstřikuje se tlaková voda ze studené větve primárního okruhu do parního prostoru kompenzátoru objemu. V těch případech,kdy dochází k nadměrnému růstu tlaku v kompenzátoru objemu, otevírají se postupně dva pojistné systémy napojené na nátrubek tlakového pojištění. Výstup média z odpovídajících pojistných ventilů je zaveden do nízkotlaké barbotážní nádrže. Všechny doposud provozované kompenzátory objemu úspěšně plní řadu provozních požadavků vyplývajících z víceméně normálních provozních režimů předpokládaných projektem odpovídající jaderné elektrárny. Tyto kompenzátory objemu však mohou funkčně zcela selhat při poruchových až havarijních režimech nadprojektového charakteru, tj. při provozních stavech, které projekt nepředpokládal a které se,jak ukazuje zahraniční zkušenost, nedájí vyloučit. Ztráta funkce kompenzátoru objemu nastane zejména při havarijním přeplnění primárního okruhu tlakovou vodou, při kterém zanikne pružný polštář v kompenzátoru objemu. Tato skutečnost je velkou nevýhodou dosavadních kompenzátorů objemu, která se velmi nepříznivě promítá do složité havarijní provozní problematiky primárního okruhu, respektive do provozní spolehlivosti a bezpečnosti celé jaderné elektrárny.Sewn technological sleeves, ie the water injection sleeve and the pressure insurance sleeve, respectively the volume compensator or the entire primary circuit. The principle of operation of this device requires the creation and maintenance of a hot spot, i.e., the saturation state of the two-phase water-steam mixture in the interior of the volume compensator. The required pressure is generated by the step-controlled switching on and off of the electric heaters. If the pressure needs to be reduced quickly, pressurized water is injected from the cold branch of the primary circuit into the vapor space of the volume compensator. In those cases where there is an excessive pressure build-up in the volume compensator, two safety systems connected gradually to the nozzle of the pressure insurance are gradually opened. The medium outlet from the corresponding safety valves is introduced into the low pressure barbotage tank. All the volume compensators operated so far successfully meet a number of operational requirements resulting from the more or less normal operating modes envisaged by the design of the corresponding nuclear power plant. However, these volume compensators may fail completely in failure-to-emergency modes of extra-project nature, ie in operating conditions that were not anticipated by the project and which, as foreign experience shows, cannot be excluded. The loss of the function of the volume compensator occurs especially in case of an emergency overfilling of the primary circuit with pressurized water, during which the flexible cushion in the volume compensator ceases. This fact is a big disadvantage of the existing volume compensators, which is very unfavorably reflected in the complex emergency operation problems of the primary circuit, or in the operational reliability and safety of the whole nuclear power plant.

Výše uvedenou nevýhodu odstraňuje chráněná jednoduchá konstrukční úprava kompenzátoru objemu podle tohoto vynálezu spočívajícího v tom, že horní dno kompenzátoru objemu , respektive jeho nátrubek tlakového pojištění jsou opatřeny vnitřní navazující tenkostěnnou trubkou, jejíž spodní konec je nad nejvyšší možnou hladinou vody vyskytující se v kompenzátoru objemu při různých normálních provozních režimech jaderné elektrárny, přičemž horní konec této tenkostěnné trubky je' pevně a těsně připojen ke vstupu nátrubku tlakového pojištěni, respektive k hornímu*dnu.The aforementioned disadvantage is overcome by the protected simple design of the volume compensator according to the invention, characterized in that the upper bottom of the volume compensator or its pressure sleeve are provided with an inner connecting thin-walled tube whose lower end is above the highest possible water level different normal operating modes of the nuclear power plant, the upper end of the thin-walled tube being rigidly and tightly connected to the inlet of the pressure-protection sleeve and the upper bottom, respectively.

Charakteristikou technického pokroku mimo odstranění výše uvedené nevýhody zde jsou i tyto další výhody získané navrženou instalací tenkostěnné trubky do kompenzátoru objemu. Za prvé, provozuschopnost primárního okruhu podmíněná jeho měkkostí jé i během odpovídajících poruchových a havarijních režimů plně zajištěna upraveným kompenzátorem objemu, tedy zařízením k tomu speciálně určeným. Za druhé, přídavný element,jímž je předmětná trubka, je naprosto statický a tedy zcela pasivně fungující konstrukční prvek, čímž se zachovává původní spolehlivost nadřazeného zařízení a systému. Za třetí, možnost a to i dodatečné instalace tenkostěnné trubky je velmi snadná. Za čtvrté, životnost přídavné trubky bude zřejmě vysoká, nebol jde o tenkostěnný tlakem nenamáhaný konstrukční prvek, který je za provozu občas vystaven jen sprchovému ostřiku vodou o teplotě přibližně 270 až 290 °C, která se odebírá ve výtlaku hlavního cirkulačního čerpadla.In addition to eliminating the above-mentioned disadvantage, technical advances are also characterized by these additional advantages obtained by the proposed installation of a thin-walled pipe into the volume compensator. Firstly, the operability of the primary circuit, due to its softness, is fully ensured during the corresponding failure and emergency modes by a modified volume compensator, a device specially designed for this purpose. Secondly, the additional element, which is the pipe in question, is a completely static and thus completely passively functioning component, thereby maintaining the original reliability of the master device and system. Thirdly, the possibility even of retrofitting a thin-walled pipe is very easy. Fourth, the service life of the auxiliary pipe is likely to be high, since it is not a thin-walled, stress-free structural element which is occasionally exposed only to the spray of water at a temperature of approximately 270 to 290 ° C, which is taken from the main circulation pump.

Na přiložených výkresech jsou znázorněny dvě varianty chráněné konstrukční úpravy kompenzátoru objemu, kde na obr. t je varianta s tenkostěnnou trubkou větší světlosti, zatímco na olir. 2 je varianta s tenkostěnnou trubkou o stejné světlosti, jakou má nátrubek tlakového pojištění. Na obr, 1 je nakreslen částečný svislý řež horním dnem J kompenzátoru objemu v místě, kde je situován nátrubek 2 tlakového pojištění. Mezi nátrubek 2 tlakového pojištění a již neznázorněná navazující vnější potrubí je vložen austenitický nástavec J, který je přivařen k vlastnímu nátrubku 2 tlakového pojištění prostřednictvím austenitického návaru 2· Uvnitř nátrubku 2 tlakového pojištěni je vložena austenitická košilka J, která je svařena nahoře s austenitickým nástavcem J a dole s návarovou vrstvou 6. · *The accompanying drawings show two variants of the protected design of the volume compensator, where in FIG. 2 is a variant with a thin-walled pipe of the same diameter as the pressure-protection sleeve. FIG. 1 shows a partial vertical section through the upper bottom J of the volume compensator at the location where the pressure locking sleeve 2 is situated. Austenitic nozzle J, which is welded to the pressure sleeve 2 by means of an austenitic weld deposit 2, is inserted between the pressure-protection sleeve 2 and the adjacent external piping (not shown). and bottom with weld overlay 6. · *

Potud se popis týká stávajících provedení předmětného detailu kompenzátoru objemu.Thus, the description relates to existing embodiments of the present detail of the volume compensator.

Dle obr. 1 navržená úprava tohoto konstrukčního uzlu spočívá v tom, že k návarové vrstvě je přivařena tenkostěnná .trubka 2, případně i s výztuhami 8, jejíž spodní konec se nachází nad nejvyšší možnou hladinou vody, označenou híAX , vyskytující se v kompenzátoru objemu v průběhu různých normálních provozních režimů. Účelem instalace a výsledkem funkce tenkostěnné trubky £ je zachování sice zmeněeného, ale prakticky srovnatelně velkého pružného polštáře uvnitř primárního okruhu během jeho poruchových a havarijních provozních stavů. Je evidentní, že havarijní průtok dvoufázové směsi, respektive kapalné fáze teplonosného média tenkostěnnou trubkou £, jakož i již neznázorněným pojistným ústrojím, může nastat jen při současné existenci odpovídajícího přeplnění kompenzátoru objemu vodou a překročení otevíracího tlaku pojistných ventilů. Na obr. 2 je znázorněn a shodně označen tentýž konstrukční uzel kompenzátoru objemu. Rozdíl oproti obr. 1 je dán tím, že je zde použita tenkostěnná trubka £ o stejném vnitřním průměru a přibližně stejném vnějším průměru., jako má austenitická košilka £, s níž je tenkostěnná trubka £ buá svařena, nebo společně vyrobena z jednoho kusu nerezové trubky, což je znázorněno právě na obr. 2. Relativní výhody a nevýhody obou předložených řešení jsou zřejmé a vychází hlavně z porovnání jednak spolehlivosti upevnění tenkostěnné trubky £, jednak průtočných rychlostí médií v nich proudících při abnormálním provozu bloku.According to FIG. 1, the proposed modification of this construction node consists in that a thin-walled tube 2, possibly with stiffeners 8, is welded to the overlay layer, the lower end of which is above the highest possible water level, different normal operating modes. The purpose of the installation and the result of the function of the thin-walled tube 6 is to maintain a altered but practically comparable resilient cushion within the primary circuit during its failure and emergency operating conditions. It is evident that the emergency flow of the two-phase mixture or the liquid phase of the heat transfer medium through the thin-walled tube 6 as well as the safety device (not shown) can only occur if there is adequate overflow of the volume compensator with water and exceeded the opening pressure of the safety valves. In Fig. 2, the same design node of the volume compensator is shown and identically identified. The difference from FIG. 1 is that a thin-walled tube 6 of the same inner diameter and approximately the same outer diameter is used as the austenitic shirt 6 with which the thin-walled tube 6 is either welded or jointly made of one piece of stainless steel tube. The relative advantages and disadvantages of both of the present solutions are obvious and are based primarily on a comparison of the reliability of the fixing of the thin-walled tube 6 and the flow rates of the media flowing therein during abnormal block operation.

Konkrétní úvahy byly vztaženy ke kompenzátoru objemu pro blok standardní jaderné elektrárny s vodovodním reaktorem o tepelném výkonu 1 375 MW. Předmětný nátrubek tlakového pojištění má jmenovitou světlost 100 mm a je přivařen k hornímu dnu,jehož tloušlka je 160 mm. Na vnitřní straně dna je návarová vrstva o síle 9 mm, ke které se podle první varianty přivaří tenkostěnná trubka o jmenovité světlosti .200 mm. Délka této trubky bude odvozena od polohy maximální hladiny vody v’ kompenzátoru objemu, která ale nebyla v dostupných konstrukčních podkladech staršího data definována. Předběžně je délka tenkostěnné trubky v daném případě odhadnuta v rozmezí 2 až 3,5 m.Specific considerations were related to the volume compensator for a standard nuclear power plant with a water-reactor of 1,375 MW. The pressure sleeve in question has a nominal diameter of 100 mm and is welded to the upper bottom, which is 160 mm thick. On the inner side of the bottom there is a 9 mm thick overlay, to which, according to the first variant, a thin-walled tube with a nominal size of 200 mm is welded. The length of this pipe will be derived from the position of the maximum water level in the volume compensator, but this has not been defined in the available structural data of the earlier date. Preliminary, the length of the thin-walled tube in the present case is estimated to be in the range of 2 to 3.5 m.

Podle druhé varianty jde o tenkostěnnou trubku o vnitřním průměru 88 mm a o síle stěny 3 až 5 mm, která přechází v austenitiokou košilku o příslušných průměrech 88 mm a 98 mm. Nainstaluje-li se přímá tenkostěnná trubka, bude její poloha buá svislá,nebo mírně šikmá, v souladu s polohou nátrubku tlakového pojištění vůči hornímu dnu, respektive vůči svislé ose kompenzátoru objemu. Zbývá poznamenat, že pro dokonalé odv.zdušnění kompenzátoru objemu, například před jeho tlakovou zkouškou, je nutné odvést vzduch jak z vnitřního prostoru nátrubku tlakového pojištění, tak z vnějšího nejvyššího místa v kompenzátoru objemu, tj. z nátrubku tvořícího průlez, oož vede k přidání jedné odvzdušňovaoí armatury malé světlosti.According to a second variant, it is a thin-walled tube with an inner diameter of 88 mm and a wall thickness of 3 to 5 mm, which transforms into an austenitic shirt with respective diameters of 88 mm and 98 mm. If a straight thin-walled pipe is installed, its position will either be vertical or slightly oblique, in accordance with the position of the pressure-retaining sleeve relative to the upper bottom or to the vertical axis of the volume compensator. It remains to be noted that in order to completely vent the volume compensator, for example before its pressure test, air must be removed both from the interior of the pressure relief sleeve and from the outer highest point in the volume compensator, ie from the sleeve forming the manhole, one vent of a small diameter fitting.

Vzhledem k významu zachování pružného polštáře v kompenzátoru objemu při abnormálních provozních režimech v primárním okruhu, i vzhledem k extrémní jednoduchosti chráněné konstrukční úpravy lze předpokládat, že ve smyslu tohoto vynálezu inovovaný kompenzátor objemu najde uplatnění nejen u nových, ale dodatečně i u stávajících dvouokruhových ja- ’ děrných elektráren jak v ČSSR, tak i v zahraničí.Given the importance of maintaining a flexible cushion in the volume compensator under abnormal operating modes in the primary circuit, as well as the extreme simplicity of the protected design, it is anticipated that the inventive volume compensator will find application not only for new but additionally existing dual-circuit punch power plants both in Czechoslovakia and abroad.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

The volume compensator installed in the primary circuit of nuclear power plants with pressurized water or water reactors, respectively, to compensate for the temperature-volume changes in the heat transfer medium, characterized in that the upper bottom (1) of the volume compensator or its pressure sleeve (2) is provided with a thin-walled tube (7), the lower end of which is above the highest possible water level present in the volume compensator at various normal operating modes of the nuclear power plant, the upper cone of this flow tube (7) being firmly and tightly connected to the inlet of the pressure locking sleeve 12; or to the bottom (1).

2 drawings