DD301608A7 - Anordnung fuer die steuerung von schnellschliessenden armaturen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Steuerung von schnellschließenden Armaturen (SSA) ohne Eigenmedium. Insbesondere ist sie zur Schnellabschaltung havarierter Dampferzeugerschleifen (Dampfleitungen) für Kernkraftwerksblöcke vom Typ WWER 440 und WWER 1000 anwendbar. Ziel und Aufgabe bestehen in der Erhöhung der Sicherheitsfunktion der schnellschließenden Armatur. Dies wird durch eine neuartige Umbindung der Fremddampfeinspeisungen der bekannten SSA realisiert. Einerseits wird die Fremddampfeinspeisung mit den Absperrventilen AV 1.1 und AV 1.2 in den Deckel des oberen Zylinderraumes der SSA eingebunden und andererseits die Fremddampfeinspeisung mit den Absperrventilen AV 2.1 und AV 2.2 in die Entspannungsleitung zwischen Absperrventil 5.1 und dem Motorventil 5.2 (Modact-Antrieb) angeordnet. Fig. 1{Steuerung; schnellschließende Armaturen; Fremddampfeinspeisung; Sicherheitssteuerraum; Zylinderraum; Doppelkolbenantrieb; Absperrventil; Entspannungsleitung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Steuerung von schnellrchließenden Armaturen ohne Eigenmedium. Insbesondere ist sie anwendbar zur Verbesserung der mechanischen Unverletztheit der Sicherheitseinrichtung „Schnellschließende eigeninediumgesteuerte Absperrarmatur", bezeichnet als Schnellschlußschieber, welcher zur Schnellabschaltung havarierter Dampferzeugerschleifen (Dampfleitungen) für Kernkraftwerksblöcke vom Typ WWER440 und WWER1000 zum Einsatz kommt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In jedem Kraftwerksblock des Typs WWER440 ist zur Beherrschung der Sonderbetriebsfälle der Einsatz von 6 schnellschließenden eigenmediumgesteuerten Absperi armaturen (SSA), jeweils in jeder vom Dampferzeuger kommenden Frischdampfleitung eine SSA, vorgesehen.

Die bekannte SSA besteht dabei aus einem Differentialkolben, zwei Sicherheitssteuerräumen, einem oberen Zylind6rraum sowie entsprechenden Fremddampfeinspeisungsleitungen mit Absperrventilen und Motorventilen. Darüber hinaus ist ein Sicherheitssteuerkreis, bestehend aus einem Hauptsteuerventil und einem Vormagnetisierventil vorgesehen. Für die Bestätigung dieser Arma'.uren ist die in der Frischdampfleitung vorhandene gespeicherte Energie des Dampfes, welche im Arbeitszylinder des Doppelkolbenantriebes einen Speicher aufbaut, vorgesehen. Die SSA besitzt die Aufgaben, als Sicherheitseinrichtung zu fungieren (Schnellschluß), das technologische Auf- und Zufahren als Absperreinrichtung auszuführen und beim Stillstand des KKW-Blockes mit einer Fremddampfquelle die Umschaltungen für das Abkühlregimen zu sichern. Diese Umschaltungen beinhalten das Auf- und Zufahren der SSA mittels 0,9 MPa Dampf, welche durch Anschlüsse mit den Absperrventilen AV 2.1 und AV 2.2 an dem unteren Sicherheitssteuerraum 1 und den Absperrventilen AV 1.1 und AV 1.2 an dem oberen Sicherheitssteuerraum 2 realisierbar sind.

Di3 Sicherheitsanforderungen an nuklearen Systemen erfordern eine hohe innere Funktionssicherheit der eingesetzten Aggregate und Baugruppen.

Mechanische Störungen, die eine Beeinträchtigung der Sicherheitsfunktionen der SSA zur Folge haben, müssen unbedingt ausgeschlossen werden. Dazu gehört, daß die vorhandenen Drücke in den Sicherheitssteuerräumen nicht durch Leckagen oder mechanische Störungen an den Rohrleitungen abgesenkt werden dürfen. Eine Druckabsenkung im Sicherheitsteuerraum 2 würde bei der bekannten SSA die Sicherheitsfunktion durch die Reduzierung der Speicherenergie einschränken bzw. beim Abriß der Rohrleitung diese Funktion außer Kraft setzen. Damit können die erforderlichen Absperrungen im Frischdampfsystem im Anforderungfall nicht erfüllt werden, und die dabei auftretenden hohen Temperaturgradienten im Primärkreislauf, als Folge einer ungebremsten Entspannung, gefährden die Sicherheit des Reaktordruckgefäßes. Bei einem Leck oder einem abriß der unteren Leitung im Sicherheitssteuerraum 1 erfolgt ein Zufahren der SSA, ohne daß eine Anforderung vorliegt. Die Stillsetzung des KKW-Blockes ist die Folge. Weiterhin ist entsprechend den Bedingungen des sicheren Betriebes die Stillsetzung der betroffenen Schleife sofort vorzunehmen.

Aus der DE-OS 2 201 228 ist ein steuerbares Ventil, insbesondere Schnellschlußventil für den Reaktorkreislauf von Kernkraftwerken, mit einem zweiseitig beaufschlagbaren Ventilkolben, der einem im Ventilgehäuse ausgebildeten Zylinder in eine erste und eine zweite Zylinderkammer unterteilt und mit einem Schließteil des Ventils verbunden ist, bekannt. Ein in der ersten Zylinderkammer herrschender Druck beaufschlagt das Ventil in Schließrichtung, u.id ein in der zweiten Zylinderkammer herrschender Druck beaufschlagt das Ventil in Öffnungsrichtung. Beide Zylinderkammern sind über Verbindungsleitungen mit dem eingangsseitigen Teil der Ventilkammer und einem steuerbaren Druckentlastungsventil verbunden. Dieses bekannte Ventil erfüllt nicht die Anforderungen für einen analogen Einsatz im Kernkraftwerk.

Eine kompatible Lösung mit dem Einsatz einer Feder gemäß DE-OS 2 201228 im Sinne geltender KKW-Vorschriften für sicherheitsrelevante Anlagen muß abgelehnt werden. Außerdem fehlen bei dem o.g. Ventil wesentlich multifache Einsatzvarianten, besonders Betriebsfunktionen, gegenüber der Schnellschlußarmatur (SSA), die in Kernkraftwerken benötigt wird. Weiterhin ist die hoho Funktionssicherkeit (Schnellschluß) der SSA, welche badingt durch die konstruktive Gestaltung des geschlossenen und nicht durch Fehler (verdeckter bzw. offener Fehler) zur Entspannung führenden Druckspeichers erreicht wird, beim sK-uerbaren Ventil-Schnollschlußventil gemäß DE-OS 2201 228 nicht gewährleistet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in einer Erhöhung des Sicherheitsfunktion der SSA und somit in der Gewährleistung der nuklearen Sicherheit der KKW-Blöcke.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Unter den Bedingungen von Frischdampfleitungsabrissen und den dabei entstehenden Impuls- und Reaktivwirkungen der Leitungen mit Nennweiten von 450 mm und ausströmenden Dampfmengen von 1600 t/h bis max. 2850 t/h sind entscheidende mechanische Zerstörungen im Bereich der Frischdampfleitungen möglich, die besonders Leitungen kleiner Nennweiten betreffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sichorheitssteuerräume der SSA von Störungsquellen zu befreien, um somit die Sicherheitsfunktion dar SSA zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fremddampfeinspeisung 4 mit den Absperrventilen AV 1.1. und AV 1.2. in den Deckel des oberen Zylinderraumes 3 eingebunden wird. Dabei ist die Einbindung so zu realisieren, daß in der oberen Endlage des Doppelkolbenantriebes der SSA eine Beaufschlagung des kleinen Kolbens des Differentialkolbens im oberen Zylinderraum 3 mit 0,9 MPa Dampf möglich ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Reduzierung der Anschlüsse am Sicherheitssteuerraum 1 durch die Entfernung des Stutzens der Fremddampfeinspeisung 5 mit den Absperrventilen AV 2.1. und AV 2.2 dadurch realisiert, daß diese Fremddampfeinspeisung 5 die Entspannungsleitung zwischen dem Absperrventil AV 5.1.

und dem Motorventil MV 5.2. (Modact-Antrieb) eingebunden wird.

Mit der erfindungsgemäßen Entfernung der Fremddampfeinspeisung 4 aus dem Sicherheitssteuerraum 2 wird die Unverletzlichkeit der SSA für die Sicherheitsschaltung wesentlich erhöht. Es gibt keine Anschlüsse mehr, die mechanisch durch äußere Krafteinwirkung zerstört werden und eine Außerkraftsetzung der Sicherheitsfunktion der SSA durch Druckabbau im oberen Sicherheitssteuerraum 2 ergeben.

Die erfindungsgemäße Umbindung des 0,9-MPa-Dampfanschlusses von dem separaten Stutzen des Sicherheitssteuerraumes 1 in die Entspannungsleitung zwischen dem Absperrventil AV 5.1. und dem Motorventil MV 5.2. (Modact-Antrieb! bedeutet eine Reduzierung eines externen Anschlusses, der eine zusätzliche Gefahrenquelle für das ungewollte Absteuern oder die u ngewollte Auslösung eines Schnellschlusses bei Undichtigkeiten oder Abriß einer Rohrleitung auslöst. Die Abschaltung des KKW-Blockes wird somit unterbunden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird gewährleistet, daß der obere Zylinderraum 3 der schnellschließenden Armatur zum Zufahren der Armatur im Stillstandsregime verwendet wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Ausführungsbc'soiels näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: schematische Darstellung der S3A gemäß dem Stand der Technik Fig. 2: schematische Darstellung der erfiii lungsgemäßen Lösung der SSA.

Die schnellschließende Absperrarmatur besitzt im wesentlichen drei Funktionen:

Einerseits bewirkt sie die schnellwirkende Absperrung durch eine Schnellschluß-Wirkung mittels Energiespeicher des Dampfsystems und den zugeordneten Auslöseelementen; andererseits ermöglicht sie das langsame technologische Auf- und Zufahren im Betriebsprozeß mit Eigenmedium der Hauptdampfleitung. Darüber hinaus gewährleistet sie das langsame Auf- und Zufahren bei druckloser Hauptdampfleitung mittels einer Fremddampfquelle oder andere Medien (Stickstoff) mit ρ = 0,9MPa.

Funktionsweise

Der Sicherheitssteuerraum 1 und der Sicherheitsstcierraum 2 werden mit Druck aufgefüllt. Die SSA wird danach in die „Auf-Stellung gefahren. M't der Auslösung des Schnellschlusses wird über das geöffnete Vormagnetisierventil 8 der Steuerdruck auf das Hauptsteuerventil 7 geschaltet, und das Hauptsteuerventil 7 öffnet die Entspannungsleitung in die Atmosphäre.

Der spontane Druckabbau im Sicherheitssteuerraum 1 führt zu dem Schließprozeß durch die entstandene Druckdifferenz über den großen Kolben dos Differentialkolbens 9. Diese Schaltung ist für den Havariefall vorgesehen, welcher beim Abriß einer Hauptdampfleituncj (DN 450) vorhanden ist. Zur Vermeidung der Sprödbruchgefahr am Reaktordruckgefäß muß diese Schaltung unbedingt, auch unter den Bedingungen zusätzlicher mechanischer Kräfteeinwirkung auf die Armatur, mit den verletzbaren äußeren Leitungen gesichert sein. Dies ist durch das Umverlegcn der Fremddampfeinspeisung 4 vom Sicherheitsstöuerraum 2 in den Deckel des oberen Zylinderraumes 3 gegeben. Ein Abriß dieser Fremddampfleitung 4 vom ursprünglichen Einbindeort 11 würde zu einer Entspannung des Sicherheitssteuerraunies 2 beim Versagen der Rückschlagklappe 13 führen. Trotz einer 3fachen unabhängigen Auslegung des Sicherheitssteuerkreisos, gebildet aus dem Hauptsteuerventil 7 und dem Vormagnetisierventil 8, ist die Abhängigkeit der Wirksamkeit von der Rückschlagklappe 13 eine Schwachstelle im System, die nicht den hohen Anforderungen an sicherheitsrelevante Systeme gerecht wird. Bei einem Abriß der Fremddampfleitung 4 in der erfindungsgemäßen Einbindung im oberen Zylinderraum 3 gibt es keine Rückwirkungen, da dieser Raum 3 entspannt ist und über eine geringe Öffnung eines Drosseventils dem atmosphärischen Druck entspricht. Die Zuordnungsänderung der Einspeisung des 0,9-MPa-Fremddampfos vom Einbindestutzen 12 auf die Entspannungsleitung zwischen dem Absperrventil AV 5.1. und dem Motorventil MV 5.2. schafft die Sicherheit, daß bei Undichtigkeiten größeren Umfanges keine unbeabsichtigte Absperrung eines Dampferzeugers bei voller Blockleistung Im^ = 452t/h) erfolgt. Auch hier werden die Sicherheitsbedürfnisse wesentlich durch die Umbindung sowie die Beseitigung eines separaten Stutzens erhöht. Gleichsam wird erfinclungsgomäß die Ausbildung aller Anschlüsse statt als Flanschverbindung an die SSA von den Steuorleitungen als Einschweißstutzen vorgesehen.

Die Einbindung der Fremddampfleitung 4 in den Deckel des oberen Zylinderraumes 3 ermöglicht eine sichere Stellbewegung mit dom kleinen Kolben des Differentialkolbens 10. Um den Dampf mit einem Druck von ρ = 0,9 MPa aufzuschalten, werden die Absperrventile AV 1.1. und AV 1.2. geöffnet.

Die Fremddampfeinspeisung 5 für das Auffahren der SSA mittels 0,9MPa Fremddampf bei drucklosen Hauptde mpfleitungan wird im Sicherheitssteuerraum 1 beibehalten und durch die Nutzung des Stutzens der Modact-Antrieb-Armatur 6 störsich ir. Das Fahrregimo über die Absperrventile AV 2.1. und AV 2.2, welche im geöffneten Zustand den 0,9-MPa-Dampf auf den Sicherheitssteuerraum 1 aufschalten, bleibt unverändert. Es muß lediglich beim geschlossenem Absperrventil AV 5.1. die Modact-Antrieb-Armatur 6 MV 5.2. zusätzlich geöffnet werden.

In Betracht gezogene Druckschrift: DE-OS 2201 228

Claims (2)

1. Anordnung für die Steuerung von schnellschließenden Armaturen, deren Stellantrieb einen Doppelkolben besitzt, wobei der Raum unterhalb des unteren Kolbens mit Fremddampf über eine erste Fremddampfeinspeisung mit in Reihe geschalteten Absperrventilen AV 2.1 und AV 2.2 beaufschlagt werden kann und über eine Entspannungsleitung mit einem Motorventil 5.2 und einem Absperrventil 5.1 und über eine im Gehäuse geführte Leitung mit Rückschlagventil mit dem Raum zwischen den Kolben verbunden ist, der Doppelkolben in Schließrichtung über eine zweite Fremddampfeinspeisung mit in Reihe geschalteten Absperrventilen AV 1.1 und AV 1.2 mit Fremddarnpfdruck beaufschlagt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fremddampfeinspeisung in den Raum über den oberen Kolben mündet und die erste Fremddampfeinspeisung in die Entspannungsleitung zwischen dem Absperrventil 5.1 und dem Motorventil 5.2 eingebunden ist.

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2. 2 Seiten Zeichnungen