DE10012554B4 - Safety container of a nuclear installation and method for pressure equalization between a condensation chamber and a pressure chamber of a nuclear installation - Google Patents
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Abstract
Sicherheitsbehälter (2) einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer (10) und mit einer im Normalbetrieb bis zu einer Füllstandshöhe (H) mit einem Kühlmittel gefüllten Kondensationskammer (5), die über eine einen siphonartigen Bereich (26) aufweisende Fluidleitung (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (20) über eine strömungstechnische Verbindung, insbesondere über zumindest eine Öffnung (32), mit dem Kühlmittel in der Kondensationskammer (6) verbunden ist.Security container (2) of a nuclear installation, in particular a boiling water reactor system, with a pressure chamber (10) and with a normal operation up to a level (H) filled with a coolant condensation chamber (5) via a siphon-like region (26) having fluid line (20) are interconnected, characterized in that the fluid line (20) via a fluidic connection, in particular via at least one opening (32), with the coolant in the condensation chamber (6) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsbehälter einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer und mit einer im Normalbetrieb bis zu einer Füllstandshöhe mit einem Kühlmittel gefüllten Kondensationskammer, die über eine einen siphonartigen Bereich aufweisende Fluidleitung miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft, weiterhin ein Verfahren zum Druckausgleich zwischen einer Kondensationskammer und einer Druckkammer einer solchen kerntechnischen Anlage.The invention relates to a security container of a nuclear plant, in particular a boiling water reactor plant, with a pressure chamber and with one in normal operation up to one Level height with a coolant filled Condensation chamber over a siphon-like region having fluid line with each other are connected. The invention further relates to a method for pressure equalization between a condensation chamber and a Pressure chamber of such a nuclear facility.
Ein Sicherheitsbehälter der
genannten Art ist beispielsweise bekannt aus der
Bei einer kerntechnischen Anlage zur Energieerzeugung, insbesondere bei einer Siedewasserreaktoranlage, ist ein Reaktordruckbehälter innerhalb eines Sicherheitsbehälters angeordnet. Der Sicherheitsbehälter dient zur Abschottung der sicherheitsrelevanten Bereiche zur Umgebung und ist Teil eines Sicherheitssystems.At a nuclear facility for power generation, in particular in a boiling water reactor plant, is a reactor pressure vessel inside a containment arranged. The security container serves to seal off the safety-related areas to the environment and is part of a security system.
Die Sicherheitsbestimmungen für eine derartige kerntechnische Anlage erfordern, dass im schlimmsten anzunehmenden Störfall die Auswirkungen des Störfalls auf den Bereich der Anlage beschränkt sein müssen. Um diese hohen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, ist unter anderem ein Kühlsystem vorgesehen, welches für alle Betriebszustände der Anlage sicherstellt, dass der Druck im Sicherheitsbehälter innerhalb zulässiger Grenzen bleibt, für die er ausgelegt ist. Druckänderungen im Sicherheitsbehälter resultieren beispielsweise aus einem Leck in einer Dampfleitung. Ein wesentliches Element zur Beherrschung eines solchen Störfalls ist die Kondensationskammer, die innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordnet ist. Dessen Innenraum oder Innenvolumen wird auch als Druckkammer bezeichnet. Die Kondensationskammer ist teilweise mit Kühlwasser gefüllt, in das Dampf zum Kondensieren aus der Druckkammer unter gewissen Betriebszuständen eingeleitet wird. Dadurch wird ein Überdruck in der Druckkammer reduziert.The safety regulations for such nuclear plant require that in the worst way accident the effects of the accident must be limited to the area of the plant. To meet these high security requirements to fulfill, is among other things a cooling system provided, which for all operating states The system ensures that the pressure in the containment is within permissible Borders stays, for which he is designed. pressure changes in the security container result, for example, from a leak in a steam line. An essential element for controlling such an accident is the Condensation chamber, which is located inside the containment is. Its interior or interior volume is also called a pressure chamber designated. The condensation chamber is partly with cooling water filled, into the steam to condense out of the pressure chamber under certain operating conditions is initiated. This creates an overpressure in the pressure chamber reduced.
Bei Auftreten eines Unterdrucks in der Druckkammer ist aus sicherheitstechnischen Gründen ein Druckausgleich zwischen der Druckkammer und der Kondensationskammer von Vorteil, da die Wand zwischen den Kammern lediglich für ein bestimmtes Druckgefälle ausgebildet ist.If a negative pressure occurs in the pressure chamber is for safety reasons Pressure equalization between the pressure chamber and the condensation chamber advantageous because the wall between the chambers only for a particular pressure drop is trained.
Eine Möglichkeit zum Druckausgleich liegt in der Anordnung einer Rückschlagklappe in der Wand zwischen den beiden Kammern. Bei Übersteigen eines definierten Druckgefälles gibt die Rückschlagklappe einen Strömungsweg von der Kondensationskammer zur Druckkammer frei. Sobald der Druck ausgeglichen ist, schließt die Klappe den Strömungsweg. Dabei besteht allerdings die Gefahr, dass sich auf der Dichtfläche der Rückschlagklappe Fremdpartikel ansammeln, so dass ein Leckage zwischen der Druck- und der Kondensationskammer gebildet ist. Eine solche Leckage beeinträchtigt jedoch die Wirkungsweise des Druckabbausystems.A way to equalize pressure lies in the arrangement of a non-return valve in the wall between the two chambers. When exceeding a defined pressure drop gives the check valve a flow path from the condensation chamber to the pressure chamber free. Once the pressure is balanced is, closes the flap the flow path. However, there is a risk that on the sealing surface of the check valve Accumulate foreign particles so that leakage between the pressure and the condensation chamber is formed. However, such leakage affects the mode of action of the pressure reduction system.
Bei modernen Siedewasserreaktortypen, beispielsweise
bei dem SWR
Bei dem aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine sichere Funktion des Sicherheitssystems einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, zu gewährleisten.The invention is based, with simple means a secure operation of the security system nuclear plant, in particular a boiling water reactor plant, to ensure.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Sicherheitsbehälter der oben genannten Art, bei dem die Fluidleitung über eine strömungstechnische Verbindung, insbesondere über zumindest eine Öffnung, mit dem Kühlmittel in der Kondensationskammer verbunden ist.The object is according to the invention solved through a security container the above-mentioned type in which the fluid line via a fluidic Compound, in particular over at least an opening, with the coolant is connected in the condensation chamber.
Im normalen Betriebszustand ist die Fluidleitung zumindest teilweise mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, angefüllt, so dass der von ihr gebildete Strömungsweg aufgrund der siphonartigen oder u-förmigen Ausgestaltung verschlossen ist. Bei Übersteigen einer bestimmten Druckdifferenz zwischen Kondensationskammer und Druckkammer wird das Kühlmittel aus der Fluidleitung herausgepresst, so dass zwischen den beiden Kammern ein Druckausgleich stattfinden kann. Der entscheidende Vorteil einer derartigen Verbindung zwischen den beiden Kammern ist darin zu sehen, dass im normalen Betriebszustand durch das Kühlmittel der Strömungsweg absolut dicht verschlossen ist. Somit treten zwischen den beiden Kammern keine Leckageströme auf, die die Funktionsfähigkeit eines Druckabbausystems der Anlage beeinträchtigen können.In the normal operating state, the fluid line is at least partially filled with a coolant, in particular water, so that the flow path formed by it is closed due to the siphon-like or U-shaped configuration. When a certain pressure difference between the condensation chamber and pressure chamber is exceeded, the coolant is pressed out of the fluid line, so that pressure equalization can take place between the two chambers. The decisive advantage of such a connection between the two chambers is the fact that in the normal operating state by the coolant, the flow path is sealed absolutely tight. Thus occur between the two chambers no leakage currents, the functioning of a Druckabbausys tems of the system.
Über die Öffnung findet dabei ein ständiger Austausch von Kühlmittel zwischen der Fluidleitung und der Kondensationskammer statt. Dadurch wird erreicht, dass nach einem Öffnen der Fluidleitung diese nach erfolgtem weitgehenden Druckausgleich zwischen den beiden Kammern wieder automatisch verschlossen wird.over the opening finds a constant exchange of coolant between the fluid line and the condensation chamber instead. Thereby will be achieved after opening the fluid line this after completed extensive pressure equalization between the two chambers is automatically closed again.
Durch eine derartig ausgebildete Fluidleitung ist also ein automatisches und reversibles Öffnen und dichtes Schließen der Fluidleitung in Abhängigkeit der Druckverhältnisse in den beiden Kammern gewährleistet. Die Wirkungsweise der Fluidleitung ist dabei rein passiv, das heißt, der Druckausgleich wird ohne weitere Hilfsmittel und insbesondere ohne Hilfsenergie ermöglicht. Aufgrund der robusten Ausgestaltung und da die Funktionsweise allein durch Druckverhältnisse bestimmt wird, ist eine hohe Betriebszuverlässigkeit gewährleistet. Ein Überwachen über eine Leitwarte ist nicht notwendig.By such a trained Fluid line is thus an automatic and reversible opening and dense Conclude the fluid line in dependence of pressure conditions guaranteed in the two chambers. The mode of action of the fluid line is purely passive, that is, the Pressure equalization is without further aids and in particular without Power supply allows. Due to the robust design and because the way it works alone by pressure conditions is determined, a high operational reliability is guaranteed. A monitoring over one Control room is not necessary.
In einer bevorzugten Ausführungsform reicht ein erstes Mündungsende der Fluidleitung in einen Gasbereich der Kondensationskammer, welche im Normalbetrieb bis zu einer Füllstandshöhe mit dem Kühlmittel gefüllt ist. Dies hat den Vorteil, dass bei offenem Strömungsweg über diesen ein Gasaustausch zwischen den beiden Kammern stattfindet. Dadurch wird ein effizienter Druckausgleich gewährleistet, ohne dass aus der Kondensationskammer Kühlmittel in größeren Mengen in die Druckkammer gespült wird.In a preferred embodiment reaches a first mouth end the fluid line into a gas region of the condensation chamber, which in normal operation up to a level with the coolant filled is. This has the advantage that when the flow path is open on this a gas exchange between the two chambers takes place. This will be an efficient pressure equalization guaranteed, without that from the condensation chamber coolant in larger quantities is flushed into the pressure chamber.
Vorzugsweise ist die Öffnung unterhalb der Füllstandshöhe, und zwar insbesondere derart angeordnet, dass ein Überdecken der Öffnung mit Kühlmittel sicher für alle in Frage kommenden Betriebszustände gewährleistet ist. Damit ist sichergestellt, dass der Fluidleitung immer ausreichend Kühlmittel zugeführt wird, um ein sicheres und dichtes Verschließen zu erzielen. Bei der Anordnung der Öffnung werden dabei vorzugsweise Schwankungen in der Füllstandshöhe berücksichtigt.Preferably, the opening is below the level height, and Although in particular arranged such that a covering of the opening with coolant sure for all possible operating states is guaranteed. This ensures that the fluid line is always supplied with sufficient coolant, to achieve a secure and tight closure. In the arrangement the opening In this case, fluctuations in the fill level height are preferably taken into account.
Damit über die Fluidleitung Gas aus dem Gasbereich der Kondensationskammer in die Druckkammer strömen kann, ist der Strömungswiderstand für in die Fluidleitung über die Öffnung einströmendes Kühlmittel größer als der Strömungswiderstand für aus der Fluidleitung in die Druckkammer ausströmendes Kühlmittel. Damit ist gewährleistet, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Innenüberdrucks in der Kondensationskammer die über die Öffnung in die Fluidleitung einströmende Menge an Kühlmittel geringer ist als die in die Druckkammer ausströmende Menge. Die Fluidleitung bildet in diesem Fall also einen Gasströmungsweg für Gas aus. dem Gasbereich der Kondensationskammer. Das strömende Gas bewirkt darüber hinaus, dass Kühlmittel, welches über die Öffnung in die Fluidleitung einströmt, mitgerissen wird. Das strömende Gas sorgt damit dafür, dass der Gasströmungsweg trotz des nachströmenden Kühlmittels über die Öffnung frei bleibt.So on the fluid line gas the gas region of the condensation chamber can flow into the pressure chamber, is the flow resistance for in the Fluid line over the opening inflowing coolant greater than the flow resistance for out of the Fluid line in the pressure chamber effluent coolant. This ensures that that when crossing a predetermined maximum internal pressure in the condensation chamber the above the opening amount flowing into the fluid line on coolant is less than the amount flowing into the pressure chamber. The fluid line In this case, therefore, it forms a gas flow path for gas. the gas area of Condensation chamber. The streaming Gas causes about it addition, that coolant, which over the opening flows into the fluid line, being carried away. The flowing gas provides for that, that the gas flow path despite of the inflowing Coolant over the opening free remains.
Bevorzugt ist die Mündungsöffnung eines Kondensationsrohrs, welches die Kondensationskammer mit der Druckkammer verbindet, innerhalb der Kondensationskammer unterhalb der Füllstandshöhe angeordnet. Die Eintauch- oder Mündungstiefe ist dabei aus einem zulässigen maximalen Außenüberdruck in der Druckkammer abgeleitet. Zugleich ist der siphonartige Bereich der Fluidleitung ausreichend tief in der Kondensationskammer angeordnet, so dass selbst bei Auftreten des maximalen Außenüberdrucks der siphonartige Bereich mit dem Kühlmittel angefüllt ist.Preferably, the mouth of a condensation tube, which connects the condensation chamber with the pressure chamber, within the Condensation chamber arranged below the level height. The immersion or mouth depth is thereby from a permissible maximum external pressure derived in the pressure chamber. At the same time is the siphon-like area the fluid line is arranged sufficiently deep in the condensation chamber, so that even when the maximum external pressure of the siphon-like Area with the coolant filled is.
Die Fluidleitung wird also in Relation zum Kondensationsrohr in der Kondensationskammer derart angeordnet, dass bei Auftreten eines Überdrucks in der Druckkammer die Fluidleitung zumindest solange verschlossen bleibt, bis der Strömungsweg von der Druckkammer in die Kondensationskammer über das Kondensationsrohr geöffnet ist. Der siphonartige Bereich sollte dabei ausreichend tief in der Kondensationskammer angeordnet sein, so dass die Fluidleitung auch bei einem plötzlich auftretenden Außenüberdruck und des damit verbundenen Überschwingens der Wassersäule in der Fluidleitung verschlossen bleibt. Mit einer derartigen Maßnahme ist sichergestellt, dass die Fluidleitung lediglich bei einem Überdruck in der Kondensationskammer öffnet, jedoch bei einem Überdruck in der Druckkammer verschlossen bleibt.The fluid line is therefore in relation arranged to the condensation tube in the condensation chamber, that when an overpressure occurs closed in the pressure chamber, the fluid line at least as long stays until the flow path is opened from the pressure chamber into the condensation chamber via the condensation tube. Of the Siphon-like area should be sufficiently deep in the condensation chamber be arranged so that the fluid line even at a sudden External pressure and the associated overshoot the water column remains closed in the fluid line. With such a measure is ensures that the fluid line only at an overpressure opens in the condensation chamber, but at an overpressure remains closed in the pressure chamber.
In zweckdienlicher Weise ist der vertikale Abstand zwischen dem siphonartigen Bereich und dem zweiten Mündungsende der Fluidleitung in der Druckkammer derart bemessen, dass die Fluidleitung bis zum Auftreten eines maximalen Innenüberdrucks in der Kondensationskammer durch das Kühlmittel verschlossen ist. Über die vertikale Länge der Fluidleitung wird demnach der maximal zulässige Innenüberdruck eingestellt.Conveniently, the vertical distance between the siphon-like area and the second mouth end the fluid line in the pressure chamber dimensioned such that the fluid line until the occurrence of a maximum internal overpressure in the condensation chamber through the coolant is closed. over the vertical length The fluid line is therefore set the maximum permissible internal pressure.
Bevorzugt hat die Fluidleitung einen ersten innerhalb der Kondensationskammer angeordneten Schenkel, der über den siphonartigen Bereich mit einem zweiten Schenkel verbunden ist, welcher zumindest teilweise in einer Wand zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer verläuft. Dies hat den Vorteil, dass auch bei einem eventuellen Bruch der Fluidleitung eine Leckage zwischen den beiden Kammern ausgeschlossen ist.Preferably, the fluid line has a first leg disposed within the condensation chamber, the over the siphon-like region is connected to a second leg, which at least partially in a wall between the condensation chamber and the pressure chamber runs. This has the advantage that even with a possible break of the Fluid line excluded leakage between the two chambers is.
Zur Erhöhung der Sicherheit ist zudem vorzugsweise eine redundante Auslegung der Fluidleitung vorgesehen.To increase security is also preferably provided a redundant design of the fluid line.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Druckausgleich zwischen einer Kondensationskammer und einer Druckkammer einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, wobei eine einen siphonartigen Bereich aufweisende Fluidleitung zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer im Normalbetrieb mit einem Kühlmitteh zumindest teilweise gefüllt ist, und wobei bei Überschreiten eines maximalen Innenüberdrucks in der Kondensationskammer die Fluidleitung automatisch freigegeben wird, und wobei die Fluidleitung mit der Kondensationskammer über eine strömungstechnische Verbindung, insbesondere über zumindest eine Öffnung, Kühlmittel austauscht.The object is further achieved according to the invention by a method for pressure equalization between a condensation chamber and a pressure chamber of a nuclear facility, in particular a boiling water reactor, wherein a siphon-type region having fluid line between the condensation chamber and the pressure chamber is filled in normal operation with a Kühlmitteh at least partially, and wherein at Exceeding a maximum internal pressure in the condensation chamber, the fluid line is automatically released, and wherein the fluid line to the condensation chamber via a fluidic connection, in particular via at least one opening, exchanges coolant.
Die im Hinblick auf den Sicherheitsbehälter erläuterten Vorteile und besonderen Ausführungsformen sind sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen. Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The explained with regard to the safety container Advantages and special embodiments are analogous to that Transfer procedure. Preferred developments of the method are the dependent claims remove.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Gemäß der starkvereinfachten Darstellung eines
Sicherheitsbehälters
Die Kondensationskammer
Die Kondensationskammer
In der linken Bildhälfte ist
eine Fluidleitung
Am ersten Schenkel
Die Fluidleitung
Die Fluidleitung
Um ein Öffnen der Fluidleitung
Mit einer derartigen Fluidleitung
Aufgrund ihrer robusten und einfachen
Ausgestaltung ist die „hydraulische
Rückschlagklappe" praktisch störungsfrei
und wartungsfrei. Sie benötigt keinerlei
Leittechnik oder Fremdenergie. Der maximale Innenüberdruck ΔPi(max) läßt sich
durch eine geeignete Dimensionierung und Anordnung der Fluidleitung
Das Funktionsprinzip der durch die
Fluidleitung
Gemäß
In
Bei Erreichen des maximalen Innenüberdrucks ΔPi(max) gemäß
Wenn der Innenüberdruck ΔPi konstant bleibt, dann strömt aus dem
zweiten Mündungsende
Sinkt der Innenüberdruck ΔPi wieder, dann fließt aus der
zweiten Mündung
Wenn sich dagegen der Innenüberdruck ΔPi weiter
erhöht,
dann gelangt das über
die Öffnung
Diesen Zustand der vollständig geleerten Fluidleitung
Sobald auf diese Weise der Druck
zwischen den beiden Kammern
Die Auffüllrate der Fluidleitung
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