DE1148664B

DE1148664B - Hilfskuehlkreislauf zum Abfuehren der Reaktornachwaerme

Info

Publication number: DE1148664B
Application number: DED37402A
Authority: DE
Inventors: Winfried Eming; Heinz Franke
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1961-11-07
Filing date: 1961-11-07
Publication date: 1963-05-16
Also published as: US3251747A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

D 37402 Vfflc/21g

ANMELDETAG: 7. NOVEMBER 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 16. MAI 1963

Die Erfindung betrifft einen Hilfskühlkreislauf zum Abführen der Reaktornachwärme, in dem ein gasförmiges Kühlmittel zur Kühlung der Brennstoffelemente und zur Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern über einen außerhalb des Reaktors liegenden Hilfskühler umläuft.

Es können bei Reaktoren Schadensfälle auftreten, die ein sofortiges Abschalten der gesamten Anlage einschließlich der Dampferzeuger notwendig machen. In solchen Fällen muß dafür gesorgt werden, daß die durch den Zerfall der radioaktiven Spaltprodukte erzeugte Nachwärme rasch und sicher abgeführt wird. Bekannt sind bereits verschiedene Systeme zur Abführung dieser Reaktornachwärme. Sie arbeiten in den meisten Fällen in der Weise, daß nach dem Abschalten des Reaktors die überschüssige Wärme einem außerhalb des Reaktors angeordneten Wärmeaustauscher zugeführt wird, der dann so lange in Betrieb bleibt, bis die gefährliche Reaktornachwärme abgeklungen ist. Sie haben sich im allgemeinen im Betrieb als zuverlässig erwiesen, haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht genügend weit verschiedenen Betriebsanforderungen, wie sie z. B. bei gasgekühlten Kernreaktoren infolge großer Druckunterschiede auftreten können, entsprechen.

Gemäß der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, in dem Hilfskühlkreislauf getrennte Hochdruck- und Niederdruckgebläse zur Umwälzung des Kühlmittels für verschiedene Drücke vorzusehen. Dadurch wird die Reaktornachwärme mittels eines Wärmeaustauschers abgeführt, der sowohl unter dem normalen Reaktordruck als auch unter niedrigerem Druck arbeiten kann. Letzterer Fall tritt beispielsweise bei Leckagen im Reaktorkühlsystem ein. Die Umwälzung des Kühlgases im Hilfskühlkreis erfolgt über vier Radialgebläse, die im senkrecht stehenden zylindrischen Hilfskühler sternförmig angeordnet sind. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß keine Kompensation für die Motoren erforderlich ist, da die Motoren unmittelbar an die Gebläse angeflanscht sind. Für den Fall, daß nach dem Anschalten der volle Reaktordruck erhalten bleibt, arbeiten nur die zwei für diesen Druck ausgelegten Gebläse. Die anderen beiden sind für einen niedrigeren Gasdruck ausgelegt und werden nur dann eingeschaltet, wenn der Druck entsprechend abgesunken ist.

Die Rohrschlangen in dem Hilfskühler sind für zwei verschiedene Leistungen ausgelegt, was dadurch bedingt ist, daß die Durchsatzleistung in beiden genannten Fällen nicht die gleiche ist. Die Kühlschlangen sind für die maximale Leistung ausgelegt und können durch Abschalten einer Gruppe dieser Hilfskühlkreislauf zum Abführen
der Reaktornachwärme

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox-Dampfkessel-

Werke Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Winfried Eming, Essen-Rüttenscheid,
und Heinz Franke, Essen-Steele,
sind als Erfinder genannt worden

Rohrschlangen auf die entsprechende andere Leistung eingestellt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Reaktor mit Dampferzeuger und Hilfskühler und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Hilfskühler mit den vier Gebläsen.
Der in dem Druckbehälter 1 angeordnete Reaktor 2 ist mit dem Dampferzeuger 3 über die Leitungen 4 und 5 verbunden. Die Ventile 6 und 7 dienen zur Absperrung des Dampferzeugers im normalen Betrieb sowie im Katastrophenfall.

Außerdem ist der Reaktor mit dem Hilfskühler 8 über die Leitungen 9 und 10 verbunden. Dieser Hilfskühler ist außerhalb des Reaktors angeordnet und weist zwei Hochdruckgebläse 11 sowie zwei Niederdruckgebläse 12 auf, welche im oberen Teil des Hilfskühlers angeordnet sind. Im unteren Teil des Hilfs-

kühlers8 liegen die für den Notkühlbetrieb erforderlichen Rohrschlangen. Hiervon dienen die beiden Rohrschlangengruppen 13 und 14 mit ihren dazugehörigen Absperrventilen dem Hochdruckbetrieb, d. h. wenn nach dem Abschalten des Reaktors der hohe Betriebsdruck erhalten bleibt, während die Rohrschlangengruppe 15 zusammen mit den anderen beiden beim Niederdruckbetrieb eingeschaltet sind, d. h. also bei einem Schadensfall des Reaktors mit Leckagen im Rohrsystem. Das sekundäre Kühlmittel

tritt durch die Ventile 16 und 17 in die unteren beiden Gruppen von Rohrschlangen ein und verläßt diese über die Ventile 18 und 19. Entsprechende

309 580/297

Funktionen haben die Ventile 20 und 21 für die oberste Gruppe von Rohrschlangen.

Im normalen Betrieb wird im wesentlichen nur der Dampferzeuger 3 beaufschlagt, während ein vernachiässigbar kleiner Teilstrom durch den Hilfskühler strömt und somit für eine gewisse Betriebswärme sorgt, so daß der Hilfskühler jederzeit voll einsatzbereit ist, ohne einen Temperaturschock für Gebläse und Rohrschlangen bei Inbetriebnahme befürchten zu müssen. In einem Störungsfall, wenn z. B. Reaktor und Dampferzeuger abgeschaltet werden, geht die volle Nachwärme über den Hilfskühler. Dabei sind nur die Hochdruckgebläse 11 in Betrieb, welche durch die erforderliche Umwälzung des Kühlgases über die Rohrschlangen für ein Abführen der Nachwärme sorgen. Die Wärme selbst wird in diesem Falle des Hochdruckbetriebes von der untersten Rohrschlangengruppe 13 aufgenommen, während die restlichen Kühlschlangen 14 und 15 lediglich als Reserve zur Verfugung stehen. Falls bei diesem Betrieb ein Schaden an den unteren Rohrschlangen 13 auftreten sollte, kann zwecks Aufrechterhaltung des Betriebes sofort auf die Rohrschlangengruppe 14 mit den entsprechenden Ventilen 17 und 19 umgeschaltet werden.

Die gleiche Betriebsweise, wie oben geschildert, wird durchgeführt, wenn die Gebläse des Dampferzeugers ausfallen sollten. Dann wird gleichfalls durch die Ventile 6 und 7 der Dampferzeuger abgeschaltet, und die volle Nachwärme geht über den Hilfskühler.

Anders liegt der Fall, wenn eine Abschaltung von Reaktor und Dampferzeuger infolge eines Druckabfalles, z. B. bei Leckagen im Rohrsystem, auftreten sollte. In diesem Falle des Niederdruckbetriebes tritt eines der Niederdruckgebläse 12 in Tätigkeit bei gleichzeitiger Zuschaltung sämtlicher Rohrschlangengruppen 13, 14 und 15. Aus Sicherheitsgründen ist das andere Niederdruckgebläse dabei in Reserve. Auf diese Weise wird durch die vergrößerte Heizfläche ein entsprechend schnelles und sicheres Abführen der Nachwärme gewährleistet.

Diese Erweiterung des Arbeitsbereiches eines Hilfskühlers auf verschiedene Betriebsdrücke stellt einen wesentlichen Fortschritt und Vorteil dar, da den möglichen Schadensfällen eines Reaktors in weitgehender Weise entsprochen wird. Wesentlich dabei ist auch, daß die oberen Rohrschlangen des Hilfskühlers in einem bestimmten Betriebsfall eine gewisse Reserve zu den unteren darstellen. Erst diese genannten Kombinationen gewährleisten einen absolut sicheren Reaktorbetrieb.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hilfskühlkreislauf zum Abführen der Reaktornachwärme, in dem ein gasförmiges Kühlmittel zur Kühlung der Brennstoffelemente und zur Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern über einen außerhalb des Reaktors liegenden Hilfskühler umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Hilfskühlkreislauf getrennte Hochdruck- und Niederdruckgebläse (11, 12) zur Umwälzung des Kühlmittels bei verschiedenen Drücken vorgesehen sind.

2. Hilfskühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse (11, 12) innerhalb des Hilfskühlers (8) angeordnet sind und mit unmittelbarer Anflanschung der Gebläsemotoren an die Gebläse.

3. Hilfskühlkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Gruppen in Strömungsrichtung hintereinander angeordneter Rohrschlangen (13, 14 und 15) innerhalb des Hilfskühlers zur Kühlung des heißen Kühlmittels, die wahlweise je nach Kühlleistung ab- oder zuschaltbar sind.

4. Hilfskühlkreislauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hochdruckbetrieb in Strömungsrichtung gesehen lediglich die erste der drei Gruppen von Rohrschlangen (13) vom sekundären Kühlmittel durchströmt ist und die im tieferen Temperaturgebiet liegenden anderen beiden Gruppen von Rohrschlangen (14 und 15) als Reserve dienen.

5. Hilfskühlkreislauf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Niederdruckbetrieb alle Rohrschlangen (13, 14 und 15) von sekundärem Kühlmittel durchströmt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen