DE1564795C - Verfahren und Vorrichtung zur selbst tatigen gegenseitigen Anpassung der Drucke eines flussigen Moderators im Moderator tank eines gasgekuhlten Kernreaktors und eines den Reaktors durchströmenden Kühl - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur selbst tatigen gegenseitigen Anpassung der Drucke eines flussigen Moderators im Moderator tank eines gasgekuhlten Kernreaktors und eines den Reaktors durchströmenden KühlInfo
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Description
I 564 795
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Ausführungsform in der Druckvergleichsvorrichtung
eine Vorrichtung zur selbsttätigen gegenseitigen An- die Moderatorflüssigkeit und das Kühlgas durch
passung der Drücke eines flüssigen Moderators im einen beweglichen Kolben getrennt sind, wodurch die
Moderatortank eines gasgekühlten Kernreaktors und vorstehend geschilderten Nachteile entstehen. Die
eines den Reaktor durchströmenden Kühlgases, wo- 5 bekannte Vorrichtung soll nun zwar nicht auf eine
bei zur gegenseitigen Anpassung der Drücke ein derartige Ausführungsform beschränkt sein, son-Niveaugefäß
außerhalb des Moderatortankes an- dem anscheinend auch solche Ausführungsformen
geordnet ist, welches einerseits mit dem Moderator- umfassen, bei denen in einem Niveaugefäß das
tank und andererseits mit mindestens einer Stelle Niveau flüssigen Moderators in direktem Kontakt mit
des Kühlgaskreislaufes in Verbindung steht, und io dem Kühlgas steht. Da jedoch der Kühlgasraum bzw.
wobei sowohl an einer Stelle des Moderatorflüssigkeit der Moderatorraum des Niveaugefäßes bei dem beenthaltenden
Teils, der aus einer Entnahmestelle kannten Verfahren von den abgezweigten Mengen
des Moderatortanks, Verbindungsleitung und Niveau- an Kühlgas bzw. Moderator ständig durchspült wergefäß
besteht, mit Kühlgas verunreinigte Moderator- den, hat dies zur Folge, daß mit der aus dem Kühlflüssigkeit
abgezweigt und nach Abtrennung der 15 gasraum des Niveaugefäßes abgezweigten Kühlgas-Kühlgasmoleküle
wieder in den Modexatortank zu- menge ständig im Gasraum des Gefäßes vorhandene rückgeführt bzw. aus der Anlage weggeführt und verdunstete Moderatormoleküle mit abgezogen werdie
entnommene Menge durch Zufuhr von frischer den. Durch diese laufende Konzentrationserniedri-Moderatorflüssigkeit
in den Moderatortank ersetzt gung an Moderatormolekülen im Gasraum des Gewird,
als auch an einer Stelle des Kühlgas enthal- so fäßes verdunstet ständig Moderatorflüssigkeit in den
tenden Teils, der aus einer Entnahmestelle im Kühl- Gasraum. Das entsprechende gilt auch für die im
gaskreislauf, Verbindungsleitung und Niveaugefäß Moderatorraum des Niveaugefäßes gelösten Kühlgasbesteht,
mit Moderatorflüssigkeit verunreinigtes moleküle. Auch hier werden auf Grund der Konzen-Kühlgas
abgezweigt und nach Abtrennung der trationserniedrigung von Kühlgas im Moderatorraum
Moderatormoleküle wieder in den Kühlgaskreislauf 25 ständig Gasmoleküle im Moderator gelöst. Bei einem
zurückgeleitet bzw. aus der Anlage weggeführt und derartigen Verfahren werden daher von den abdie
entnommene Menge durch Zufuhr von frischem gezweigten Mengen an Kühlgas bzw. Moderator
Kühlgas in den Kühlgaskreislauf ersetzt wird. .. unter Umständen große Mengen an »Verunreinigun-In
derartigen gasgekühlten Kernreaktoren, in gen« aus dem Niveaugefäß mit abgezogen. Dies
welchen in einem Moderatortank von Trennrohren 30 bedingt aber in den nachgeschalteten Aufbereitungsumgebene
Spaltstoffstäbe angeordnet sind, ist man ; . kreisläufen einen erheblichen Aufwand an Reinibestrebt,
diese Trennwände mit einer möglichst ge- gungs-und Rekombinationseinrichtungen,
ringen, für den Neutronenfluß vorteilhaften Wand- Aus der britischen Patentschrift 849 308 ist ferner stärke auszubilden. ein Verfahren bekannt, bei welchem die Druckaus-Wenn große Druckunterschiede zwischen der die 35 gleichsvorrichtung moderatorseitig direkt mit dem Trennrohre umgebenden Moderatorflüssigkeit und Moderatortank in Verbindung steht und keine Modedem die innerhalb der Trennrohre angeordneten ratorflüssigkeit zwischen dem Tank und dem Niveau-Spaltstoffstäbe umströmenden Kühlgas herrschen, gefäß abgezweigt wird. Somit können aber ohne sind die Trennrohre hohen mechanischen Be- weiteres in der Moderatorflüssigkeit im Niveaugefäß anspruchungen ausgesetzt, die bei einer Ausführung 40 gelöste Kühlgasmoleküle in den Moderatortank einmit geringer Wandstärke zu Ausbeulungen, Ein- dringen.
ringen, für den Neutronenfluß vorteilhaften Wand- Aus der britischen Patentschrift 849 308 ist ferner stärke auszubilden. ein Verfahren bekannt, bei welchem die Druckaus-Wenn große Druckunterschiede zwischen der die 35 gleichsvorrichtung moderatorseitig direkt mit dem Trennrohre umgebenden Moderatorflüssigkeit und Moderatortank in Verbindung steht und keine Modedem die innerhalb der Trennrohre angeordneten ratorflüssigkeit zwischen dem Tank und dem Niveau-Spaltstoffstäbe umströmenden Kühlgas herrschen, gefäß abgezweigt wird. Somit können aber ohne sind die Trennrohre hohen mechanischen Be- weiteres in der Moderatorflüssigkeit im Niveaugefäß anspruchungen ausgesetzt, die bei einer Ausführung 40 gelöste Kühlgasmoleküle in den Moderatortank einmit geringer Wandstärke zu Ausbeulungen, Ein- dringen.
knickungen und unter Umständen sogar zu ihrem Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß bei
Bruch führen können. ... dem bekannten Verfahren, nach welchem zwar von
Aufgabe der Erfindung ist es, große Druckunter- einer Stelle in der Verbindungsleitung zwischen
schiede und damit die genannten Nachteile zu ver- 45 Kühlgaskreislauf und Niveaugefäß eine gewisse
meiden, und zwar mit Hilfe eines Verfahrens und Kühlgasmenge abgezweigt werden soll, diese nach
einer Vorrichtung, die während des Betriebes eine Abtrennung der Moderatormoleküle wieder in die
gegenseitige Anpassung der Drücke der Moderator- Verbindungsleitung zwischen Kühlgaskreislauf und
flüssigkeit und des Kühlgases gewährleisten und Niveaugefäß zurückgeleitet wird. Es können hiernach
insbesondere eine zur Durchführung eines Druck- 50 nur die in dem Gasraum des Niveaugefäßes enthalvergleichs
dienende Druckvergleichsvorrichtung ohne tenen Moderatormoleküle abgetrennt werden, wähfremde
flüssige oder feste Sperrmittel auszubilden, so rend der Aufbereitungskreislauf keinen Einfluß auf
daß einerseits eine Verunreinigung des Kühlgases etwaige, in der Entnahmeleitung des Kühlgaskreisbzw,
des Moderators mit flüssigem Sperrmittel nicht laufes vorhandene Verunreinigungen hat.
entstehen kann, und andererseits eine unter Umstän- 55 Die Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannden während des Betriebes auftretende Verklem- ten Verfahren.
entstehen kann, und andererseits eine unter Umstän- 55 Die Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannden während des Betriebes auftretende Verklem- ten Verfahren.
mung oder Zerstörung eines festen Sperrmittels Das Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß
vermieden wird. die mit Kühlgas verunreinigte Moderatorflüssigkeit Aus der deutschen Auslegeschrift 1128 572 ist an einer Stelle der Verbindungsleitung zwischen der
eine Vorrichtung bekannt, bei der im Niveaugefäß 60 Entnahmestelle von Moderatorflüssigkeit aus dem
das Kühlgas und die Moderatorflüssigkeit durch Moderatortank und dem Niveaugefäß und ferner das
eine Sperrflüssigkeit und ein Schutzgas voneinander mit Moderatorflüssigkeit verunreinigte Kühlgas an
getrennt sind. Hierbei läßt sich jedoch eine »Ver- einer Stelle der Verbindungsleitung zwischen der
unreinigung« des Kühlgaskreislaufes bzw. des Mode- Entnahmestelle von Kühlgas aus dem Kühlgaskreisrators
im Moderatortank durch eindiffundierende 65 lauf und dem Niveaugefäß abgezweigt werden, wo-Sperrmittelmoleküle
nicht vermeiden. bei die abgezweigten Mengen so groß gewählt wer-Die britische Patentschrift 1046 879 beschreibt den, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Modeein
Verfahren, bei welchem in einer bevorzugten ratorflüssigkeit bzw. des Kühlgases zwischen den
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Entnahme- und Abzweigstellen größer als die Diffu- bei der erfindungsgemäßen Anwendung als Wabensionsgeschwindigkeiten
der aus dem Niveaugefäß gitter ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann die
austretenden, als Verunreinigungen vorhandenen Funktion dieser Beruhigungsvorrichtungen bei der Er-Gasmoleküle
bzw. Moderatormoleküle sind.. . ' ■'; findung auch durch Einbau von porösen Elementen
. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur-Durch- '5 herbeigeführt werden, die beispielsweise aus einem
führung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeich- Behälter mit einer lockeren Körnerfüllung oder aus
net, daß von der Verbindungsleitung für das Kühlgas einem Behälter mit einem Einsatz aus gesintertem
bzw. von der Verbindungsleitung für die Mode- Material bestehen können. In der erfindungsgemäßen
ratorflüssigkeit Leitungen abzweigen und daß die Anwendung haben diese Beruhigungsvorrichtungen
Leitungsquerschnitte und Durchflußmengen in den io den Zweck, eine Konvektionsströmung der eindiffun-Verbindungsleitungen
vor den Abzweigstellen so ge- dierenden Moleküle zu erschweren. Das heißt, die
wählt sind, daß die Strömungsgeschwindigkeiten aus dem Niveaugefäß von der Flüssigkeit in den
größer als die Diffusionsgeschwindigkeiten der Gas- Gasraum und gegebenenfalls in die Verbindungsmoleküle bzw. der Moderatormoleküle sind. - leitung mit dem Kühlgaskreislauf eindiffundierenden
Während der Druck des Kühlgases sich bei .der 15 Moderatormoleküle bzw. die im Flüssigkeitsraum des
Strömung durch die Trennrohre, insbesondere bei Niveaugefäßes gelösten Gasmoleküle werden durch
der Umströmung der Spaltstoffstäbe verringert, ist diese Beruhigungsvorrichtungen an einem Eindrindie
Druckzunahme im Moderatortank durch die gen in den Kühlgaskreislauf bzw. in den Modestatische
Höhe der Flüssigkeitssäule desselben be- ratortank gehindert.
dingt. Die Drücke, denen die Innen- und Außen- 20 Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Seiten der Trennrohre ausgesetzt sind und damit die Erfindung besteht darin, daß die Abzweigleitung für
Druckdifferenzen variieren daher über die Höhe des verunreinigte Moderatorflüssigkeit an einer Stelle
Moderatortanks. . nach Abtrennung der Gasmoleküle an einen an sich
Mit Hilfe der Erfindung wird durch eine gegen- bekannten Aufbereitungskreislauf für die Moderatorseitige
Anpassung der Drücke erreicht, daß die 25 flüssigkeit angeschlossen ist, wobei es gegebenenfalls
Druckdifferenzen während des Betriebes innerhalb ebenfalls vorteilhaft sein kann, auch die Abzweigenger
Toleranzen zeitlich konstant gehalten werden, leitung für verunreinigtes Kühlgas an einer Stelle
wobei ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin nach Abtrennung der Moderatormoleküle an einen
besteht, daß aus dem der Druckanpassung dienenden an sich bekannten Aufbereitungskreislauf für das
Niveaugefäß weder Moderatormoleküle in den Kühl- 30 Kühlgas anzuschließen.
gaskreislauf noch Kühlgasmoleküle in den Mbdera- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich an
tortank eindringen können. . ... i Hand eines in der Zeichnung dargestellten und im
Es kann sowohl eine Anpassung der Druckverhält-: folgenden erläuterten Ausführungsbeispiels der Erfin-
nisse des Kühlgases an diejenigen im Moderatortank dung. In der Zeichnung zeigt
als auch umgekehrt erfolgen. Da es in vielen Fällen 35 F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Ausfühzweckmäßig
sein wird, den Druck der Moderator- rungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kernflüssigkeit
dem Druck des Kühlgases anzupassen, da reaktoranlage und
der Druck des Kühlgases für den Betrieb des Reak- Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie I-I in
tors wichtiger als der Druck des flüssigen Moderators Fig. 1 durch eine in der dargestellten Anlage anist,
besteht daher eine vorteilhafte Weiterbildung der 40 geordnete Beruhigungsvorrichtung.
Erfindung darin, in Abhängigkeit von der Flüssig- In der in Fig. 1 dargestellten Kernreaktoranlage keitshöhe im Niveaugefäß die Zufuhr von Modera- weist der gasgekühlte Kernreaktor einen Moderatortorflüssigkeit in den Moderatortank zu beeinflussen. tank 1 auf, in dem Spaltstoffstäbe 2 untergebracht
Erfindung darin, in Abhängigkeit von der Flüssig- In der in Fig. 1 dargestellten Kernreaktoranlage keitshöhe im Niveaugefäß die Zufuhr von Modera- weist der gasgekühlte Kernreaktor einen Moderatortorflüssigkeit in den Moderatortank zu beeinflussen. tank 1 auf, in dem Spaltstoffstäbe 2 untergebracht
Um Verluste an Kühlgas bzw. Moderatorflüssig- sind, die von Trennrohren 3, die z. B. mit dem oberen
keit möglichst gering zu halten, wird bei einer Aus- 45 und unteren Boden des Moderatortankes verschweißt
führungsform der Erfindung die abgezweigte Kühl- sind, umschlossen sind. Die Zuführung des Kühlgasmenge
nach Abtrennung der Moderatormoleküle gases, z. B. CO2, erfolgt durch einen oberhalb des
wieder in den Kühlgaskreislauf bzw. die abgezweigte Moderatortankes angeordneten Verteilraum 4. Der
Moderatorflüssigkeit nach Abtrennung der Kühlgas- Moderatortank ist in ein z. B. aus Beton bestehendes
moleküle wieder in den Moderatortank zurückgeführt, so Druckgefäß 5, von dem in der Zeichnung nur zwei
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird Wände teilweise dargestellt sind, eingebaut,
vorteilhaft am Anfang der Verbindungsleitung für Während des Betriebes wird auf Grund eines Kerridie Entnahme von Kühlgas und/oder in der Verbin- Spaltungsprozesses auf das die Trennrohre 3 durchdungsleitung zwischen dem Moderatortank und der strömende Gas Wärme übertragen. Das erwärmte Abzweigleitung eine Beruhigungsvorrichtung an- 55 Kühlgas tritt aus den Trennrohren 3 in den freien geordnet. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zwi- Innenraum des Druckgefäßes 5 aus, in dem somit der sehen dem Niveaugefäß und der Abzweigstelle für Druck dem Austrittsdruck des Kühlgases aus dem Kühlgas und/oder zwischen dem Niveaugefäß' und Reaktor entspricht, und gelangt in einen z. B. als der Abzweigstelle für Moderatorflüssigkeit je eine Dampferzeuger ausgebildeten Wärmeübertrager 6. Beruhigungsvorrichtung anzuordnen. Unter dem Be- 60 Bei der Durchströmung des Wärmeübertragers 6 griff »Beruhigungsvorrichtung« sind hierbei Eintiefe wird die Wärme des Kühlgases auf ein Arbeitsmittel tungen zu verstehen, wie sie beispielsweise in der übertragen, das in Rohren 6 a geführt ist, die innerAerodynamik angewendet werden, und die dazu die- halb des Wärmeübertragers 6 verlegt sind. Das nen, einen Gasstrom in eine Mehrzahl von einzelnen, Arbeitsmittel wird durch nicht dargestellte Rohrparallelen Strombahnen aufzulösen, wodurch eine 65 leitungen aus dem Druckgefäß 5 hinaus einem Beruhigung der Strömung herbeigeführt wird, indem Wärmeverbraucher, z.B. einer Dampfturbine, zuge-Wirbelbildungen weitgehend unterbunden werden. führt. Das in dem Wärmeübertrager 6 abgekühlte Vorteilhaft können diese Beruhigungsvorrichtungen Gas wird durch eine Verbindung? von einem Um-
vorteilhaft am Anfang der Verbindungsleitung für Während des Betriebes wird auf Grund eines Kerridie Entnahme von Kühlgas und/oder in der Verbin- Spaltungsprozesses auf das die Trennrohre 3 durchdungsleitung zwischen dem Moderatortank und der strömende Gas Wärme übertragen. Das erwärmte Abzweigleitung eine Beruhigungsvorrichtung an- 55 Kühlgas tritt aus den Trennrohren 3 in den freien geordnet. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zwi- Innenraum des Druckgefäßes 5 aus, in dem somit der sehen dem Niveaugefäß und der Abzweigstelle für Druck dem Austrittsdruck des Kühlgases aus dem Kühlgas und/oder zwischen dem Niveaugefäß' und Reaktor entspricht, und gelangt in einen z. B. als der Abzweigstelle für Moderatorflüssigkeit je eine Dampferzeuger ausgebildeten Wärmeübertrager 6. Beruhigungsvorrichtung anzuordnen. Unter dem Be- 60 Bei der Durchströmung des Wärmeübertragers 6 griff »Beruhigungsvorrichtung« sind hierbei Eintiefe wird die Wärme des Kühlgases auf ein Arbeitsmittel tungen zu verstehen, wie sie beispielsweise in der übertragen, das in Rohren 6 a geführt ist, die innerAerodynamik angewendet werden, und die dazu die- halb des Wärmeübertragers 6 verlegt sind. Das nen, einen Gasstrom in eine Mehrzahl von einzelnen, Arbeitsmittel wird durch nicht dargestellte Rohrparallelen Strombahnen aufzulösen, wodurch eine 65 leitungen aus dem Druckgefäß 5 hinaus einem Beruhigung der Strömung herbeigeführt wird, indem Wärmeverbraucher, z.B. einer Dampfturbine, zuge-Wirbelbildungen weitgehend unterbunden werden. führt. Das in dem Wärmeübertrager 6 abgekühlte Vorteilhaft können diese Beruhigungsvorrichtungen Gas wird durch eine Verbindung? von einem Um-
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wälzgebläse 8 angesaugt und durch den Verteil- Gebläse 22 abgesaugt und danach über ein Ventil 23
raum 4 in den Reaktor zurückgefördert. und ein innerhalb des Druckgefäßes 5 angeordnetes
Der Moderatortank 1 steht an einer Entnahme- Rückschlagventil 24 in das Druckgefäß 5 zurückstelle
9' über eine Verbindungsleitung 9 mit einem geführt.
Niveaugefäß 10 in Verbindung, das andererseits über 5 Wenn die entnommene Menge nicht wieder in das
eine Verbindungsleitung 11 von der den Moderator- Druckgefäß zurückgeführt werden soll, entfallen das
tank umgebenden Gasatmosphäre beaufschlagt ist. Gebläse 22 und die Ventile 23 und 24. Die Ent-
Gegebenenfalls können die Entnahmestellen auch nahmemenge ist dann lediglich durch den Druckan
andere Stellen des Moderatortanks bzw. des unterschied zwischen Druckgefäß und dem Druck
Kühlgaskreislaufes verlegt werden. So könnte bei- io im Austrittsraum sowie durch die Strömungsquerspielsweise
Möderatorfiüssigkeit dem Tank auch auf schnitte der Verbindungs- und Abzweigleitungen und
halber Höhe entnommen werden, also an einer Stelle, der in diesen angeordneten Drosselventile u. dgl. bean
der der statische Druck der Flüssigkeit geringer stimmt.
als am Boden des Tankes ist. Dementsprechend Die zur Entnahme von Moderatorflüssigkeit aus
könnte die Entnahme von Kühlgas an Trennrohren 15 dem Moderatortank 1 über die Leitung 9 und die
auf beispielsweise halber Höhe des Moderatortankes Beruhigungsvorrichtung 12 dienende Leitung 17 führt
erfolgen. Die Wahl der Entnahmestellen für Kühl- über eine fest eingestellte Drosseleinrichtung 25, ein
gas und Moderatorflüssigkeit für eine Anpassung der Ventil 26 und einen z. B. ein Absorptionsmittel für
Drücke richtet sich ganz nach den gegebenen Ver- die mitgeführten Gasmoleküle enthaltenden Gashältnissen
einer Kernreaktoranlage. 20 abscheider 27, in eine Leitung 28, die ihrerseits über
In der Verbindungsleitung 9 ist eine sogenannte einen Filter 29 zur Abtrennung von Verunreini-
»Beruhigungsvorrichtung« 12 angeordnet, deren gungen aus der Moderatorflüssigkeit in einen Mode-Funktionsweise
an vorstehender Stelle erläutert wor- rator-Vorratsbehälter 30 mündet. Moderatorflüssigden
ist. Im Ausführungsbeispiel besteht diese keit wird aus dem Behälter 30 mittels einer Pumpe 31
Berahigungsvorrichtung — wie auch F i g. 2 zeigt — 25 über eine Konditioniervorrichtung 32, beispielsweise
aus einem von einem Mantelrohr 12 α umschlossenen einem Vorwärmer, einem Ventil 33 zugeführt und
Wabengitter 12 b, durch das der Flüssigkeitsstrom in von dort aus über ein innerhalb des Druckgefäßes 1
eine Mehrzahl paralleler Stromwege unterteilt wird. befindliches Rückschlagventil 34 in den Moderator-Eine
ebenso ausgebildete Beruhigungsvorrichtung 13 tank 1 eingespeist.
ist am Anfang der Verbindungsleitung 11 für die Ent- 30 Im Ausführungsbeispiel wird der Druck im Tank 1
nähme von Kühlgas angeordnet. Diese Beruhigungs- dem Druck des Kühlgases angepaßt, d. h., das
vorrichtungen weisen gegenüber den Verbindungs- Niveau des Moderators im Niveaugefäß 10 wird mit
leitungen einen relativ großen Gesamtquerschnitt auf, Hilfe eines Niveaufühlers 35, der über eine Signaiso
daß sie als eine Art Pufferraum wirken und stoß- leitung 36 auf das Ventil 33 einwirkt, auf eine solche
artige Mediumverschiebungen aufnehmen können 35 Höhe eingeregelt, daß der Druck im Moderatortank
und hierdurch nicht mit Moderatormolekülen ver- stets in einem bestimmten Verhältnis zum Gasdruck
unreinigtes Kühlgas entgegen der allgemeinen Strö- im Druckgefäß 5 steht. Wie bereits an vorstehender
mungsrichtung in den Kühlgaskreislauf aus der Ver- Stelle erläutert, bedeutet dies, daß die Druckunterbindungsleitung
11 bzw. mit Gasmolekülen verun- schiede .zwischen dem die Spaltstoffstäbe 2 umströreinigte
Moderatorflüssigkeit in den Moderatortank 1 4° menden Kühlgas und der die Trennrohre umgebenzurückströmen
können. Die Verunreinigung an den den Moderatorflüssigkeit in engen Grenzen gehalten
Abzweigstellen für Kühlgas bzw. Möderatorfiüssigkeit werden können. Es wird hierbei so vorgegangen, daß
wird durch eine an den Gasraum des Niveaugefäßes durch eine entsprechende Niveauhaltung die sich
10 angeschlossene Beruhigungsvorrichtung 14 und über die Länge der Trennrohre 3 ändernden Druckeine
an den Flüssigkeitsraum des Niveaugefäßes 10 45 unterschiede an keiner Stelle eine solche Größe anangeschlossene
Beruhigungsvorrichtung 15 gering ge- nehmen können, daß sie zu einer Ausbeulung bzw.
halten. Diese Beruhigungsvorrichtungen sind in dem Einknickung der Trennrohrwände führen können,
dargestellten Ausführungsbeispiel in der gleichen . Im Ausführungsbeispiel ist im oberen Bereich des Weise wie die Beruhigungsvorrichtungen 12 und 13 Reaktors der Gasdruck in den Trennrohren größer ausgebildet. 50 als der Moderatordruck, während am unteren Ende
dargestellten Ausführungsbeispiel in der gleichen . Im Ausführungsbeispiel ist im oberen Bereich des Weise wie die Beruhigungsvorrichtungen 12 und 13 Reaktors der Gasdruck in den Trennrohren größer ausgebildet. 50 als der Moderatordruck, während am unteren Ende
Erfindungsgemäß zweigt aus der Verbindungs- der Trennrohre diese auf Grund der statischen
leitung 11 für das Kühlgas und aus der Verbindungs- Druckzunahme des Moderators und der durch
leitung 9 für den Moderator, z. B. D2O, je eine Lei- reibungsbedingte Druckabnahme des Gases in den
tung 16 bzw. 17 ab, wobei die abgezweigten, das Trennrohren einem größeren Außen- als Innendruck
heißt aus dem Kühlgaskreislauf bzw. dem Moderator- 55 ausgesetzt sind. Um ein Einbeulen der Trennrohre
tank entnommenen Mengen so groß gewählt werden, im unteren Bereich zu vermeiden, wird der Flüssigdaß
die Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlgases keitsspiegel im Niveaugefäß 10 so einreguliert, daß
bzw. der Möderatorfiüssigkeit zwischen den Ent- insbesondere der am unteren Ende der Trennrohre
nähme- und Abzweigstellen größer als die Diffusions- auf diese einwirkende Druck der Moderatorflüssiggeschwindigkeiten
der als Verunreinigungen vorhan- 60 keit nur geringfügig größer als der auf der gleichen
denen Gasmoleküle bzw. Moderatormoleküle sind. Höhe auf die Trennrohre von innen einwirkende
Im Ausführungsbeispiel wird Kühlgas über die Gasdruck ist.
Leitung 16, die über eine fest eingestellte Drossel- Unter Umständen ist es vorteilhaft, zusätzlich eine
einrichtung 18, ein Ventil 19, einen Filter 20 zur Einrichtung vorzusehen, die den Flüssigkeitsspiegel
Abscheidung von Verunreinigungen und weiterhin 65 im Niveaugefäß 10 lastabhängig verstellt, so daß bei
durch eine z. B. als Kondensator für die von dem veränderten Betriebsbedingungen, z. B. wenn bei
Kühlgas mitgeführten Moderatormoleküle ausge- Teillastbetrieb weniger Kühlgas den Reaktor durchbildete
Abscheideeinrichtung 21 führt, von einem strömt, entsprechend dem niedrigeren Druckabfall
des Gases der Flüssigkeitsspiegel im Niveaugefäß entsprechend niedriger eingestellt wird.
Für den Fall des Versagens der Niveauregelung ist in einem Bypass 37 zum Ventil 33 ein Überströmventil
38 angeordnet, das mit einem Druckempfänger 39 so geschaltet ist, daß im Fall des Überschreitens
eines einstellbaren Grerizdruckes das Ventil 38 sich öffnet. ,..-..·
An den Moderatortank 1 ist ein Kühlkreislauf 40 angeschlossen, der einen Gasabscheider 41, eine
Pumpe 42 sowie einen Kühler 43 umfaßt. Am höchsten Punkt des Gasabscheiders 41 wird laufend
Moderatorflüssigkeit über eine Leitung 62, die über eine fest eingestellte Drosselstelle 63 und ein Ventil
64 zu einer an sich bekannten Regeneriereinrichtung
65 führt, wo etwa durch Neutronenbeschuß entstandene gasförmige Komponenten des Moderators
in flüssigen Zustand zurückgeführt werden. In einem auf die Regeneriereinrichtung 65 folgenden Aufbereiter
66 werden Verunreinigungen abgetrennt und sodann die aufbereitete Moderatorflüssigkeit zusammen
mit der über Leitung 17 zuströmenden Moderatorflüssigkeit durch Leitung 28 und Filter 29 in das
Moderator-Vorratsgefäß 30 zurückgeleitet. Im Aufbereitungskreislauf
ist schließlich das Ventil 64 von einem Bypass mit einem Ventil 67 überbrückt, das
— als Sicherheitsventil geschaltet — verhindert, daß der Druck im Tank 1 einen einstellbaren Grenzwert
überschreitet.
Zum Aufrechterhalten des Gasdruckes im Druckgefäß 5 ist ein Gasspeisesystem vorgesehen, das ein
Speiseventil 50 und eine Gasquelle 51 umfaßt. Die Frischgasleitung mündet über ein fest eingestelltes
Drosselorgan 52 in den Druckraum. Ein Druckfühler 53 ist über ein fest eingestelltes Drosselorgan 54 mit
dem Inneren des Druckgefäßes 5 verbunden. Zum Abführen von Gas aus dem Druckgefäß 5 mündet
in dieses eine Entnahmeleitung 55, die an ihrer Mündungsstelle im Druckraum ebenfalls ein fest eingestelltes
Drosselorgan 56 aufweist. In der Leitung 55, die z. B. an einen nicht dargestellten Behälter zur
Aufnahme des Gases angeschlossen sein kann, ist ebenfalls ein Ventil 57 angeordnet, das in Abhängigkeit
des Druckfühlers 53 beeinflußt wird.
Es sei schließlich noch erwähnt, daß die innerhalb des Druckgefäßes angeordneten, fest eingestellten
Drosselorgane 18,25, 63, 52,54 und 56 dazu dienen, im Falle von Leitungsbrücken außerhalb des Druckgefäßes
5 das Absinken des Gasdruckes bzw. des Moderatordruckes zeitlich zu dämpfen.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt zwar eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung, jedoch ist diese hierauf nicht beschränkt, sondern kann auch bei anderen Reaktoranlagen, bei
denen z. B. der Moderatortank nicht in einem Kühlgasraum untergebracht ist, sondern das Kühlgas in
einem geschlossenen Leitungssystem strömt, angewendet werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur selbsttätigen gegenseitigen Anpassung der Drücke eines flüssigen Moderators
im Moderatortank eines gasgekühlten Kernreaktors und eines den Reaktor durchströmenden
Kühlgases, wobei zur gegenseitigen Anpassung der Drücke ein Niveaugefäß außerhalb des Moderatortanks
angeordnet ist, das einerseits mit dem Moderatortank und andererseits mit mindestens
einer Stelle des Kühlgaskreislaufs in Verbindung steht und wobei sowohl an einer Stelle des Moderatorflüssigkeit
enthaltenden Teils, der aus einer Entnahmestelle des Moderatortanks, Verbindungsleitung
und Niveaugefäß besteht, mit Kühlgas verunreinigte Moderatorflüssigkeit abgezweigt
und nach Abtrennung der Kühlgasmoleküle wieder in den Moderatortank zurückgeführt bzw. aus
der Anlage weggeführt und die entnommene Menge durch Zufuhr von frischer Moderatorflüssigkeit
in den Moderatortank ersetzt wird, als auch an einer Stelle des Kühlgas enthaltenden
Teils, der aus einer Entnahmestelle im Kühlgaskreislauf, Verbindungsleitung und Niveaugefäß
besteht, mit Moderatorflüssigkeit verunreinigtes Kühlgas abgezweigt und nach Abtrennung der
Moderatormoleküle wieder in den Kühlgaskreislauf zurückgeleitet bzw. aus der Anlage weggeführt
und die entnommene Menge durch Zufuhr von frischem Kühlgas in den Kühlgaskreislauf
ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kühlgas verunreinigte Moderatorflüssigkeit
an einer Stelle der Verbindungsleitung (9) zwischen der Entnahmestelle von Moderatorflüssigkeit aus dem Moderatortank und
dem Niveaugefäß und ferner das mit Moderatorflüssigkeit verunreinigte Kühlgas an einer Stelle
der Verbindungsleitung (11) zwischen der Entnahmestelle von Kühlgas aus dem Kühlgaskreislauf
und dem Niveaugefäß abgezweigt werden, wobei die abgezweigten Mengen so groß gewählt
werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Moderatorflüssigkeit bzw. des Kühlgases zwischen
den Entnahme- und Abzweigstellen größer als die Diffusionsgeschwindigkeiten der aus dem Niveaugefäß
austretenden, als Verunreinigung vorhandenen Gasmoleküle bzw. Moderatormoleküle sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Moderatorflüssigkeit
dem auf einen vorgegebenen Wert eingeregelten Druck des Kühlgases angepaßt wird,
indem das Niveau der Moderatorflüssigkeit im Niveaugefäß durch entsprechende Beeinflussung
der Zufuhr von Moderatorflüssigkeit in den Moderatortank konstant gehalten wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Verbindungsleitung (11) für das Kühlgas bzw. von der Verbindungsleitung (9)
für die Moderatorflüssigkeit Leitungen (16,17) abzweigen und daß die Leitungsquerschnitte und
Durchflußmengen in den Verbindungsleitungen vor den Abzweigstellen so gewählt sind, daß die
Strömungsgeschwindigkeiten größer als die Diffusionsgeschwindigkeiten der Gasmoleküle bzw. der
Moderatormoleküle sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Niveaugefäß
(10) und der Abzweigstelle für Kühlgas und/oder zwischen dem Niveaugefäß (10) und der Abzweigstelle
für Moderatorflüssigkeit Beruhigungsvorrichtungen (14,15) angeordnet sind, in denen die
Turbulenz des strömenden Kühlgases bzw. der strömenden Moderatorflüssigkeit mindestens weitgehend
verhindert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (11)
009 520/161
für die Entnahme von Kühlgas eine Beruhigungsvorrichtung (13) und/oder in der Verbindungsleitung (9) zwischen dem Moderatortank (1) und
der Abzweigleitung (17) eine Beruhigungsvorrichtung (12) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungsvorrichtungen
(14,15,11,12) eine Mehrzahl paralleler Teilstromwege aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- ίο
kennzeichnet, daß in den Abzweigleitungen (16, 17) fest eingestellte Drosseleinrichtungen (18, 25)
angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung (17) für
verunreinigte Moderatorflüssigkeit an einer Stelle nach Abtrennung der Gasmoleküle an einen an
sich bekannten Aufbereitungskreislauf (62, 65, 66, 29,30,31) für die Moderatorflüssigkeit angeschlossen
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung für verunreinigtes
Kühlgas an einer Stelle nach Abtrennung der Moderatormoleküle an einen an sich bekannten Aufbereitungskreislauf für das Kühlgas
angeschlossen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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