DE2247797A1

DE2247797A1 - Nuclear reactor cooling system - with main and auxiliary circuits of selec-ted maximum head

Info

Publication number: DE2247797A1
Application number: DE19722247797
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Cerutti
Original assignee: INTERNATOM INTERNATIONALE ATOM; INTERNATOM INTERNATIONALE ATOMREAKTORBAU GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS4971398A; JPS5233760B2; DE2247797C2

Abstract

Each of the two separate circuits a circulation pump and the primary side of a heat exchanger, the suction side of the pump being fed normally by a take-off near the normal operating liquid level within the pressure vessel/tank enclosing the reactor core. To prevent vapour lock etc in the event of external leaks or self-syphoning emptying, the normal level take off of each circuit feeds into a tee-joint in the upper loop of a closed rectangular pipework section with a shut off valve in its lower horizontal limb, and with an emergency suction take-off at the level of that lower limb, just below the emergency operating level for coolant in the pressure vessel. The pipework above the level of the emergency suction take-off is thermally lagged.

Description

Kühlkreislaufanordnung für Kernenergieanlagen Die vorliegende Erfindung betrifft eine gegen Leerlaufen durch Heberwirkung gesicherte Kühlkreislaufanordnung für Kernenergieanlagen, bestehend aus mindestens einem Haupt- und Reservekühlkreislauf, und einer in einem Behälter angeordneten Wärmequelle, wobei der Stand des Kühlmittels im Behälter störfallbedingt allenfalls von einem Betriebs spiegel auf einen darunterliegenden Notspiegel absinken darf, und wobei der höchste Punkt jedes KühlKreislaufes der Höhe nach zwischen Betriebs-- und Notspiegel angeordnet ist. Cooling circuit arrangement for nuclear power plants The present invention relates to a cooling circuit arrangement secured against draining by a siphon effect for nuclear power plants, consisting of at least one main and reserve cooling circuit, and a heat source arranged in a container, wherein the level of the coolant In the container, due to an accident, at most from one operating mirror to one below The emergency level may drop, and the highest point of each cooling circuit is the Height is arranged between the operating and emergency mirror.

Aus Sicherheitsgründen sind Kernenergieanlagen mit mindestens einem Haupt- und einem Reservekühlkreis versehen. Befinden sich Teile dieser Kühlkreise außerhalb des Behälters, der die Wärmequellen, beispielsweise einen Reaktorkern im Reaktorbehälter oder verbrauchte Brennelemente im Abklinglager enthält, besteht die Gefahr, daß der Behälter bei einem Leck in einem der Kühlkreise soweit leergehebert wird, daß der Spiegel des Kühlmittels im Behälter unterhalb eines auf jeden Fall zu haltenden Notspiegels absinkt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, dieses Leerhebern dadurch zu verhindern, daß durch das Absinken des Kühlmittels vom Betriebs- auf den Notspiegel Ansaugöffnungen freigelegt werden, durch die das im Behälter oberhalb des Kühlmittelspiegels befindliche Schutzgas in den defekten Kühlkreislauf einströmen und dadurch -die Heberwirkung unterbrechen kann. Da Haupt- und Reservekühikreis in glelcher Weise gegen Lecks gesichert werden müssen, tritt das Problem auf, daß durch das Absinken des Kühljitittels auf den Notspiegel der Strom des Kühlmittels nicht nur im defekten, sondern auch im intakten Kühlkreis unterbrochen wird. Zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kühlung muß jedoch der intakte Kühlkreis, blicherweise der Reservkühlkreis, baldmöglichst wieder in Betrieb genommen werden Es ist daher eine möglichst einfache und sicher zu bedienende Vorrichtung erforderlich, die es gestattet, den durch die Unterbrechung der Heberwirkung im defekten Kreislauf gleichfalls im intakten Kühlkreis unterbrochenen Kühlmittelstrom wiederherzustellen.For safety reasons, nuclear power plants are equipped with at least one Main and a reserve cooling circuit. Are parts of these cooling circuits outside the container that contains the heat sources, for example a reactor core contains in the reactor vessel or spent fuel elements in the decay storage the risk that the container will be siphoned empty if there is a leak in one of the cooling circuits that the level of the coolant in the container is below one in any case to be held emergency mirror drops. It has already been suggested that this siphoning off thereby to prevent that by the sinking of the coolant from the operating on the emergency mirror suction openings are exposed through which the above in the container shielding gas from the coolant level flows into the defective cooling circuit and thereby -can interrupt the lifting effect. Da main and reserve cooling circuit must be secured against leaks in the same way, the problem arises that the flow of coolant through the sinking of the coolant to the emergency level is interrupted not only in the defective, but also in the intact cooling circuit. To the Maintaining a sufficient However, cooling must be intact The cooling circuit, usually the reserve cooling circuit, is put back into operation as soon as possible It is therefore a device that is as simple and safe to use as possible required, which allows the by the interruption of the siphon effect in the defective circuit also interrupted coolant flow in the intact cooling circuit restore.

Aufgabe der vorliegenden EIlfindung ist eine Anordnung von Haupt- und Reservekühlkreis in einer Kernenergieanlage, bei der ein Leerhebern des die Wärmequelle enthaltenden Behälters bei Bruch in einem der Kühlkreise sicher vermieden wird, und die die Inbetriebnahme des Reservekühlkreises erleichtert, nachdem im Hauptkühlkreislauf ein Leck aufgetreten ist und zur Vermeidung des Leerheberns des Behälters die KAhlkreisläufe selbsttätig unterbrochen worden sind.The task of the present invention is an arrangement of main and reserve cooling circuit in a nuclear power plant, in which an empty siphon of the Heat source containing container safely avoided in the event of a break in one of the cooling circuits and which facilitates the commissioning of the reserve cooling circuit after in A leak has occurred in the main cooling circuit and to prevent the Container the cooling circuits have been automatically interrupted.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß einer oder mehrere Kühlkreisläufe unterhalb des Notspiegels mittels je einer, den aufsteigenden und den absteigenden Ast verbindenden, absperrbaren Leitung kurzgeschlossen sind. Im Normalbetrieb ist diese Leitung abgesperrt, so daß das Kühlmittel entlang dem Hauptstrang fließt, der bis über den Notspiegel hinaufgeführt ist. Durch Offnen der absperrbalen Leitung wird ein Kreislauf hergestellt, dessen höchster Punkt sich unterhalb des Notspiegels befindet.To solve this problem it is proposed that one or more Cooling circuits below the emergency level by means of one each, the ascending and The lockable line connecting the descending branch is short-circuited. in the Normal operation this line is blocked so that the coolant along the main line flows, which is led up to the emergency mirror. By opening the shut-off balls Line, a circuit is established, the highest point of which is below the Emergency mirror is located.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß einer oder mehrere Kühlkreisläufe auf der Saugseite an ihrem höchsten Punkt derart verzweigt sind, daß je eine Hauptleitung vorhanden ist, die im Reaktortank unterhalb des Notspiegels einmündet, und je eine Nebenleitung, die im Reaktortank zwischen dem Betriebs- und dem Notspiegel einmündet.In a further embodiment of the invention it is proposed that one or several cooling circuits on the suction side branched in this way at their highest point are that there is a main line that is in the reactor tank below the emergency level opens, and each a secondary line in the reactor tank between the operating and leads to the emergency mirror.

Tritt in einem der KUhlkreislAufe ein Leck auf, durch das Kühlmittel ausfließt, sinkt durch die Heberwirküng in dem defekten Kühlkreislauf der Spiegel des Kühlmittels in dem Behälter so weit ab, bis die Oeffnung der Nebenleitung freigelegt wird. Das oberhalb des Kühlmittelspiegels im Behälter vorhandene Schutzgas strömt durch die Nebenleitung zum höchsten Punkt des Kühlkreislaufes und unterbricht die Heberwirkung.If a leak occurs in one of the cooling circuits due to the coolant flows out, the siphon effect sinks the mirror in the defective cooling circuit of the coolant in the container until the opening of the secondary line is exposed will. The protective gas in the container above the coolant level flows through the secondary line to the highest point of the cooling circuit and interrupts the siphon effect.

Gleichzeitig wird die Öffnung der Nebenleitung des intakten Kühlkreislaufes freigelegt, so daß auch in diesen Schutzgas einströmt und den Kreislauf des Kühlmittels unterbricht. Dieser Kühlkreislauf wird wiederhergestellt, indem die Armatur geöffnet wird, die die den aufsteigenden und den absteigenden Ast verbindende Leitung absperrt. Zweckmäßigerweise wird der defekte Kühlkreislauf durch Außerbetriebsetzen der Pumpen oder durch Absperrung an geeigneter Stelle abgeschaltet.At the same time, the secondary line of the intact cooling circuit is opened exposed, so that inert gas flows into this and the circuit of the coolant interrupts. This cooling circuit is restored by opening the valve that shuts off the line connecting the ascending and descending branches. The defective cooling circuit is expediently removed by shutting down the pumps or shut off at a suitable point.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die K>ihlkreisläufe oberhalb der Einrr,undung der Hauptleitung in den Behälter derart ummantelt sind, daß der-Austritt größerer Mengen von Kühlmittel verhindert wird. Dies ist notwendig, da in diesem Bereich eine Leckagebegrenzung durch die Unterbrechung der Heberwirkung nicht möglich ist. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist es,'daß sich diese Ummanteiung auf einen verhältnismäßig kleinen Teil der Kühlkreisläufe beschränken kann.In a further embodiment of the invention it is proposed that the Cooling circuits above the inlet of the main line in the container in this way are encased that the escape of larger amounts of coolant is prevented. This is necessary because in this area the leakage is limited by the interruption the siphon effect is not possible. An advantage of the arrangement according to the invention it is' that this encasing affects a relatively small part of the cooling circuits can restrict.

Die Auswirkungen eines Lecks im Behälter selbst werden in bekannter Weise durch die Anordnung eines diesen umschließenden, zweiten Behälters begrenzt.The effects of a leak in the container itself are well known Way limited by the arrangement of this enclosing, second container.

Ein Ausführungsbeispiel der.Erfindung ist in der Zeichnung dar-Gestellt, und zwar zeigt diese in schematischer Form einen Reaktorbehälter im Schnitt und je einen Haupt- und Reservekühlkreislauf mit den erforderlichen Nebenanlagen.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely this shows in schematic form a reactor vessel in section and One main and one reserve cooling circuit each with the necessary auxiliary systems.

Ein Reaktorkern (1) ist in einem Behälter (23 angeordnet, der von einem zweiten Behälter (3) umgeben ist, der bei einem Leck im Behälter (2) austretendes Kühlmittel auffängt. Der Spalt zwischen den Behältern (2 u. 3) ist in bekannter Weise derart bemessen, daß sein Inhalt demjenigen des Behälters t2) zwischen einem Betriebsspiegei (4) und einem Notspiegel (5) entspricht. Im Normalbetrieb ist der Behälter (2) bis zum Betriebsspiegel (4) mit einem flüssigen Kühlmittel (6), beispielsweise mit flüssigem Natrium gefüllt. Es sind je ein Haupt- und ein Reservekühlkreislauf vorhanden. Ersterer besteht aus einer Hauptleitung (7), einer Pumpe (9) und einem Wärmetauscher (9), in dem die im Reaktorkern (1) erzeugte Wärme beispielsweise zur Dampferzeugung genutzt wird. Die Hauptleitung (7) mündet an beiden Enden im Reaktorbahäter (2) unterhalb des Notspiegels (5). An ihrem höchsten Punkt schließt an die Hauptleitung (7) eine Nebenleitung (10) an, die an ihrem anderen Ende im Reaktorbehälter (2) oberhalb des Notspiegels (5) und unterhalb des Betriebsspiegels (4) mündet. Die Hauptleitung (7) ist ferner mit zwei Absperrarmaturen (11 und 12) und mit einem Füllanschluß (13) versehen. Unterhalb des Notspiegels (5) ist die Hauptleitung (7) durch eine Verbindungsleitung (14) kurzgeschlossen, durch die die Einmündung der Nebenleitung (10) in die Hauptleitung (7) umgangen wird und die vermittels einer Armatur (15) absperrbar ist. Der Reservekühlkreislauf ist in grundsätzlich gleicher Weise aufgebaut und besteht aus einer Hauptleitung (16), einer Pumpe (17) und einem Wärmetauscher (18). An seinem öchsten Punkt ist er mit einer Nebenleitung (19) versehen, die im Reaktorbehälter (2) ebenfalls zwischen Notspiegel (5) und tQormalspiegel (4) mündet. Der Reservekühlkreislauf ist durch Araturen (20 und 21) absperrbar, und besitzt einen eigenen Füllanschluß (22). Eine vermittels einer Armatur (24) absperrbare Verbindungsleitung (23) schließt die Hauptleitung (16) unter Umgehung der Einmiinåung der Verbindungsleitung (19) kurz. Da die Armaturen (15 u. 24) ausfallgefährdet sind, ist es sicher zweckmäßig, hier je zwei parallel angeordnete Armaturen vorzusehen, deren jede in der Lage ist, den gesamten Querschnitt der Verbindungsleitungen (14 u. 23) freizugeben. Oberhalb des Spiegels des Kühlmittels (6) ist der Reaktorbehälter (2) mit Schutzgas (25), beispielsweise mit Argon gefüllt, das durch eine Leitung (26) eingespeist wird. Die Hauptleitungen (7 u. 16) und die Verbindungsleitungen (14 u. 23) sind oberhalb der Einmündung der Ersteren in den Reaktortank (2) auf der Druckseite mit Ummantelungen (27 u. 28) versehen.A reactor core (1) is arranged in a container (23, which is of a second container (3) is surrounded, which escapes in the event of a leak in the container (2) Collects coolant. The gap between the containers (2 and 3) is known Way so dimensioned that its content that of the container t2) between a Operating mirror (4) and an emergency mirror (5) is equivalent to. In normal operation is the container (2) up to the operating level (4) with a liquid coolant (6), for example filled with liquid sodium. There is one main and one Reserve cooling circuit available. The former consists of a main line (7), one Pump (9) and a heat exchanger (9) in which the heat generated in the reactor core (1) is used, for example, to generate steam. The main line (7) opens at both Ends in the reactor (2) below the emergency mirror (5). At its highest point connects to the main line (7) a secondary line (10) that on its other End in the reactor vessel (2) above the emergency level (5) and below the operating level (4) opens. The main line (7) is also equipped with two shut-off valves (11 and 12) and provided with a filling connection (13). Below the emergency mirror (5) is the Main line (7) short-circuited by a connecting line (14) through which the Confluence of the secondary line (10) in the main line (7) is bypassed and the mediating a valve (15) can be shut off. The reserve cooling circuit is in principle constructed in the same way and consists of a main line (16), a pump (17) and a heat exchanger (18). At his highest point he is with a secondary line (19) provided in the reactor vessel (2) also between the emergency mirror (5) and tQormalspiegel (4) opens. The reserve cooling circuit is through fittings (20 and 21) lockable, and has its own filling connection (22). One by means of a fitting (24) lockable connecting line (23) closes the main line (16) bypassing the Einmiinåung the connecting line (19) short. Because the fittings (15 and 24) are at risk of failure it is certainly advisable to provide two fittings arranged in parallel here, each of which is able to cover the entire cross-section of the connecting lines (14 and 23). The reactor vessel is above the level of the coolant (6) (2) Filled with protective gas (25), for example with argon, which is passed through a line (26) is fed. The main lines (7 and 16) and the connecting lines (14 and 23) are above the confluence of the The former in the reactor tank (2) Provided with jackets (27 and 28) on the pressure side.

Bricht die Hauptleitung (7), beispielsweise an der mit A gekennzeichneten Stelle, fließt durch die Heberwirkung in der Hauptleitung (7) so lange Kühlmittel (6) aus dem Reaktorbehälter (2), bis durch das Absinken vom-Betriebsspiegel (4) auf den Notspiegel (5) die Öffnungen der Nebenleitungen (10 u. 19) freigelegt werden. Durch diese fließt Schutzgas (25) an die höchsten Stellen der Hauptleitungen (7 u. 16) und unterbricht hier die Heberwirkung bzw. den Kreislauf des Kühlmittels (6) im Haupt- bzw. im Reservekühlkreis. Um letzteren wieder in Betrieb zu nehmen, genügt es, die Armatur (24) zu öffnen, so daß die Verbindungsleitung (23) freigegeben wird. Dadurch wird die Hauptleitung (16) kurzgeschlossen und eine weitere Wärmeabfuhr aus dem Reaktorbehälter (2) ist gewährleistet. Der defekte Hauptkühlkreis kann ferner bei Bedarf durch das Schließen der Armaturen (11 u. 12) abgesperrt werden. Tritt ein Leck in der Hauptleitung (7) an der mit C gekennzeichneten Stelle auf, wird ein Ausfließen unzulässig großer Mengen von Kühlmittel (6) durch die Ummantelung (27) vermieden. Hier sollte zweckmäßigerweise eine hier nicht dargestellte Vorrichtung zur Leck-Anzeige vorgesehen werden, die das Schadhaftwerden das Hauptkühlkreises meldet, worauf dieser durch Stillsetzen der Pumpe (8) oder Schließen der Armaturen (-11 und/oder 12) stillgelegt werden und der weitere Betrieb mit Hilfe des Reservekühlkreises aufrecht erhalten werden kann. Bei Lecks an entsprechenden Stellen des Reservekühlkreises, beispielsweise bei B, kann nach Unterbrechung der Heberwirkung in diesem durch das Einströmen von Schutzgas (25) in die Nebenleitung (19) der intakte Hauptkühlkreis in entsprechender Weise durch öffnen der Armatur (15) in Betrieb genommen werden. Die weiteren zu treffenden Maßnahmen entsprechen den im Vorhergehenden beschriebenen.If the main line (7) breaks, for example at the one marked with A. Position, coolant flows through the siphon effect in the main line (7) for as long (6) from the reactor vessel (2) until the operating level (4) has dropped the openings of the secondary lines (10 and 19) are exposed on the emergency mirror (5). Inert gas (25) flows through this to the highest points of the main lines (7 u. 16) and here interrupts the siphon effect or the circulation of the coolant (6) in the main or reserve cooling circuit. To put the latter back into operation, it is sufficient to open the valve (24) so that the connecting line (23) is released will. This short-circuits the main line (16) and further heat dissipation from the reactor vessel (2) is guaranteed. The defective main cooling circuit can also if necessary, shut off by closing the fittings (11 and 12). Kick a leak in the main line (7) at the point marked with C. an inadmissibly large amount of coolant (6) flowing out through the jacket (27) avoided. A device not shown here should expediently be used here can be provided for leak indication that the main cooling circuit becomes damaged reports what it reacts by stopping the pump (8) or closing the valves (-11 and / or 12) are shut down and further operation with the help of the reserve cooling circuit can be maintained. In the event of leaks at the corresponding points in the reserve cooling circuit, for example at B, after the lifting effect is interrupted in this by the Ingress of protective gas (25) into the secondary line (19) of the intact main cooling circuit be put into operation in a corresponding manner by opening the valve (15). The other measures to be taken correspond to those described above.

Claims

SUTZANSPROCHE

1. Cooling circuit arrangement for nuclear power plants secured against siphon effect, Consists of one main and one reserve cooling circuit and one in a container arranged heat source, the highest point of each KUhlkreislaufes being the height is arranged between an operating and an emergency mirror, characterized in that that one or more cooling circuits below the emergency level (5) by means of one each connecting the ascending and descending branches of the main line (7 or 16), lockable connecting line (14 or 23) are short-circuited.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that both cooling circuits are branched on the suction side at their highest point in such a way that one main line each (7 or 16) is available, which opens into the container (2) below the emergency level (5), and one secondary line (14 or 23) each, which is in the container (2) between the operating (4) and the emergency mirror (5). arrives.

3. Arrangement according to claim 1 undJoder 2, characterized in that that the cooling circuits above the confluence of the main lines (7 or 16) in the container (2) are encased on the pressure side (27 or 28).