DE2247797C2

DE2247797C2 - Cooling circuit arrangement for nuclear power plants

Info

Publication number: DE2247797C2
Application number: DE2247797A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 5000 Köln Cerutti
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE2247797A1; JPS5233760B2; JPS4971398A

Description

3030th

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkreislaufanordnung für kerntechnische Anlagen mit Reaktorkern und/oder Brennelemenl-Abklinglager als Wärme- quellen, die in einem mit einem flüssigen Kühlmittel bis zu einem Betriebs-, mindestens jedoch bis zu einem Notspiegel füllbaren Behälter angeordnet sind, wobei mindestens je ein erster und zweiter, mit je einer Hauptleitung versehener Kühlkreislauf vorhanden sind, «o wobei die Hauptleitung an ihrer Saug- und Druckseite in das Kühlmittel unterhalb des Notspiegels eintauchtThe present invention relates to a cooling circuit arrangement for nuclear systems with a reactor core and / or fuel element decay bearings as heat swell in a with a liquid coolant up to an operating, but at least up to one Emergency mirror fillable containers are arranged, with at least a first and a second, each with one Main line provided cooling circuit are present, «o the main line dipping into the coolant below the emergency level on its suction and pressure side

Aus Sicherheitsgründen sind wärmeerzeugende, kerntechnische Anlagen mit mindestens einem ersten und einem zweiten Kühlkreislauf versehen. Befinden sich Teile dieser Kühlkreisläufe 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 Kühlkreisläufe 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 erster und «ι zweiter Kühlkreislauf in gleicher Weise gegen Lecks gesichert werden müssen, tritt das Problem auf, daß durch das Absinken des Kühlmittels auf den Notspiegel der ,Strom des Kühlmittels nicht nur im defekten, sondern auch im intakten Kühlkreislauf unterbrochen wird. Zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kühlung muß jedoch der intakte Kühlkreislauf, üblicherweise der zweite Kühlkreislauf, baldmöglichstFor safety reasons, heat-generating, nuclear systems with at least one first and a second cooling circuit. If parts of these cooling circuits are outside the container, which contains the heat sources, for example a reactor core in the reactor vessel or spent fuel elements in the decay store, there is a risk that the container is siphoned empty in the event of a leak in one of the cooling circuits that the mirror of the Coolant in the container drops below an emergency level that must be held in any case. It is already been proposed to prevent this siphoning by the fact that by the sinking of the coolant suction openings are exposed from the operating mirror to the emergency mirror, through which the above in the container the protective gas located in the coolant level flow into the defective cooling circuit and thereby the Can interrupt the siphon effect. Since the first and «ι second cooling circuit must be secured against leaks in the same way, the problem arises that by the sinking of the coolant on the emergency level of the, flow of the coolant not only in the defective, but is also interrupted in the intact cooling circuit. To maintain a sufficient However, the intact cooling circuit, usually the second cooling circuit, must cool as soon as possible 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 Kühlkreislauf gleichfalls im intakten Kühlkreislauf unterbrochenen Kühlmittelstrom wiederherzustellen.be put back into operation. It is therefore a simple and safe to use device is required that allows the through the Interruption of the siphon effect in the defective cooling circuit also to restore the interrupted coolant flow in the intact cooling circuit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung von erstem und zweitem Kühlkreislauf in einer kerntechnischen Anlage, bei der ein Leerhebern des die Wärmequelle enthaltenden Behälters bei Bruch in einem der Kühlkreisläufe sicher vermieden wird und die die Inbetriebnahme des zweiten Kühlkreislaufes erleichtert, nachdem im ersten Kühlkreislauf ein Leck aufgetreten ist und zur Vermeidung des Leerheberns des Behälters die Kühlkreisläufe selbsttätig unterbrochen worden sind.The object of the present invention is an arrangement of first and second cooling circuits in one nuclear facility, in which an empty siphoning of the container containing the heat source in the event of a break in one of the cooling circuits is safely avoided and which facilitates the commissioning of the second cooling circuit after a leak in the first cooling circuit occurred and the cooling circuits were automatically interrupted to avoid the container being siphoned empty.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anordnung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß je eine vom höchsten, unterhalb des Betriebsund oberhalb des Notspiegels gelegenen Punkt der Hauptleitung ausgehende und im gleichen Höhenbereich in den Behälter mündende Nebenleitung und außerdem je eine unterhalb des Notspiegels verlaufende, die Anschlußstelle der Neben- an die Hauptleitungen umgehende, mit Armaturen absperrbare Überbrükkungsleitung vorhanden istThe solution to this problem is achieved according to the invention in the above-mentioned arrangement in that one from the highest point located below the operating level and above the emergency level Main line outgoing and secondary line opening into the tank at the same height range and in addition, one each running below the emergency level, the connection point of the secondary to the main lines immediate bridging line that can be shut off with fittings is available

Im Normalbetrieb ist diese Leitung abgesperrt, so daß das Kühlmittel entlang dem Hauptstrang fließt, der bis über den Notspiegel hinaufgeführt ist Durch öffnen der absperrbaren Überbrückungsleitung wird ein Kreislauf hergestellt, dessen höchster Punkt sich unterhalb des Notspiegels befindet Tritt in einem der Kühlkreisläufe ein Leck auf, durch das Kühlmittel ausfließt, sinkt durch die Heberwirkung in dem defekten Kühlkreislauf der Spiegel des Kühlmittels in dem Behälter soweit ab, bis die öffnung 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. 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 abgeschaltetIn normal operation, this line is blocked so that the coolant flows along the main line, which leads to Is led up via the emergency mirror by opening the lockable bypass line, a circuit is established, the highest point of which is below the If a leak occurs in one of the cooling circuits, through which coolant flows out, it sinks through the siphon effect in the defective cooling circuit of the level of the coolant in the container from until the opening of the secondary line is exposed. The protective gas in the tank above the coolant level flows through the secondary line to the highest point of the cooling circuit and interrupts the siphon effect. At the same time, the opening of the Secondary line of the intact cooling circuit exposed so that protective gas flows into this and the Coolant circuit interrupted This cooling circuit is restored by opening the valve that closes the line connecting the ascending and descending branch Expediently the defective cooling circuit is removed by shutting down the pumps or by shutting off a suitable one Position switched off

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die oberhalb der Einmündung der Hauptleitung mit ihrer Saugseite in den Behälter gelegenen Teile der Haupt- und Überbrückungsleitungen mit einer kühlmitteldichten Ummantelung versehen sind. Dies ist notwendig, da in diesem Bereich eine Leckagenbegrenzung durch die Unterbrechung der Heberwirkung nicht möglich ist Ein Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung ist es, daß sich diese Ummantelung auf einen verhältnismäßig kleinen Teil der Kühlkreisläufe beschränken kann.Another embodiment of the invention is characterized in that the above the confluence of the Provide the main line with its suction side parts of the main and bridging lines located in the container with a coolant-tight jacket are. This is necessary because in this area a leakage limitation by the interruption of the Lifting effect is not possible. An advantage of the arrangement according to the invention is that this Sheathing can restrict to a relatively small part of the cooling circuits.

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

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt diese in schematischer Form einen Reaktorbehälter im Schnitt und je einen ersten und zweiten Kühlkreislauf mit den erforderlichen Nebenanlagen.An embodiment of the invention is shown in the drawing and that shows this in schematic form a reactor vessel in section and each a first and second cooling circuit with the required ancillary systems.

Ein Reaktorkern 1 ist in einem Behälter 2 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 und 3 ist in bekannter Weise derart bemessen, daß sein Inhalt demjenigen des Behälters 2 zwischen einem Betriebsspiegel 4 und einem Notspiegel 5 entspricht Im Normalbetrieb ist der Behälter 2 bis zum Betriebsspiegel 4 mit einem flüssigem Kühlmittel 6, beispielsweise mit flüssigem Natrium, gefüllt Es sind je ein erster und ein zweiter Kühlkreislauf vorhanden. Ersterer besteht aus einer Hauptleitung 7, einer Pumpe 8 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 Reaktorbehälter 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 Überbrückungsleitung 14 kurzgeschlossen, durch die die Einmündung der Nebenleitung 10 in die Hauptleitung 7 umgangen wird und die vermittels einer Armatur 15 absperrbar ist Der zweite Kühlkreislauf ist in grundsätzlich gleicher Weise aufgebaut und besteht aus einer weiteren Hauptleitung 16, einer weiteren Pumpe 17 und einem weiteren Wärmetauscher 18. An seinem höchsten Punkt ist er mit einer weiteren NebenleitungA reactor core 1 is arranged in a container 2 which is surrounded by a second container 3, which is at catches coolant escaping from a leak in container 2 The gap between containers 2 and 3 is in As is known, so dimensioned that its content is that of the container 2 between an operating level 4 and an emergency mirror 5 corresponds in normal operation, the container 2 is up to the operating level 4 filled with a liquid coolant 6, for example with liquid sodium. There are each a first and a second cooling circuit is available. The former exists from a main line 7, a pump 8 and a heat exchanger 9, in which the in the reactor core 1 generated heat is used, for example, to generate steam. The main line 7 opens at both Ends in the reactor vessel 2 below the emergency level 5. The main line closes at its highest point 7 a secondary line 10, which at its other end in the reactor vessel 2 above the emergency level 5 and The main line 7 also has two shut-off valves 11 and 12 and provided with a filling connection 13. Below the emergency mirror 5, the main line 7 is through a Bridging line 14 short-circuited, through which the confluence of the secondary line 10 into the main line 7 is bypassed and which can be shut off by means of a valve 15. The second cooling circuit is in basically constructed in the same way and consists of a further main line 16, a further pump 17 and another heat exchanger 18. At its highest point it is with another secondary line

19 versehen, die im Reaktorbehälter 2 ebenfalls zwischen Notspiegel 5 und Betriebsspiegel 4 mündet. Der zweite Kühlkreislauf ist durch weitere Armaturen19 provided, which also opens in the reactor vessel 2 between the emergency level 5 and the operating level 4. The second cooling circuit is through further fittings

20 und 21 absperrbar und besitzt einen eigenen Füllanschluß 22. Eine vermittels einer weiteren Armatur 24 absperrbare weitere Überbrückungsleitung 23 schließt die Hauptleitung 16 unter Umgehung der Einmündung der Nebenleitung 19 kurz. Da die Armaturen 15 und 24 ausfallgefährdet sind, ist es sicher zweckmäßig, hier je zwei parallel angeordnete Armaturen vorzusehen, deren jede in der Lage ist, den gesamten Querschnitt der Überbrückungsleitung 14 und 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 Hauptleitung 7 und 16 und die Überbrückungsleitung 14 und 23 sind oberhalb der Einmündung der ersten in den Reaktortank 2 auf der Saugseite mit Ummantelungen 27 und 28 versehen. Über Stutzen 29 und 30 können der zweite bzw. erste Kühlkreislauf entgast werden.20 and 21 lockable and has its own filling connection 22. One by means of a further valve 24 lockable further bridging line 23 closes the main line 16 bypassing the Confluence of the secondary line 19 short. Since the fittings 15 and 24 are at risk of failure, it is safe expedient to provide here two fittings arranged in parallel, each of which is capable of the to release the entire cross-section of the bypass line 14 and 23. Above the level of the coolant 6 the reactor container 2 is filled with protective gas 25, for example with argon, through a line 26 is fed in. The main line 7 and 16 and the bypass line 14 and 23 are above the The confluence of the first into the reactor tank 2 is provided with jackets 27 and 28 on the suction side. The second or first cooling circuit can be degassed via nozzles 29 and 30.

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 und 19 freigelegt werden. Durch diese fließt Schutzgas 25 an die höchsten Stellen der Hauptleitungen 7 und 16 und unterbricht hier die Heberwirkung bzw. den Kreislauf des Kühlmittels 6 im eisten und im zweiten Kühlkreislauf. Um letzteren wieder in Betrieb zu nehmen, genügt es, die Armatur 24 zu öffnen, so daß die Überbrückungsleitung 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 und 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 verhindert. Hier sollte zweckmäßigerweise eine hier nicht dargestellte Vorrichtung zur Leck-Anzeige vorgesehen werden, die das Schadhaftwerden des ersten Kühlkreislaufes 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 zweiten Kühlkreislaufes aufrechterhalten werden kann. Bei Lecks an entsprechenden Stellen des zweiten Kühlkreislaufes, beispielsweise bei B, kann nach Unterbrechung der Heberwirkung in diesem durch das Einströmen von Schutzgas 25 in die Nebenleitung 19 der intakte erste Kühlkreislauf in entsprechender Weise durch Öffnen der Armatur 15 in Betrieb genommen werden. Die weiteren zu treffenden Maßnahmen entsprechen dem im vorhergehenden beschriebenen.If the main line 7 breaks, for example at the point marked A , the siphon effect in the main line 7 causes coolant 6 to flow out of the reactor container 2 until the openings in the secondary lines 10 and 19 are exposed as the operating level 4 drops to the emergency level 5 . Protective gas 25 flows through this to the highest points of the main lines 7 and 16 and here interrupts the siphon effect or the circuit of the coolant 6 in the first and in the second cooling circuit. To put the latter back into operation, it is sufficient to open the valve 24 so that the bridging line 23 is released. As a result, the main line 16 is short-circuited and further heat dissipation from the reactor vessel 2 is ensured. The defective main cooling circuit can also be shut off by closing the fittings 11 and 12 if necessary. If a leak occurs in the main line 7 at the point marked C, an inadmissibly large amount of coolant 6 is prevented from flowing out through the casing 27. It is advisable to provide a leak display device, not shown here, which reports the defective first cooling circuit, whereupon it is shut down by stopping the pump 8 or closing the fittings 11 and / or 12, and further operation with the aid of the second cooling circuit can be sustained. In the event of leaks at corresponding points in the second cooling circuit, for example at B, the intact first cooling circuit can be put into operation in a corresponding manner by opening the valve 15 after the siphon effect in this is interrupted by the inflow of protective gas 25 into the secondary line 19. The other measures to be taken correspond to those described above.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Kühlkreislaufanordnung für kerntechnische Anlagen mit Reaktorkern und/oder Brennelement-Abklinglagern, die in einem mit einem flüssigen Kühlmittel bis zu einem Betriebs-, mindestens jedoch bis zu einem Notspiegel füllbaren Behälter angeordnet sind, wobei mindestens je ein erster uDd zweiter, mit je einer Hauptleitung versehener Kühlkreislauf vorhanden sind, wobei die Hauptleitung an ihrer Saug- und Druckseite in das Kühlmittel unterhalb des Notspiegels eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß je eine vom höchsten, unterhalb des Betriebs- (4) und oberhalb des Notspiegels (5) gelegenen Punkt der Hauptleitungen (7.16) ausgehende und im gleichen Höhenbereich in den Behälter (2) mündenden Nebenleitung (10, 19) und außerdem je eine unterhalb des Notspiegels (5) verlaufende, die Anschlußstelle der Neben- (10, 19) an die Hauptleitungen (7, 16) umgehende, mit Armaturen (15, 24) absperrbare Überbrückungsleitung (14,23) vorhanden ist1. Cooling circuit arrangement for nuclear Plants with reactor core and / or fuel element decay bearings that are combined with a liquid Coolant up to an operating tank, but at least up to an emergency level tank are arranged, with at least one first uDd A second cooling circuit, each provided with a main line, is present, the main line entering the coolant on its suction and pressure side immersed below the emergency level, characterized in that one of the highest, point of the main lines located below the operating (4) and above the emergency mirror (5) (7.16) outgoing and secondary line (10, 19) opening into the container (2) at the same height range and also one each below the emergency mirror (5), the connection point of the secondary (10, 19) there is a bridging line (14, 23) which immediately connects to the main lines (7, 16) and can be shut off with fittings (15, 24)

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Saugseite der Kreisläufe oberhalb der Einmündung der Hauptleitungen (7,16) in den Behälter (2) gelegenen Teile der Haupt- und Überbrückungsleitungen (14, 23) mit einer kühlmitteldichten Ummantelung (27,28) versehen sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that on the suction side of the circuits above the confluence of the main lines (7,16) in the container (2) located parts of the main and Bridging lines (14, 23) are provided with a coolant-tight jacket (27, 28).