DE2340548A1

DE2340548A1 - Vorrichtung zur regelung des kuehlmitteldurchsatzes in einer kernenergieanlage nach abschaltung des reaktors

Info

Publication number: DE2340548A1
Application number: DE19732340548
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Bieniussa; Horst Kappauf
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2240503B1; JPS5044399A; FR2240503A1; GB1480765A; JPS6022318B2; DE2340548C2

Description

We/Sch

9.8.1973

24.235.0

INTERATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH 506 Bensberg

Vorrichtung zur Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in einer Kernenergieanlage nach Abschaltung des Reaktors

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in einer Kernenergieanlage nach Abschaltung des Reaktors, wobei die in diesem erzeugte Wärme über absperrbare Hauptkühlmittelleitungen vermittels Pumpen veränderlicher Leistung abgeführt wird.

Die in der Spaltzone eines abgeschalteten Kernreaktors erzeugte und durch das Kühlmittel abzuführende Wärmemenge beträgt nur einen geringen Bruchteil (beispielsweise 3 %) derjenigen, die bei Leistungsbetrieb erzeugt wird und für die die Strömungsquerschnitte der Kühlmittelleitungen und die Leistung der Pumpen ausgelegt sind. Würde bei abgeschaltetem Reaktor der Kühlmitteldurchsatz in unveränderter Größe aufrechterhalten, käme es zu einer erheblichen Absenkung der Temperatur des Kühlmittels, die zur Beschädigung der Anlage durch Theriaoschock und zu instabilen Kühlverhältnissen führen könnte. Die naheliegende Maßnahme, den Kühlmitteldurchsatz durch in den Hauptkühlmittelleitungen eingebaute Regelarmaturen auf ein Maß herabzusetzen, das gerade zur Abfuhr der Nachwärme ausreicht, ist wenig geeignet, da Armaturen der in Frage kommenden großen Nennweiten (z.B. 6oo bis looo mm) schlechte Regelcharakteristiken im Bereich kleiner Durchflußmengen aufweisen. Die ebenfalls bestehende Möglichkeit, den Kühlmitteldurchsatz durch Verminderung der

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Pumpenleistung herabzusetzen, findet bei manchen der im Reaktorbau verwendeten Pumpen, beispielsweise jenen mit hydrostatischem Lager an einer zum Betrieb derselben erforderlichen Mindestdrehzahl ihre Grenze, die typischerweise etwa lol der Drehzahl bei Vollast entspricht.

Erhöht werden diese Schwierigkeiten noch dann, wenn der Reaktor durch Schnellschluß abgeschaltet wird, da dann einem plötzlichen Abfall in der erzeugten Wärmemenge ein nur langsam zu vermindernder Kühlmitteldurchsatz entgegensteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in einer Kernenergieanlage, die sicherstellt, dass bei Abschaltung, insbesondere Schnellabschaltung des Reaktors, der Kühlmitteldurchsatz schnell, sicher und ohne Notwendigkeit in ihrem Umfang genau einzuhaltender Regelungsmaßnahmen auf dasjenige Maß herabgesetzt wird, das gerade zur Abfuhr der in der Spaltzone des Reaktors erzeugten Nachwärme ausreichend ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß parallel zur Absperrarmatur der Hauptkühlmittelleitung eine Umgehungsleitung vorhanden ist,deren Durchsatz auf die maximal zur Abfuhr der in der Spaltzone des Reaktors erzeugten Nachwärme erforderliche Kühlmittelmenge begrenzt ist. Durch die völlige Absperrung der Hauptkühlmittelleitung, die ohne besondere Feineinstellung eines Absperrschiebers erfolgen kann,und durch die Führung des Kühlmittels in einer Leitung verringerten Querschnitts und bekannten Strömungswiderstandes wird eine sichere Begrenzung des Kühlmitteldurchsatzes auf das erforderliche Maß erreicht. Dabei fließt auch bei Leistungsbetrieb der Anlage ein geringer Bruchteil des Kühlmittelstromes durch die Umgehungsleitung, so dass diese im Bedarfsfalle nicht erst geöffnet werden muß. Der Strömungswiderstand

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der Umgehungsleitung ist dabei so zu bemessen, dass zu seiner Überwindung eine Punmenleistung erforderlich ist, zu deren Erzielung eine Pumpendrehzahl erforderlich ist, die über der mindestzulässigen liegt.

Zur Erzielung eines ausreichenden Strömungswiderstandes in der Umgehungsleitung und zu dessen genauer Einstellung ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von Vorteil, in dieser eine feste Drossel anzuordnen.

Die Menge der in der Spaltzone eines abgeschalteten Reaktors erzeugten Nachwärme wird weitgehend von der Leistung bestimmt, die vor der Abschaltung im Reaktor erzeugt wurde. Da diese entsprechend den Betriebserfordernissen unterschiedlich ist, ist es auch die abzuführende Nachwärmemenge und damit der nach Abschaltung aufrechtzuerhaltende Kühlmitteldurchsatz. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Umgehungsleitung mindestens eine Regelarmatur aufweist, vermittels derer der Kühlmitteldurchsatz den Erfordernissen angepaßt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Regelarmatur entsprechend der jeweiligen Leistung des Reaktors steuerbar, und zwar bereits während des Leistungsbetriebes der Anlage, so dass bei Sehne 11abschaltung des Reaktors die Umgehungsleitung bereits den richtigen Strömungsquerschnitt aufweist. Dieser Vorgang kann unter Zuhilfenahme geeigneter Meß- und Regelgeräte selbsttätig ablaufen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Regelarmatur nicht völlig schließbar ist, sondern eine Mindestdurchflußöffnung aufweist. Dies dient dazu, ein versehentliches völliges Absperren der Umgehungsleitung zu verhindern, das den Kühlmittelumlauf unterbrechen und zur Überhitzung der Spaltzone des Reaktors führen würde.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird' vorgeschlagen, daß die Absperrung der Hauptkühlmittelleitung, die Verringerung der Pumpenleistung und die Abschaltung des Reaktors gleichzeitig auslösbar sind, so daß die Anpassung der Pumpenleistung an den zur Verfügung stehenden geringeren Strömungsquerschnitt der Umgehungsleitung selbsttätig erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.

Diese zeigt einen Kernreaktor 1 mit einer Spaltzone 2, deren Aktivität durch das mehr oder minder tiefe Einfahren von Regelstäben 3 veränderbar ist, von denen hier nur einer dargestellt ist. Eine nicht näher beschriebene Abschaltvorrichtung 4 kann durch ein Signal aus einer Oberwachungs- und Steuerungsvorrichtung 5 ausgelöst werden, so daß die Regelstäbe 3 in die Spaltzone 2 fallen und der Reaktor 1 abgeschaltet wird. Die in der Spaltzone 2 erzeugte Wärme wird über eine Hauptkühlmittelleitung 6 mit Hilfe einer Pumpe 7 einer nicht näher beschriebenen Verbrauchsstelle 8, beispielsweise einem Wärmetauscher zugeführt, worauf das : lab gekühl te Kühlmittel in den Reaktor 1 zurückfließt. Gemäß der Erfindung zweigt von der Hauptkühlmittelleitung 6 eine Umgehungsleitung 9 ab, die zur Einstellung des gewünschten Strömungswiderstandes mit einer festen Drossel Io versehen ist. Die Hauptkühlmittelleitung ist mit einer Absperrarmatur 11 versehen, die durch einen Motor 12 betätigt wird. Das von der Steuerungseinrichtung 5 ausgehende Signal zur Betätigung der Abschaltvorrichtung 4 bewirkt gleichzeitig ein Verringern der Drehzahl und damit der Leistung der Pumpe 7 sowie ein zur Schließung.der AbsperrarmatuT 11 führendes Anlaufen des Motors 1.2. Nach erfolgter Abschaltung des Reaktors wird die Pumpe 7 mit ihrer mindestzulässigen Drehzahl betrieben, wobei, da die Hauptkühlmittelleitung 6 abgesperrt ist, ein zur Abfuhr der Nachwärme aus der Spaltzone 2 ausreichender Kühlmittelstrom

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über die Umgehungsleitung 9 fließt. Der durch die feste Drossel 10 eingestellte Strömungsquerschnitt entspricht einem Kühlmitteldurchsatz, wie er zur Abfuhr der höchsten zu erwartenden Nachwärmeabgabe der Spaltzone 2 entspricht. Wurde der Reaktor 1 vor der Abschaltung mit geringerer Leistung betrieben, ist auch die in der Spaltzone 2 erzeugte Nachwärmemenge geringer und damit auch der erforderliche Kühlmitteldurchsatz durch die Umgehungsleitung 9. Diese weist eine v/eitere Ab sperr armatur 13 auf, die durch einen weiteren Motor 14 soweit schließbar ist, dass der Kühlmitteldurchsatz um das gewünschte Maß verringert wird. Im Reaktor 1 befinden sich " nicht näher beschriebene Meß- und Regelgeräte 15, die einerseits bei Überschreitung zulässiger Grenzwerte durch ein entsprechendes Signal an die Steuerungsvorrichtung 5 die Sehne11abschaltung des Reaktors auslösen und andererseits in Abhängigkeit von der jeweils in der Spaltzone 2 erzeugten Leistung den Motor 14 derart steuern, daß die Absperrarmatur 13 zu jedem Zeitpunkt genau denjenigen Strömungsquerschnitt in der Umgehungsleitung 9 freigibt, der dem erforderlichen Kühlmitteldurchsatz nach der Abschaltung entspricht. Da die in der St>altzone 2 erzeugte Nachwärmemenge nach Abschaltung des Reaktors allmählich abnimmt, kann über eine weitere Absperrarmatur 16 bei Bedarf der Strömungsquerschnitt der Umgehungsleitung 9 weiter vermindert werden, so daß er dem zu verringernden Kühlmitteldurchsatz entspricht. Die Absperrarmaturen 13 und 16 sind nicht völlig schließbar, sondern weisen eine Mindestdurchflußöffnung auf, um ein versehentliches Absperren der Umgehungsleitung 9 bei abgeschaltetem Reaktor zu verhindern, die zum völligen Ausfall der Kühlung der Spaltzone 2 führen würde. Ist eine völlige Absperrung der Kühlmittelleitungen notwendig, beispielsweise zu Reparaturzwecken, kann die Umgehungsleitung 9 durch eine weitere, diese völlig absperrende Armatur 17 geschlossen werden.

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Claims

- 6 - P.8.1973

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SchutzansTirüche

jl.yVorrichtung zur Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in einer Kernenergieanlage nach Abschaltung des Reaktors, wobei die in diesem erzeugte Wärme über absperrbare Hauptkühlmittelleitungen vermittels Pumpen veränderlicher Leistung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß parallel zur Absperrarmatur der Hauntkühlmittelleitung (6) eine Umgehungsleitung (9) vorhanden ist, deren Durchsatz auf die maximal zur Abfuhr der in der Spaltzone (2) des Reaktors (1) erzeugten Nachwärme erforderliche Kühlmittelmenge begrenzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Umgehungsleitung (9) eine feste Drossel (10) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Umgehungsleitung (9) mindestens eine Regelarmatur (13) aufweist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Regelarmatur (13) entsprechend der [jeweiligen Leistung des Reaktors (1) steuerbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet

daß die Regelarmatur (13) nicht völlig schließbar ist

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6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche

dadurch gekennzeichnet,

daß die Absperrung der Hauptkühlinitte 1 leitung (6), die Verringerung; der Puiapenleistung (7) und die Abschaltung des Reaktors (1) gleichzeitig auslösbar sind.

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