DE2409867B2 - Absperr- und sicherheitseinrichtung fuer die frischdampfleitungen eines dampferzeugers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft damit eine Absperr- und Sicherheitseinrichtung für die Frischdampfleitung eines Dampferzeugers unter Verwendung eines verstellbaren Sicherheitsventils, dessen Ventilteller mit einem in einem Zylinder geführten Steuerkolben fest verbunden ist und bei dem die vom Dampfdruck auf Ventilteller und Kolben ausgeübten Kräfte das Ventil öffnen, wenn ein zulässiger Wert für den Dampfdruck erreicht ist.

Druckwasserreaktoren enthalten im Innern eines Sicherheitsbehälters einerseits den Kernreaktor zum Aufheizen von Druckwasser und andererseits Dampferzeuger.

Diese Dampferzeuger sind Wärmetauscher, in dere;i Heizrohren Druckwasser fließt. Auf der Mantelseite sind sie mit dem zu verdampfenden Speisewasser t>o gefüllt. Der oben austretende Dampf wird durch Frischdampfleitungen aus dem Sicherheitsbehälter heraus und zu einer Turbine des Kernkraftwerkes

geführt.

Wenn aus irgendeinem Grunde eine derartige Frisehdanipfleitung leck wird und Dampf ausströmt, so hat dies bei großen Leckagen in der Leitung einen nlötzlichcn Druckabfall zur Folge, der über entspre-Wenn man dies verhindern will, läßt sich bereits im Innern des Sicherheitsbehälters in die Fnschdampfleitune ein Absperrventil einfügen. Wird ein derartiges Absperrventil aber geschlossen, besteht wiederum die Gefahr daß durch das vorhandene Warnieangebot des Druckwassers der Druck im Dampferzeuger unzulässig ansteigt Um dieses zu verhindern, wäre es notwendig, ein Sicherheitsventil vorzusehen, das bei unzulässig hohem Druck im Dampferzeuger ein Abblasen des Dampfes aus dem Sicherheitsbehälter hinaus ermöglicht Würde man jedoch ein derartiges Sicherheitsventil mit einer nach außen führenden Ausblaseleitung versehen hätte man erstens in der Wand des Sicherheitsbehälters zusätzliche Durchführungen vorzusehen und zweitens müßte man auch diese Ausblaseleitung für den Fall eines Bruches der Ausblaseleitung

schützen. . . .

Aus der DT-PS 6 25 402 ist es bei einer konventionellen Dampfkraftanlage bereits bekannt, zusätzlich zu einer Absperrarmatur zwischen dem Dampfkessel und der Turbine ein abhängig von der Absperrarmatur betätigtes Auslaßorgan vorzusehen, das beim plötzlichen Absperren der Frischdampfleitung sicherstellt, daß der Druck im Dampfkessel nicht unzulässig ansteigt. Zusätzlich sind im Dampfkessel weitere, den Druckanstieg begrenzende Sicherheitsventile vorgesehen.

Ein Regel- und Sicherheitsventil, das sowohl den Dampfdurchtritt durch eine Leitung regeln bzw. steuern kann als auch gleichzeitig als Sicherheitsventil wirkt, ist in der deutschen Patentschrift 15 00 251 beschrieben. Hier ist zusätzlich zu einem elektromotorischen Antrieb auf der Kolbenstange des Ventils ein vom Druck des zu steuernden Mediums beaufschlagter Steuerkolben vorgesehen.

Der in Schließrichtung wirkende Zylinderraum oberhalb des Steuerkolbcns wird bei Erreichen eines unzulässigen Druckes über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil vom Druck entlastet, so daß automatisch die volle Öffnung des Regel- und Sicherheitsventils eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperr- und Sicherheitseinrichtung mit einem pneumatisch gesteuerten Ventil zu schaffen, die mechanisch genau so einfach aufgebaut ist wie ein derartiges elektro-pneumatisch gesteuertes Ventil und deshalb im Innern des Sicherheitsbehäiters eines Kernreaktors in die Frischdampfleitung des Dampferzeugers eingebaut werden kann und die sowohl als Absperreinrichtung für die Frischdampfleitung im Falle eines Rohrbruches als auch als Sicherheitsventil im Falle eines zu hohen

Druckanstieges im Dampferzeuger wirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäU dadurch gelöst, daß die Zylinderteile zu beiden Seiten des .Steuerkolbens über Drosselsteilen mit de^iTi Innenraum des Dampferzeugers in Verbindung stehen, daß die Flache der in Schlieürichtung wirkenden Kolbenseite kleiner ist als die Gesamtkolbenfläche in öfinungsnehtun·' einschließlich der Fläche der Kolbenstange, an der der Ventilteller des Ventils befestigt ist, daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Dumpfdruck auf den to Ventilteller des Ventils in öffnendem Sinne wirkt, daß von dem in öffn-jngorichtung wirkenden Zylinderraum des Steuerzylinders eine Steuerleitung abgeht, die so ausgeführt bzw. geschaltet ist, daß bei plötzlichem Druckabfall in der Frischdampfleitung Dampf aus dem \*> in Öffnungsrichtung wirkenden Zylinderraum abströmt und daß von dem in Schließrichtung wirkenden Zylinderraum eine Entlastungsleitung mit einem auf Liberdruck ansprechenden Sicherheitsventil abgeht.

Hin Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schema- ίο tisch dargestellt. Im Innern eines Sicherheilsbehälters 1, der von einer Betonabschirmung 2 umgeben ist, ist ein Dampferzeuger 4 vorgesehen, in dessen Frischdamplleitung 5 ein Ventil 6 eingeschaltet ist. Die Frischdampfleitung 5 wird über Durchführungen 7 und 8 aus dem Sicherheitsbehälter 1 herausgeführt. Sie ist außen durch einen Schieber 9 absperrbar. Außerdem ist an die Frischdampfleitung 5 außerhalb des Sieherheitsbehälters 1 ein Sicherheitsventil 10 angeschlossen. Das Ventil 6 dient zum Absperren der Frischdampfleitung 5 unmittelbar in der Nähe des Dampferzeugers 4 und gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung gegen Überdruck im Dampferzeuger 4.

Erreicht wird dies dadurch, daß das Ventil 6 von einem Steucr';olben ti gesteuert wird. Dieser Steuer- i'< kolben ist in einem Steuerzylinder 12 verschiebbar gelagert und mit dem Ventilteller des Ventils 6 mechanisch verbunden. Der Steuerkolben 11 besitzt damit an seinem unteren Ende eine in Öffnungsrichtung wirkende Kolbenseite 13 und an seinem oberen Ende in der Zeichnung eine in Schließrichtung wirkende Kolbenseite 14. Der Teil des Steuerzylinders 12. der an die in Schließrichtung wirkende Kolbenseite 14 angrenzt, ist nun über ein Sicherheitsventil 15 mit dem Innern des Sicherheitsbehälters 1 verbunden. Er ist 4S außerdem über eine Einstelldrossel 16 und eine Verbindungsleitung 17 mit dem Dampferzeuger 4 verbunden.

Der Teil des Steuerzylinders 12, der an die in öffnungsrichtung wirkende Kolbenseite Π angrenzt, ist erstens über zwei in Reihe geschaltete Öffnungsventile 18 mit der Verbindungsleitung 17 und zweitens über eine Einstelldrossel 19 mit dem Raum des Ventils 6 verbunden, der an die Frischdampfleitung 5 angrenzt. Weiterhin ist er über eine Steuerleitung 20 mit einem 5S Punkt der Frischdampfleitung 5 verbunden, der entfernt vom Ventil 6 in der Nähe des Sicherheitsbehälters 1 liegt. Es ist auch möglich, den Druck in der Steuerleitung 20 über ein vom Druckabfall in der Frischdampfleitung gesteuertes Ventil (nicht dargestellt) zu beeinflussen. t>o

Von dem Dampferzeuger 4 führt außerdem noch eine Entlastungsleitung 21 über ein Absperrventil 22 in einen Behälter 23. Diese Entlastungsleitung 21 ist so bemessen, daß sie im Falle eines Lecks in einigen der Meizrohre im Dampferzeuger 4 das uori austretende t^K, Druckwasser aus dem Dampferzeuger 4 abführen kann.

Nimmt man nun an, daß in der Frischdampfleitung 5 außerhalb des Sicherheitsbehälters 1 vor dem Schieber 9 cm Rohrbruch auftritt, so wird der Druck in der Frischdampfleitung 5 mindestens in der Nähe des Sicherheitsbehälter^ 1 plötzlich absinken. Das bis dahin geöffnete Ventil 6 schließt siL.h, da der Druckabfall in der Steuerleitung 20 den Druck an der in öffnungsrichlung wirkenden Kolbenseile vermindert und damit der Druck an der in Schließrichtung wirkenden Kolbenseile überwiegt. Das Schließen des Ventils 6 hat zur Folge, daß der Druckabfall im Innern des Dampferzeugers 4 begrenzt wird. Schon dadurch wird die Gefahr eines Folgeschadens an den Heizrohren im Innern des Dampferzeugers 4 praktisch verhindert. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Sicherheitseinrichtungen bekannter Art wird in diesem Falle durch den Druckabfall in einer Erischdampfleiuing die Kernreaktoranlage ausgeschaltet und die noch anfallende Wärmeenergie durch die übrigen in der Kernreaktoran lage noch vorhandenen Dampferzeuger und deren Krischdampfleitungen nach außen abgeblasen. In diesem Fall öffnet sich weder das Ventil 6 in der Frischdamplleitung 5 noch das Absperrventil 22. Der Druck im Innern des Dampferzeugers 4 wird vorübergehend über den vor dem Störfall vorhandenen Innendruck ansteige:: jedoch licht den höchstzulässigen Druck erreichen.

Für den 1 all. daß entweder keine übrigen Dampier zeuger da sind oder das Abblasen des Dampfes der übrigen Dampferzeuger nicht ausreicht, kann es vorkommen, daß der Druck im Dampferzeuger 4 über das zulässige Maß anzusteigen droht. Dieser Druck ist auch auf der Seite des Steuerzylinders 12 vorhanden, die an die in Schließrichtung wirkende Kolbenseite 14 angrenzt. Diese Seite des Steuerzylinders 12 ist aber mit dem Sicherheitsventil 15 verbunden, das bei Erreichen des höchstzulässigen Druckes im Dampferzeuger 4 anspricht und eine kleine Dampfmenge in das Innere des Sicherheilsbehälters 1 abbläst. Hierdurch wird der Druck an der in Schließrichtung wirkenden Kolbenseile 14 begrenzt. Bei weiter ansteigendem Druck im Dampferzeuger 4 wird sich daher das Ventil 6 öffnen, und der Druckanstieg im Dampferzeuger 4 kann durch Abblasen von Dampf über die Leckstelle oder über das Sicherheitsventil 10 begrenzt werden. Sobald der Druck im Innern des Dampferzeugers 4 wieder nachgelassen hat, schließt das Sicherheitsventil 15 und — bedingt durch die größere Fläche des Steuerkolbens 11 gegenüber dem Ventilsitz des Ventils 6 — wird sich das Ventil 6 wieder schließen. Damit wirkt das Ventil 6 einerseits als Absperrventil und andererseits als Sicherheitsventil gegen zu hohen Überdruck im Dampferzeuger 4. Zum öffnen des Ventils 6 bei Inbetriebnahme der Anlage werden die Öffnungsventile 18 — deren Betätigungsknöpfe aus Sicherheitsgründen in der Warte an getrennten Orten angeordnet sein können — betätigt, so daß der Druck, der im Innern des Dampferzeugers herrscht, sich jetzt auch zu beulen Seiten des Steuerkolbens 11 befindet.

Die Kolbenstange 24 des Steuerkolbens 11 ragt nun aus dem Steuerzylinder 12 heraus. Die der Querschnittsfläche der Kolbenstange 24 und dem Druck unter dem Ventilkegel 6 entsprechende Kraft hat zur Folge, daß sich der Steuerkolben 11 und der Ventilkegel 6 bis in seine obere Endlage bewegt und das Ventil 6 voll geöffnet wird. Der Druck in der Frischdampfleitung 5 gewährleistet, daß über den Querschnitt der Kolbenstange 24 die in Öffnungsrichtung wirkende Kraft auch nach dem Schließen der Öffnungsvetuile 18 aufrechterhalten bleibt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absperr- und Sicherheitseinriehtr iiir die Frischdampfleitung eines Dampferzeugers unter Verwendung eines verstellbaren Sicherheitsventils, dessen Ventilteller mit einem in einem Zylinder geführten Steuerkolbcn fest verbunden ist und bei dem die vom Dampfdruck auf Ventilteilet und Kolben ausgeübten Kräfte das Ventil öffnen, wenn ic ein zulässiger Wert für den Dampfdruck erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderteile zu beiden Seiten (13, 14) des Steuerkolbens (11) über Drosselstcllen (16, 19) mit dem Innenraum des Dampferzeugers (4) in Verbindung stehen, daß ¹^ die Flache der in Schließrichtung wirkenden Kolbenseite (14) kleiner ist als die Gesamtkolbenfliiche in Öffnungsrichtung einschließlich der Fläche der Kolbenstange, an der der Ventilteller des Ventils (6) befestigt ist, daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Dampfdruck auf den Ventilteller des Ventils (6) in öffnendem Sinne wirkt, daß von dem in öffnungsrichtung wirkenden Zylinderraum des Steuerzyliiiders (12) eine Steuerleilung (20) abgeht, die so ausgeführt bzw. geschaltet ist, daß bei plötzlichem Druckabfall in der Frischdampfleitung (5) Dampf aus dem in öffnungsrichtung wirkenden Zylinderraum abströmt und daß von dem in Schließrichtung wirkenden Zylinderraum eine Entlastungsleitung mit einem auf Überdruck ansprechen- ^o den Sicherheitsventil (15) abgeht.

2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in öffnungsrichtung wirkende Kolbenseite mit einem Punkt dci Frischdampfleitung (5) verbunden ist, der in der Nähe der Wand des Sicherheitsbehälters(l) liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Öffnungsrichtung wirkende Kolbenseite über ein vom Druckabfall in der Frischdampfleitung (5) betätigtes Ventil mit dem Innenraum des Sicherheitsbehälters (1) verbunden ist.

, _Je sicherheitseinrichtungen die Abschaltung des Kernrekators auslöst. Liegt das Leck im Innern des S.ahlbehälters, bleibt der aus der Lecks.elle ausströmende Dampf im Innern dieses Behälters. L.egt das

eck aber außerhalb des Sicherheitsbehälters, so strömt der Dampf in die Atmosphäre. Eine Gefahr für die

Imeebung des Kernkraftwerkes besteht auch dabei ht da der Dampf normalerweise keine radioaktiven Substanzen enthält. Nimmt man jedoch an, daß aus irgendeinem Grunde in einem oder mehreren der Heizrohre des Dampferzeugers Schwachstellen vorhanden sind die bei plötzlicher Druckentlastung ebenfalls ein leck'entstehen lassen, so ist gleichzeitig ein Leck in ,!en "Heizrohren des Dampferzeugers und ein Leck in der Krischdampfleitung außerhalb des Sicherhe.tsbehäl-,ers' vorhanden. Hierbei besteht theoretisch die Möglichkeit, daß radioaktive Substanzen ins Freie