DE2430724B2

DE2430724B2 - Steuerbares ventil

Info

Publication number: DE2430724B2
Application number: DE19742430724
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl.-Ing.; Hoffmann Jürgen; 8520 Erlangen Schaben
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2430724C3; BE830608A; US4238290A; DE2430724A1

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares Ventil für eine aus einer Sicherheitshülle herausführende Frischdampfieitung einer Kernreakioranlage, da^r im Verlauf der Frisch 'ampfleitung angeordnet ist und einen der Frischdampfieitung entsprechenden maximalen Durchlaßquerschnitt aufweist.

Das Ventil hat be· dem aus der Zeitichrift »Atomwirtschaft«, Feh- 1968, Seiten 96 bis 97 bekannten Siedewasserreaktor die Aufgabe, den von der Frischdampfieitung gebildeten Austrittsquerschnitt im Falle einer Störung unvei züglich zu verschließen. Damit wird aber auch die Energieabfuhr unterbrochen, und zwar üblicherweise schneller als die Energieerzeugung im Reaktor gestoppt werden kann, so daß sich im Dampferzeugersystem ein Überdruck ausbilden kann. Bei dem Siedewasserreaktor sind deshalb an die Frischdampfieitung im Inneren der Sicherheitshülle Sicherheitsventile angeschlossen, die u. a. in eine Kondensationskammer lühren und das Abblasen von Dampf ermöglichen.

Die Frfindung beschäftigt sich ebenfalls mit der Druckentlastung von Kernreaktoranlagen der eingangs genannte» Art. Die neue Druckentfastung soil jedoch sicherstellen, daß eine zu große Ausströmrate des Dampfes vermieden wird, die etwa zu Störungen in einem Dampferzeuger führt, der bei Druckwasserreaktoren zur Trennung des Primär- und des Sekundärkreises dient. Dabei soll das sogenannte Flattern des Ventiles vermieden werden, das sich ergeben kann, wenn sich Druckentlastung durch öffnen des Ventils und Druckanstieg nach dem Schließen des Ventils schnell aufeinanderfolgend wiederholen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist vorgesehen, daß ein Antrieb das Ventil bei Vorliegen eines Lecks in der Frischdampfieitung bis zu einem vorgebbaren Durchlaßquerschnitt schließt, jedoch bei Anlegen eines höheren Drucks als dem Betriebsdruck der Frischdampfleitung das Ventil vorgebbar bis zu höchstens dem halben maximalen Durchlaßquerschnitt öffnet.

ίο Das neue Ventil arbeitet somit als Sicherheitsventil, das bei einen- estimmten Überdruck einen Auslaßquerschnitt freigibt. Die dann abzuführende Dampfmenge erfordert jedoch keine besonderen Leitungen, weil die normale Frischdampileitung als Auslaß dient. Somit ist auch keine Kondensationskammer erforderlich. Gleichzeitig wird durch die Verringerung des bei einem Überdruck geöffneten Durchlaßquerschnittes gegenüber dem Fall des Normalbetriebes eine Begrenzung der Abblasmenge erreicht, die unzulässig große Druck- oder Temperaturschwankungen zu vermeiden gestattet. Dies isi besonders wichtig bei Druckwasserreaktoren, bei denen die Trennung zwischen ·\ν··\ radioaktiven Pnmärkühlmittcl und dem aklivitätsfreien Dampf zum Antrieb der Turbine durch die dünnwandigen Rohre des Dampferzeugers aufrechterhalten wird.

Vorteilhafterweise kann der Antrieb eine Sperre umfassen, die - bei Überdruck — das öffnen auf 30% des maximalen Duruilaßquerschnilts begrenzt. Die Sperre ist als zusätzliches Element in dem Ventil

vorhanden, «las im Normalfull vollständig geöffnet v/erden Kann.

Die Begrenzung auf J0% des Durchlaßquerschnittes braucht nicht für alle Betriebsfälle starr eingehalten zu werden. Vielmehr kann i!ie Sperre einen verstellbaren Schlitten umfassen, durch den die Begrenzung einstellbar ist.

Die dem Ventil vorgebbare Begrenzung der Schließbewegung erlaubt vorteilhafterweise die Einstellung eines Durchlaßquerschnitts zwischen 5 und 20% des maximalen Durchlaßquerschnittes. Hiermit wird auch für den Störfal und das durch diesen ausgelöste Schließen des Ventils die Ajfuhr von Frischdampf und damit eine weitere Kühlung des Kernreaktors ohne Unterbrechung erreicht. Da das Ventil nicht vollständig geschlossen wurde, ibt die Beanspruchung von Ventilteller und Ventilsitz erheblich verringert, weil das stoßartige Aufsetzen des Ventiltellers beim Schnellschluß unterbleibt. Die Begrenzung der Schließbewegung, die den kleinsten bei Schneüschluß sofort erreichbaren Querschnitt besiimmt, kann vorteilhaft im Zeitraum von 10 bis 60 Sekunden auf Null verringert werden. Dadurch wrd die Dampfabfuhr immer mehr gedrosselt, bis schließlich die vollständige Absperrung gegeben ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

In F i g. 1 ist schematisiert ein Teil einer Kernreaktoranlage mit einem Druckwasserleistungsreaktor von zum Beispiel 1000 MWe gezeichnet, in der Figur sieht man von dieser Anfage einen Dampferzeuger f, der eine Frischdampfieitung 2 speist. Der Dampferzeuger ist η einer Sicherheitshülle 3 angeordnet, die alle Komponenten des Primärkreises umschließt. Zu diesem zählen außerdem angedeuteten Dampferzeuger 1 ein Reaktor druckbehälter mit dem Reaktorkern und drei w -ml-t Dampferzeuger.
Die Frischdampfieitung 2 ist mit einer Durchführung

3 4

4 durch die Sicherheitshülle 3 geführt. Eine ähnliche diesem Zweck wird der Zylinder 37 von emei" Durchführung kann im Bereich der nicht weiter Druckspeicher 50 über ein Ventil 51 _Besteuert dargestellten Sekundärabschirmung vorgesehen sein. beaufschlagt. Die Sehließ/.cit beträgt /um Beispiel 2 see Außerhalb der Sicherheitshülle sitzt ein Absperrventil 6. Wenn das Schließen des Ventils 8 zu einer von dem die Frischdampfleitung 2 mit ihrem äußeren s Drucksteigerung führt, weil etwa die Schnellabschal Leitungstell 7 zu einer nicht wetter gezeichneten lung des Reaktor nicht schnell genug gelingt, so wird Dampfturbine führt. bei einem Druck von beispielsweise dem l,2fachen Im Inneren der Sicherheitshülle sitzt im Zuge der Nenndruck der Anlage der Ventilteller 22 angehoben, Frischdampfleitung 2 ein steuerbares Ventil 8. Sein wei! die in Schließrichlung wirkende Gegenkraft Antrieb ist mit 9 bezeichnet. Das Ventil 8, das als io überwunden wird. Die Schließkraft kann dabei von dem Eckventil geformt ist, kann auch als Sicherheitsventil Druck auf den Kolben 36 herrühren, die in geeigneter wirksam werden, wie durcl. die Feder 10 angedeutet ist Weise gesteuert wird. Es sind aber auch andere Krifle-Em Abzweig 1? der Leitung 2 vor dem Schnellschluß- als Haltekrafte in der Schließstellung denkbai. /um ventil 8 führt zu einem inneren Sicherheitsventil 13. Das Beispiel eine federnde Abstützung, die eine definierte Sicherheitsventil 13 weist einen um einige bar höheren 15 Schließkraft ergibt.

Ansprechdruck als das Ventil 8 auf.Seine Ausblasleitung Bei einer von einem Überdruck in der Leitung 2

14 kann in einen Abblasetank führen. ausgelösten öfiruingsbewegung ist der öffnu.igsweg

Außerhalb der Sicherheitshülle "" ist vor dem des Ventilteller 22 durch die Klinke 42 begrenzt Der

Absperrventil 6 eine Leitung -6 «n d:- ^l risehdampflei- begrenzte öffnung· weg sorgt dafür, daß höchstens der

tung 2 angeschlossen, die einmal übi..- ein Sicherheits 20 halb» Durchlaßquerschnitt des Ventils freigegeben wird.

ventil 17 zu einem Auslaß 18 fn>rl. Der Auslab 13 kann Vorzugsweise isi der Öfmiingsweg des Ventilteller 22

mit einem Schalldämpfer vi. .,ehcn sein. Parallel zum so klein, daß 50% oder weniger fur das Abblasen des

Sicherheitsventil 17 sir zwei in Reihe liegende, unter Überdruckes in der Leitung 2 /ur \ -iugving stehen.

Umstanden gleiche söge: .«nnte Abblasregelveniile 20 Damit wird vermieden, dall die Ausstrom;ate /u

angeordnet, die ein gesteuertes Ausblasen von Ir,sch- as Störungen im Dampfer/. i»"vr I. insbesondere /u

dampf, /um Beispiel zum Abfahren des Kernreaktors im Brüchen des Wärmetauschern ihrbundels luhrl, das die

Störungsfall, ermöglichen. Trennwand zwischen dem l'nmar und dem Sekunda!

Das Ventil 8 ist in F i g. 2 in einem Querschnitt kreis der Druekwasserreak'.üranl.igc darstellt, dargestellt. Sein Ventilteller 22 ist dem Querschnitt der Bei der vorstehenden Schilderung der Wirkungsweise Frischdampfleitung 2 angepaßt. Der Ventilteller 22 kann 30 w::rde /um besseren Vcrsundnss zunächst vemni.i an seinem äußeren Rand bei 23 gepanzert sein, damit chend angenommen, daß das Ventil 8 bei .mem eine besonders große Festigkeit erreicht wird. Das Schließkommando die 1 rischd.impfleitung 2 vollständig gleiche gilt für den Ventilsitz: 24. sperrt. Mit dem als Schließbegrcn/cr wirkenden Der Ventilteller 22 isi mit einem Schaft 32 versehen, Anschlag 47 kann man jedocn dafür sorgen, dall dis de^r mit Hilfe von Dichtungsringen 33 durch den Deckel Yt Ventil 8 bei einem Schnellschluß wahrend einer 34 des Ventils S geführt ist. Der Schaft 32 führt zu dem betriebsmäßigen 1 nschdümpfer/cugung von mehr als Druckmittelantrieb 9. Dieser umfaßt einen Kolben 36 etwa 30% der Nennleistung fur eine kurze Zeit von und einen Zylinder 37, der zum Beispiel mit Driicköl als beispielswiese 20 Sekunden nur bis auf einen Spalt von Druckmitte! betätigt werden kann. rund 10% geschlossen werden kann Deshalb kann sich Am Schaft 32 ist ein Nocken 40 vorgesehen, dem zwei 40 nicht gleich ein Überdruck aufhauen, und die Leitungs-Anschläge zur Begrenzung seiner Bewegung /ugeord- regelung kann die Dampferzeugung während der net sir.J. Der eine Anschlag umfaßt eine als Klinke 42 genannten 20 Si künden meist so weil drosseln, daß au h ausgebildete Sperre, die an einem Schütten 43 nach dem vollständigen Schließen kein weiteres festgemacht ist, der mit Hilfe einer Spindel 44 Abheben des Ventilteller 22 /u erwarten ist. Hierdurch verstellbar ist. Die Spindel 44 kann von einem Motor 45 45 wird jedenfalls das sogenannte r lauern des Ventiltellers so gedreht we-'Jen, daß der in öffnungsrichlung 22 vermieden Der Spalt 25. der der Schließbegren/er wirkende eine Anschlag im Bereich zwischen 15 und vorgibt, kann der betrieb^" !!W'-n Dampferzeugung 30% des größten Durchlaßquerschnittes des Ventils angepaßt sein, weil /11 erwai ten ist. dall die Dampfproverstellb.ir ist. duktion bei einer Abschaltung um so schneller Ein weiterer Anschlag 47, der in Schließrichtung des so zurückgeht, je kleiner die ursprüngliche Leistung war. Ventiltellers 22 wirkt, ist ebenfalls mit dem Schütten 43 Es ist aber auch mogiuh. den Anschlag 47, von dem verstellbar. Fr begrenzt die Schließbewegung auf einen Maximalwert ausgehend, nach einem Schnellschluß öffnungsquerschniu zwischen 0 und 15% Mithin sind zeitabhängig und /enpropomonal, /um Beispie! mn Öffnurigs-und Schließbegrenzer voneinander abhängig Hilfe eines Uhrwerks, /u/ufahren Eine weitere Durch Lösen der Klinke 42 wird jedoch unabhängig /on 5s Möglichkeit be· tent in einer Steuerung in Abhängigkeit der Stellung des Schlittens 43 eine vollständige öffnung ram Dampfdruck Das Ziel ist dabei immer, ohne für den INormaibetri?b ermögiii_ni, bei den; der freie un_2Liläc«.igpn Druckanstieg das Ventil 8 so schnell und Ventilquerschnitt ebenso groß wie der Durchlaßquer- vollständig zu schließen, daß keire Radioaktivität mit schnitt der Frischdampfleitung 2 ist. dem Dampf aus der Sicherheitshülle gelangen kann. Im Normalbetrieb ist das Ventil 6 geöffnet, sein 60 In d.r Fig. $ ist in einer der Fig.! ähnlichen

DurchfaBqurrt-hrttff Vir mit dem }.eihm»sijuer- schemaiischen Darstellung gezeigt, wie das Ventil 8 mit

schnitt "'K-ieii.. se d.iti die Fnsi hd, m|>' ι um einer dru> kabhängigen Begrenzung versehen wei<f< η

praktisch ni; hi behm |.·π ; ·. S .lite ·,-.. ■■■: !truer, m d· kann Da/u wird d<-i Druck in der Frischdampflcnung 2

Frischdampfle μ n^ 2 -r,· ben one· ■ -id'-rer I ■ i< r /wisch ■ )■■ η Dampferzeuger 1 und dem Ventil 8 mn

eintreten, der ι ■· leck in der I ·π· ·, hd.n -■ -tfk- <iiry 2 <'«· L-'nem Man«.merer 55 erfaßt. |e nach Höhe dieses

darstellt, su ■■*■·<< i, ■■ · ' 8 ,i.fC,, ■ ■' · is \.u · , ■· · .v Pi-kes w·.!. wie <|ii,<h die Wirkungsl.ti·· ~>h

die von nich· .1.1 r< ^: -ler innde'¹ U.;; ■'■ ' il-Um ■, ar,), deute! is' ''«.·' .!„;.. die Feder 10 angedeutete

Lecks aus).··.·''! .! '* -!,.'ieihcati^i y ' ¹K-IS*.'" / •■'V'niingsmei danismi.,'V" .ils Sicherheitsventil v.irkc¹.

den Ventils 8, unter anderem auch die Lage der Klinke 42 so verstellt, daß ohne zu große Strömungsgeschwindigkeiten ein ausreichendes Abblasen möglich ist.

Es ist weiterhin möglich, den Antrieb 9 des Ventils 8 in Abhängigkeit von einem Druckanstiegssignal, das sich beispielsweise in einem außerhalb der Sicherheitshülle befindlichen Bauwerk aufgrund eines Lecks in der Frischdampfleitung 2 aufbaut, zu betätigen.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde nur ein Dampferzeuger mit einer Frischdampfleitung gezeichnet. Bei den für große Leistungen üblichen Kernreaktoranlagen mit beispielsweise vier Dampferzeugern wird man jeder Frischdampfleitung 2 ein Ventil 8 zuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerbares Ventil für eine aus einer Sicherheitshüüe herausführende Frischdampfieitung einer Kernreaktoranlage, das im Verlauf der Frischdampfleitung angeordnet ist und einen der Frischdampfieitung entsprechenden maximalen Durchlaßquerschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (9) das Ventil (8) bei Vorliegen eines Lecks in der Frischdampfieitung (2) bis zu einem vorgebbaren Durchlaßquerschnitt schließt, jedoch bei Anlegen eines höheren Drucks als dem Betriebsdruck der Frischdampfieitung das Ventil (8) vorgebbar bis zu höchstens dem halben maximalen Durchlaßquerschnitt öffnet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (9) eine Sperre (42) umfaßt, die das öffnen auf 30% des maximalen Durchlaßquerschnitts begrenzt.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre einen versieübaren Schlitten (43) umfaßt.

4. Veril nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, düß der Schlitten (4.3) mit einer Spindel (44) motoriwh verstellbar ist.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt beim Schließen durch eine einstellbare Begrenzung zwischen 5 i.nd 20% des maximalen Durchlaßquerschnitts liegt.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung im Zeitraum von 10 bis 60 Sekuni«-n auf Null verringert wird.