DE2446044A1

DE2446044A1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2446044A1
Application number: DE19742446044
Authority: DE
Inventors: Erwin Laurer; Hans-Peter Dipl Ing Schabert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-09-26
Filing date: 1974-09-26
Publication date: 1976-04-01
Also published as: DE2519346C2; DE2519346A1; DE2446044C3; DE2446044B2

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den

Werner-von-Siemens-Str.

VPA 74/9442 Sm/Hgr

Kernreaktoranlage

Zusatz zu Patent . (Anm. P 24 30 724.2 = VPA 74/9422)

Im Hauptpatent . ...... (Anm. P 24 30 724.2) geht es um eine Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer aus dieser ins Freie führenden Frischdampfleitung, die ein Schnellschlußventil mit einem dem Querschnitt der Frischdampfleitung entsprechenden Durchlaßquerschnitt und mit einem Ventilteller aufweist, der auf Grund eines Lecks in der Frischdampfleitung druckmittelbetätigt geschlossen wird. Dem Ventilteller ist ein druckabhängig wirkender Öffnungsmechanismus zugeordnet, der bei einem höheren Druck als dem Betriebsdruck der Frischdampfleitung öffnet, jedoch höchstens den halben Durchlaßquerschnitt freigibt. Dies ergibt den Vorteil, daß keine unerwünscht großen Ausströmraten mit Folgeschäden vorkommen können, wenn das SchnellSchlußventil bei seinem Arbeiten als Sicherheitsventil einen Auslaß für den Dampf freigibt und der Strömungswiderstand wegen Bruchs der Frischdampfleitung viel niedriger als bei Normalbetrieb der Anlage ist.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung von Kernreaktoranlagen nach dem Hauptpatent mit dem Ziel, den Aufwand für die Betätigung des Ventils zu verringern. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß zum Betätigen des Ventils zwei Kolben mit dem vor dem Ventil liegenden Teil der Frischdampfleitung verbindbar und bestimmten Durchlaßteilquerschnitten des Ventils zugeordnet sind.

Durch die Verwendung von Dampf als Betätigungsmittel kann man sich von Hilfsenergien unabhängig machen, deren Bereitstellung besonders für den Fall der Sicherung bei einer Störung

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schwierig und teuer sein kann. Die einfache Betätigung durch Dampf gestattet aber mit Hilfe von zwei Kolben» die bestimmten Durchlaßquerschnitten des Ventils zugeordnet sind, dennoch eine für alle Betriebsfälle angemessene Ventilöffnung. So kann man für den Fall eines Frischdampfleitungsbruch^ mit geringem Strömungswiderstand ein öffnen nur auf einen kleinen Bruchteil des Durchlaßquerschnittes einhalten, während bei größerem Strömungswiderstand durch einen größeren Anteil des Durchlaßquerschnittes auch das sichere Arbeiten von nachgeschalteten Sicherheitsventilen oder Abblaseventilen gewährleistet werden kann.

Die beiden Kolben sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Zylinder angeordnet. Dabei ist es günstig, wenn nur einer der beiden Kolben mit dem Ventilteller fest verbunden ist, während der andere nur über einen Teil des Ventilhubes mit dem Ventilteller gekoppelt ist. Man erhält dadurch eine besonders raumsparende Bauweise, wie später anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung noch näher erläutert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsfora der Erfindung ist die Fläche des einen Kolbens größer als die Fläche des anderen Kolbens aber kleiner als die Summe dieser Fläche und des in gleicher Richtung beaufschlagten Ventiltellers einschließlich dessen Schaftes» Hierbei kann man die Kolben wechselweise gegeneinander wirken lassen, so daß sich abhängig von unterschiedlichen Drücken ohne Hilfsmittel die gewünschte der Durchlaßteilquerschnitte ergibt.

Des weiteren kann es vorteilhaft sein, daß die Ventilstellung mit dem größeren Durchlaßquerschnitt eine lösbare Klinke aufweist. Mit der Klinke wird einmal ein Anschlag gebildet, der die Einhaltung eines bestimmten Durchlaßteil« querscimittes bei der Betätigung des Ventils mit Hilfe von Dampf sicherstellt. Zum anderen läßt sich durch das Lösen der Klinke die größte im Betrieb gewünschte Öffnung einstellen.

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Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens einer der Kolben zum vollständigen Schließen des Ventils mit einer Druckluftquelle verbindbar ist. Mit der Druckluft kann unter Benutzung der für den Nor-HaIf»11 zur Betätigung dienenden Kolben auch dann eine Betätigung sichergestellt werden, wenn nach dem Abstellen des Reaktors kein Dampf mehr vorhanden ist. Die Druckluftversorgung kann einfach ausgeführt sein, weil es im Störungsfall nichts ausmacht, wenn die drucklose Dampfleitung kurzzeitig nicht vollständig dicht abgesperrt ist. Im Prinzip können auch andere Mittel, zum Beispiel Federn oder Gewichte, zum Absperren des neuen Ventils ohne Dampfbetätigung herangezogen werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist der Übersichtlichkeit halber nur das für die Erfindung wesentliche Ventil mit seinem Antrieb gezeichnet, das im Rahmen des Dampferzeugungssystems eines Druckwasserreaktors entsprechend dem Ventil 8 nach dem Hauptpatent eingesetzt werden kann.

Das Ventil 1 besitzt ein Gehäuse 6 mit einem Ventilteller 2, dessen Schaft 3 in einer Stopfbuchse 4 dicht geführt ist. Die Stopfbuchse 4 ist mit einer Absaugleitung 5 versehen, damit eine Überwachung der Dichtigkeit möglich ist.

Dem Ventilteller 2 ist ein Ventilsitz 8 zugeordnet, dessen Durchmesser von zum Beispiel 600 mm so weit mit dem Querschnitt einer mit dem Ventil absperrbaren Frischdampfleitung 10 übereinstimmt, daß das Ventil 1 keinen nennenswerten Strömungsverlust verursacht. Dies ist wichtig, weil die von einem Dampferzeuger kommende Frischdampfleitung 10 mit dem hinter dem Ventil 1 liegenden Leitungsteil 11 zu einer Turbine außerhalb der nicht gezeichneten Sicherheitshülle führt. Der Betriebsdruck des Dampfsystems beträgt zum Beispiel 70 bar,

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Der Schaft 3 des Ventiltellers 2 ist über eine Kolbenstange 15 mit einem Kolben 16 verbunden, der in einem Zylinder 17 gleiten kann. An dem dem Kolben 16 zugekehrten Ende der Kolbenstange 15 ist eine Verdickung 18 als Anschlag vorgesehen.

Konzentrisch zur Kolbenstange 15 sitzt eine hohle Kolbenstange 20, mit der eine Kolbenscheibe 21 verbunden ist. Die Kolbenscheibe 21 bildet einen die Kolbenstange 15 umgebenden Ringkolben. Sein Kolbenhub ist durch einen Anschlag im Inneren des Zylinders 17 auf etwa 1/5 der Zylinderlänge begrenzt.

Auf der dem Dampferzeuger zugekehrten Seite des Ventils 1 ist an der Frischdampfleitung 10 eine Steuerleitung 25 angeschlossen. Von dieser führt ein druckabhängig steuerbares 2-3-Wegeventil 26 an die Unterseite des Zylinders 17, so daß über den Einlaß 27 die Unterseite des Ringkolbens 21 beaufschlagt werden kann. Dies erfolgt bei Dampfdrücken von mehr als 80 bar, während das Ventil 26 im Bereich von 0 bis 80 bar den Einlaß 27 mit einer Abblaseleitung 24 verbindet. Die Steuerleitung 25 ist ferner über ein gleich oder ähnlich aufgebautes 2-3-Wegeventil 28 mit der Oberseite des Zylinders 17 verbunden. Der Einlaß 29 und damit die Oberseite des Kolbens 16 wird deshalb bei Drücken von 0 bis 88 bar mit Dampf beaufschlagt, während bei Drücken von mehr als 88 bar eine Verbindung mit einer Abblaseleitung 30 geschaffen wird. Zwischen den Kolben 16 und 21 ist das Innere des Zylinders über eine Leitung 31 entlüftet.

An der Oberseite des Zylinders 17 ist, wie gestrichelt angedeutet ist, ein weiterer Einlaß 32 angeordnet, der über ein motorbetätigtes Absperrventil 33 in einer Steuerleitung 34 mit einer nicht gezeichneten Druckluftquelle in Verbindung steht«, Der Druck der Druckluftquelle kann zum Beispiel 6 bar betragen, da mit der Druckluft lediglich eine Zuhaltung für

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- 5 - VPA 74/9442 den Fall bezweckt wird, daß die Leitung 10 drucklos ist.

Der Schaft 3 des Ventiltellers 2 ist am Übergang zur Kolbenstange 15 mit einem Konus 40 versehen, dem durch eine Feder 41 vorgespannte Klinken 42 zugeordnet sind. Damit ist folgende Wirkungsweise des Ventils möglich:

Im Normalbetrieb ist das Ventil 1 so geöffnet wie in Fig. gezeigt ist. Sein Durchlaßquerschnitt entspricht dem der Frischdampfleitung 10. Die Ventile 26 und 27 sind geschlossen. In der Leitung 10 herrscht der normale Betriebsdruck von 70 bar.

Bei Schaden am Dampfsystem, insbesondere einem Leck am Leitungsteil 11, werden die Ventile 26 und 28 angesteuert, so daß sie druckabhängig arbeiten können. Da der Druck zu diesem Zeitpunkt wegen des Lecks weniger als 70 bar beträgt, wird der Kolben 16 beaufschlagt. Er schließt das Ventil 1, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Schließstellung wird von einer an der Kolbenstange 15 angebrachten Nadel 45 auf einer Skala 46 angezeigt. Sollte der Innendruck in der Leitung 10 nach dem Schließen des Ventils steigen, so wird bei einem Druck von 80 bar der Ringkolben 21 über den Einlaß 27 beaufschlagt. Er fährt bis zum Anschlag 22, weil die von ihm und vom Schaft 3 in Öffnungsrichtung ausgeübte Kraft größer ist als die Schließkraft des Kolbens 16. Das Ventil 1 wird dadurch mit einem Querschnitt von 1596 des Nennquerschnittes geöffnet, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn der Druck in der Leitung 10 trotz der. öffnung weiter steigt, weil zum Beispiel der Strömungswiderstand insgesamt noch zu groß ist, so wird bei einem Druck von 88 bar das Ventil 28 umgesteuert und dadurch der Kolben 16 völlig druckentlastet. Deshalb kann die auf den Schaft 3 wirkende Kraft das Ventil öffnen. Hierbei verhindern die Klinken 42 ein Öffnen über mehr als 30$. Die Stellung mit einem Durchlaß-

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teilquerschnitt von 30% ist in der Fig. 4 gezeichnet.

Durch die beschriebene druckabhängige Steuerung, die ohne Hilfsenergie auskommt, wird also das Absperren der Frischdaeipfleitung und das druckabhängige Öffnen so gesteuert, daß ein unerwünscht kräftiges Ausströmen aus dem Dampferzeuger verhindert wird, das Sekundärschäden verursachen könnte.

Die in Fig. 1 gezeigte vollständige Schließstellung des Ventils kann »it aus der Leitung 34 stammender Preßluft, die auf den Kolben 16 wirkt, auch dann sicher eingehalten werden, wenn der Dampfdruck praktisch auf Null abgesunken ist. Mit Hilfe der Preßluft kann das Ventil 1 zugehalten werden, ohne daß dazu besondere mechanische Glieder erforderlich sind, die die vorbeschriebene druckabhängige Steuerung beeinträchtigen.

Zum Öffnen auf den vollen Durchlaßquerschnitt, das für den Normalbetrieb erforderlich ist, werden die Klinken 42 gelöst. Das Ventil kann dann wieder in die in Fig. 1 gezeichnete Lage gelangen.

7 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

l.j Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer aus dieser ins Freie führenden Frischdampfleitung, die ein Schnellschlußventil mit einem dem Querschnitt der Frischdampfleitung entsprechenden Durchlaßquerschnitt und mit einem Ventilteller aufweist, der auf Grund eines Lecks in der Frischdampfleitung druckmittelbetätigt geschlossen wird, wobei dem Ventilteller ein druckabhängig wirkender Öffnungsmechanismus zugeordnet ist, der bei einem höheren Druck als dem Betriebsdruck der Frischdampfleitung öffnet, jedoch höchstens den halben Durchlaßquerschnitt freigibt,

nach Patent (Anm. P 24 30 724.2 = VPA 74/9422),

dadurch gekennzeichnet, daß zum Betätigen des Ventils (1) zwei Kolben (16,21) vorgesehen sind, die mit dem vor dem Ventil (1) liegenden Teil der Frischdampfleitung (10) verbindbar und bestimmten Durchlaßteilquerschnitten des Ventils (1) zugeordnet sind.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (16,21) in einem gemeinsamen Zylinder (17) angeordnet sind.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des einen Kolbens (16) größer als die Fläche des anderen Kolbens (21) aber kleiner als die Summe dieser Fläche und des in gleicher Richtung beaufschlagten Ventiltellers (2) einschließlich dessen Schaftes (3) ist.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstellung mit dem größeren Durchlaßquerschnitt eine lösbare Klinke (42) aufweist.
5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (16) zum vollständigen Schließen des Ventils (1) mit einer Druckluftquel-

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le verbindbar ist.
6. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (16, 21) über Ventile (26, 28) druckabhängig unterschiedlich beaufschlagt sind.
7. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur einer (16) der beiden Kolben (16, 21) mit dem Ventilteller (2) fest verbunden ist, während der andere (21) nur über einen Teil des Ventilhubes mit dem Ventilteller (2) gekoppelt ist.

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