DE2518526A1 - Kernreaktoranlage - Google Patents

Kernreaktoranlage

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DE2518526A1
DE2518526A1 DE19752518526 DE2518526A DE2518526A1 DE 2518526 A1 DE2518526 A1 DE 2518526A1 DE 19752518526 DE19752518526 DE 19752518526 DE 2518526 A DE2518526 A DE 2518526A DE 2518526 A1 DE2518526 A1 DE 2518526A1
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valve
piston
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nuclear reactor
pistons
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DE19752518526
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Erwin Laurer
Hans-Peter Dipl Ing Schabert
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Kraftwerk Union AG
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Kraftwerk Union AG
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00Control of nuclear power plant
    • G21D3/04Safety arrangements
    • G21D3/06Safety arrangements responsive to faults within the plant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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Description

  • Kernreaktoranlage Zusatz zu Patent . ... ... (Anm. P 24 46 044.4 = VPA 74/9442).
  • Im DBP . ... ... (Anm. P 24 46 044.4) wird eine Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer aus dieser ins Freie führenden Frischdampfleitung behandelt, 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. Dieses Ventil ergibt den Vorteil, daß ein unzulässig hoher Druck im Kühlsystem des Kernreaktors, das den Dampf erzeugt, vermieden wird. Gleichzeitig ist aber auch dafür gesorgt, daß durch eine Begrenzung der Ausströmrate des Dampfes Folgeschäden vermieden werden.
  • Das Ventil erhält nach der technischen Lehre des genannten Patents dadurch einen einfachen Aufbau, daß zum Betätigen zwei Kolben vorgesehen sind, die mit dem vor dem Ventil liegenden Teil der Frischdampfleitung verbindbar und bestimmten Durchlaßteilquerschnitten des Ventils zugeordnet sind. Von diesen beiden Kolben ist bei einer besonderen Ausführungsform des Patentes nur einer der beiden Kolben mit dem Ventilteller fest verbunden, während der andere nur über einen Teil des Ventilhubes mit dem Ventilteller gekoppelt ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf die zuletzt genannte Ausftlhrungsform mit dem Ziel, eine störungsfreie konstruktive Gestaltung zu finden, die den hohen Sicherheitsanforderungen in Kernkraftwerken in besonderem Maße gerecht wird. Diese Ausführungsform ist als Verbesserung der Erfindung nach dem Patent .
  • (Anm. P 24 46 044.4) dadurch ausgezeichnet, daß der gekoppelte Kolben ausschließlich im Ventilgehäuse geführt ist und gegenüber dem mit dem Ventilteller fest verbundenen Kolben ein Spiel aufweist.
  • Mit der Erfindung gelingt es, ein gegenseitiges Verklemmen der Kolben zu vermeiden, das die Funktion des Sicherheitsventils beeinträchtigen könnte. Dies gilt mit Sicherheit für den Fall, daß das Spiel 5 mm oder mehr beträgt. Abgesehen von diesem sicheren Größtmaß ist die Größe des Spiels abhängig von dem Material des Ventils und seinen Abmessungen insgesamt.
  • Um eine gute Führung zu erhalten, die durch ein Verkanten nicht beeinträchtigt werden kann, empfiehlt es sich, den gekoppelten Kolben an zwei in Richtung der Kolbenbewegung voneinander entfernten Stellen im Ventilgehäuse zu führen. Dabei ist die FUhrung um so leichtgängiger, je größer die Entfernung zwischen den beiden Führungsstellen ist. Vorzugsweise ist die Entfernung annähernd gleich dem Kolbendurchmesser, weil man damit, wie Versuche gezeigt haben, eine gute Führung im Rahmen des für das Ventil ohnehin notwendigen Raumes erhält Der mit dem Ventilteller verbundene Kolben kann mit Hilfe seiner Kolbenstange auf der dem Ventilteller abgekehrten Seite im Ventilgehäuse geführt sein. Hierdurch wird auch für diesen Kolben eine Führung an zwei Stellen erhalten, die die Reibungskräfte verringert und das Verkanten unterbindet.
  • Der Durchmesser der Kolbenstange sollte etwa 1/4 des Durchmessers des Ventiltellers oder mehr betragen. Dies ist deshalb günstig, weil man damit Verbiegungen der Kolbenstange auch für den Fall ausschließen kann, daß der Ventilteller und/oder der Kolben sich einseitig festklemmt, so daß Biegebeanspruchungen auf die Kolbenstange ausgeübt werden.
  • Zur Erhöhung der Sicherheit können die Kolben über redundante Ventilgruppen beaufschlagbar sein. Dies ist gerade bei der vorliegenden Erfindung wichtig, weil eine wechselseitige Beeinflussung der Kolben durch die unabhängige Anordnung weitgehend ausgeschlossen ist.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Die zugehörigen Figuren 1 bis 3 zeigen drei Ausführungsformen jeweils in einem Schnitt längs der Ventilachse. Für übereinstimmende Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Mit 1 ist das Oberteil eines Dampferzeugers eines Druckwasserreaktors bezeichnet, von dem eine Frischdampfleitung 2 ausgeht.
  • Dampferzeuger 1 und Frischdampfleitung sind mit einer Wärmeisolierung 3 versehen.
  • Im Zuge der Frischdampfleitung 2 sitzt ein als Eckventil ausgeführtes Absperrventil 4. Sein Ventilgehäuse 5 bildet demnach einen Krümmer zwischen dem vertikalen Teil der Frischdampfleitung und dem als Doppelrohr 6 ausgeführten horizontalen Teil, der aus der nicht weiter gezeichneten Sicherheitshülle des mit dem Druckwasserreaktor ausgestatteten Kernkraftwerkes ins Freie zu einer ebenfalls nicht dargestellten Turbine führt.
  • Das Ventilgehäuse 5 bildet einen Ventilsitz 8 für einen Ventilteller 9, der mit einer Kolbenstange 10 in einem Einsatz 11 geführt ist. Der Einsatz 11 ist mit Hilfe eines Oberteils 12 des Ventilgehäuses 5 festgelegt, das mit Schrauben 13 gegen das Unterteil 14 des Ventilgehäuses 5 gespannt ist.
  • Der einsatz 11 bildet eine Phrung für einen Kolben 16, der mit einem Rohrstück 17 versehen ist. D4e mit Kolbenringen la ausgerüstete Lauffläche des rohres 17 sitzt in dem Buchsenteil ,9 des Einsatzes 11. Der Kolben BE selbst ist mit KolbEringen 20 in einem Zylinderteil 21 des Oberteils 12 geführt.
  • Der Abstand zwischen den die Führung bestimmenden Kolbenringen 18 und 20 ist gleich dem Durchmesser des Kolbens 16.
  • Unabhängig vom Kolben 16 ist ein zweiter Kolben 25 in einem zweiten Zylinder 26 des Oberteils geführt. Der Kolben 25 ist darüber hinaus im Einsatz 11 gelagert. Hier sind Dichtungen 27 vorgesehen. Er ist mit dem Ventilteller 9 über die Kolbenstange 10 fest verbunden. Auf der dem Ventilteller 9 abgekehrten Seite ist die Kolbenstange mit ihrem Bereich 28 in einem Führungszylinder 29 gelagert.
  • Der kleinste Durchmesser der Kolbenstange 9 beträgt, wie die Fig. 1 zeigt, mehr als 1/4 des größten Durchmessers des Ventiltellers 9. Im Bereich der Kolbenscheibe 25 beträgt der Durchmesser fast die Hälfte des Ventiltellers. Ferner zeigt die Fig. 1 deutlich, daß zwischen den Kolben 16 und 25 kein Verklemmen möglich ist, weil überall, vor allem im Bereich der Kolbenstange 10, ein großes Spiel 24 vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel beträgt das Spiel 10 mm.
  • Die Kolbenstange trägt an ihrem äußeren Teil 28 einen Stift 30, der zur Stellungsanzeige dient. Zu diesem Zweck trägt der Stift 30 ein magnetisch markantes Material 31, dessen Stellung mit Hilfe einer Induktionsspule 32 erfaßt wird. Diese Stellung wird elektrisch weiter gemeldet, so daß die Stellung des Ventilteil lere Uberwacht werden kann. Der Stift 30 kann aber auch als Ganzes aus ferromagnetischem Material bestehen, dessen Stellung als Eintauchtiefe in die Spule 32 gemeldet wird, deren Induktivität sich ändert.
  • An die Frischdampfleitung 2 ist eine Steuerleitung 35 angeschlossen. Sie führt über eine gestrichelt angedeutete Steuerleitung 36 zu dreifach parallel angeordneten Steuerventilen 37, 38 und 39, die zur Sicherheit zweifach in Reihe angeordnet sind (27a, 37b, 38a, 38b, 39a, 39b). Über eine Leitung 40 werden die Ventile unmittelbar gespeist. Sie führen zu einem Anschluß 41 des Ventilgehäuses, mit dem die Unterseite des Kolbens 16 beaufschlagt werden kann.
  • Die Ventile 37, 38 und 39 sind ferner über drei parallel geschaltete Drosseln 42 mit einem Einlaß 43 des Ventilgehäuses verbunden. Uber diesen kann die Unterseite des Kolbens 25 beaufschlagt werden. Im Normalfall wird der Anschluß 43 jedoch über eine Ventilgruppe beaufschlagt, die zwei parallel geschaltete Ventile 45 und 46 umfaßt. Die Ventile 45 und 46 sind wiederum durch eine Reihenschaltung sicherungstechnisch redundant aufgebaut (45a, 45b, 46a, 46b).
  • Die Ventile 37, 38 und 39 sind so ausgelegt, daß sie bei kleineren Drücken als 86 bar geschlossen sind und bei größeren Drücken als 86 bar öffnen, während die Ventile 45 und 46 auch bei größeren Drücken als 86 bar geschlossen bleiben und erst bei Drücken zwischen 86 und 88 bar öffnen. Eine Kondensatleitung 47 unterhalb der Drosseln 42 verhindert eine Anderung der Ansprechwerte durch Kondensatansammlungen in den zur Betätigung der Ventile dienenden Frischdampfleitungen und -räumen.
  • Der Auslaß der Ventile 45 und 46 führt zu einer Entlüftungsleitung 50. An diese ist auch der Raum im Führungszylinder 29 über die Leitung 51 angeschlossen. Der Raum im Zylinder 26 steht dagegen über die mit der Leitung 40 verbundene Leitung 52 ständig mit der Frischdampfleitung 2 in Verbindung. Die Leitung 50 kann zu einem außerhalb der Sicherheitshülle gelegenen Sicherheitsventil führen, das bei 86 bar öffnet und bei 84 bar schließt.
  • Die Fig. 1 zeigt den Ventilteller 9 in der Schließstellung. Im Normalbetrieb besitzt der Ventilteller die bei 9' strichpunktiert gezeichnete völlige Öffnungsstellung. Aus dieser gelangt er in die gezeichnete Schließstellung, wenn ein Schaden am Dampferzeuger vorliegt, und daraufhin der Dampfdruck unter dem Schließdruck der Ventile 36, 37 und 38 von 86 bar sinkt. Steigt daraufhin der Druck im Dampferzeuger an, weil der Reaktor weiterhin Wärme produziert, so wird entgegen der Schließwirkung des Kolbens 25 durch Beaufschlagung des Kolbens 16 der Ventilteller 9 in die ebenfalls strichpunktierte gezeichnete Öffnungsatellung 9" angehoben. Der dabei freigelegte Entlastungsquerschnitt beträgt etwa 20% der normalen Durchlaßöffnung des Ventils. Daher kann der Uberdruck abgeblasen werden, ohne daß durch eine zu große Ausströmrate Schäden am Dampferzeuger hervorgerufen werden können.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Ventilteller 9 mit einer zur Rückdichtung dienenden Konusfläche 55 versehen. Außerdem sind zur Steuerung drei Ventilgruppen 56, 57 und 58 vorgesehen. Die druckabhängigen Öffnungsstellungen der Ventilgruppen sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: Ventilgruppe Bei Betrieb ~ 56 57 58 p <86 bar zu auf zu p> 86 bar zu auf (auf)/zu Ventilgruppe Bei Schnellschluß 56 57 58 p < 86 bar auf zu zu 86<p<88 bar auf zu auf p > 93 bar zu auf auf Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist dem Absperrventil 4 ein Sicherheitsventil 60 parallel geschaltet, das im einzelnen nicht gezeichnet ist. Durch diese konstruktive Zusammenfassung ist dafür gesorgt, daß auch ein Schaden am Ventil 4, der auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung schon weitgehend ausgeschlossen ist, nicht zu einem unzulässigen Druckanstieg im Dampferzeuger 1 führen kann, weil in diesem Fall das parallele Sicherheitsventil 60 anspricht.

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    0 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, wobei zum Betätigen des Ventils zwei Kolben vorgesehen sind, die mit dem vor dem Ventil liegenden Teil der Frischdampfleitung verbindbar und bestimmten Durchlaßteilquerschnitten des Ventils zugeordnet sind und wobei 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, nach Patent . ... ... (Anm. P 24 46 044.4), dadurch gekennzeichnet, daß der gekoppelte Kolben (16) ausschließlich im Ventilgehäuse (5) geführt ist und gegenüber dem mit dem Ventilteller (9) fest verbundenen Kolben (25) ein Spiel aufweist.
  2. 2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel 5 mm oder mehr beträgt.
  3. 3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gekoppelte Kolben (16) an zwei in Richtung der Kolbenbewegung voneinander entfernten Stellen (18, 20) im Ventilgehäuse (5) geführt ist,
  4. 4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung annähernd gleich dem Kolbendurchmesser (16) ist.
  5. 5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Ventilteller (9) verbundene Kolben (25) mit Hilfe seiner Kolbenstange (10) auf der dem Ventilteller (9) abgekehrten Seite im Ventilgehäuse (5) geführt ist.
  6. 6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kolbenstange (10) 1/4 des Durchmessers des Ventiltellers (9) oder mehr beträgt.
  7. 7. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (16, 25) über redundante Ventilgruppen beaufschlagbar sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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In Betracht gezogenes älteres Patent: DE-PS 24 46 044 *

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