DE2521269B2

DE2521269B2 - Druckwasserreaktor

Info

Publication number: DE2521269B2
Application number: DE2521269A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Boehm
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-05-13
Filing date: 1975-05-13
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2521269C3; DE2521269A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckwasserreaktor mit einem Primärkühlkreis und einem Nachwärmekühlkreis, der an den Primärkühlkreis angeschlossen ist und einen Nachwärmekühler und eine Pumpe umfaßt.

Der Nachwärmekühlkreis wird beim Abfahren des Druckwasserreaktors in Betrieb genommen, weil die Leistungsentwicklung auch nach vollständiger Beendigung des Leistungsbetriebes zunächst noch etwa 1 bis 3% der Nennleistung beträgt. Mithin muß der Nachwärmekühlkreis bei Reaktoren heute üblicher Leistung 10 bis 120 MW thermischer Leistung abführen.

Darüber hinaus benutzt man bei dem aus der DE-OS 36 146 bekannten Druckwasserreaktor der oben genannten Art zur Wärmeabfuhr für den Notfall einen für den Normalbetrieb vorhandenen Dampferzeuger des Primärkühlkreises. Dessen Dampf soll im Naturumlauf, d. h. unter Ausnutzung geodätischer Höhenunterschiede, durch einen Hochdruckkondensator geführt werden, der von dem gleichen Zwischenkühlkreis wie der Nachwärmekühler beaufschlagt wird. Obwohl dieser Hochdruckkondensator im Gegensatz zu Niederdruckkondensatoren nur einen relativ geringen apparativen Aufwand erfordert, ist es Aufgabe der Erfindung, die Notkühlung bei einem Druckwasserreaktor der eingangs genannten Art mit noch geringerem Aufwand zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Pumpe ein Ventil parallel geschaltet und daß in an sich bekannter Weise der Nachwärmekühler räumlich derart oberhalb des Primärkühlkreises angeordnet ist, daß sich ein Notkühlkreisiauf mit Naturumlauf einstellen kann.

Die Erfindung nutzt den Nachwärmekühler außer zu

ic der Nachwärmeabfuhr, die im normalen Betrieb in der bisher üblichen Weise erfolgt, noch zusätzlich als Kondensator eines Systems mit Naturumlauf für den Fall, daß im Primärsystem ein Leck auftritt, bei dem Dampf entsteht, so daß eine Notkühlung erforderlich wird.

Aus der DE-AS 11 15 346 ist zwar eine Notkühleinrichtung für Kernreaktoranlagen bekannt, bei der der einem Reaktor zugeordnete Wärmetauscher in seinem oberen, oberhalb des Reaktors liegenden Teil zusätzliehe Rohrgruppen aufweist, die nur zur Notkühlung beim Ausfall der Umwälzpumpe verwendet werden. Der bekannte Notkühler ist aber in bezug auf die Nachkühlung ein zusätzliches Element, so daß der Aufwand größer ist als bei der Erfindung.

Die Erfindung unterscheidet sich auch von einem in der DE-AS 11 45 722 vorgeschlagenen Notkondensator für Siedewasserreaktoren. Dieser soll in einer oberhalb des Reaktors vorgesehenen Kondensationskammer untergebracht werden, damit ein Naturumlauf möglich wird. An eine Nachwärmeabfuhr ist jedoch nicht gedacht. Außerdem sind solche Kondensationskammern bei Druckwasserreaktoren, wie sie Gegenstand der Erfindung sind, nicht vorhanden.
Der Nachwärmekühler kann bei der Erfindung 5 m oder mehr oberhalb des Primärkühlkreises angeordnet sein, um mit Sicherheit eine Kühlung mit Naturumlauf zu erreichen. Besonders günstig ist ein Höhenunterschied von 7 m, weil dann bei den bisher üblichen Abmessungen von Leistungsreaktoren für zum Beispiel 1300MWe optimale räumliche Verhältnisse bei einer Anordnung im Inneren eines raumsparenden Containments gegeben sind. Dies gilt besonders für Stahlkugeln als Containment.
Das Ventil kann vorteilhaft eine Rückschlagarmatur sein. Damit ist ein Rückschlagventil oder auch eine Rückschlagklappe gemeint. Mit einer solchen Rückschlagarmatur wird der Kreislauf mit Naturumlauf selbsttätig freigegeben, so daß im Störungsfall keine aktiven Umschaltungen erforderlich sind.

Parallel zur Rückschlagarmatur kann ein Behälter über Ventile mit der Pumpe in Reihe schaltbar sein, der Borsäurelösung enthält. Dabei ist mit parallel gemeint, daß der Borsäurebehälter unter Einwirkung der Pumpe in den Primärkühlkreis des Reaktors entleert werden kann, damit dort die Reaktivität verringert wird. Die Borsäurelösung kann vor oder hinter dem Nachwärmekühler eingespeist werden, wobei einmal der Strömungswiderstand und zum anderen die Gefahr von Fehlschaltungen geringer ist. Wichtig ist eine Mindestgröße des Behälters, die eine spürbare Herabsetzung der Reaktivität ergibt. Zu diesem Zweck sollte der Behälter mindestens zwei Kubikmeter umfassen, und die Konzentration der Borsäurelösung sollte 5 bis 20% betragen. Höhere Konzentrationen sind auch möglich.

Sie können aber Heizungen erfordern, damit die Borsäure nicht auskristallisiert.
Eine wichtige Weiterbildung der Erfindung weist eine

mit dem Sprühsystem eines an den Primärkühlkreis angeschlossenen Druckhalters auf. Mit dieser Verbindung wird erreicht, daß das vom Nachwärrrekühlkreis eingespeiste relativ kalte Kühlmittel unmittelbar zur Druckabsenkung im Primärkühlkreis beiträgt, weil es im Druckhalter den dort vorhandenen Dampf kondensiert Die Druckabsenkung führt zu einer Verringerung der mechanischen Beanspruchungen im Primärkühlkreis. Außerdem wird die bei einem Leck austretende Kühlmittelmenge verringert und damit die Notkühlung verbessert, was insbesondere bei Leckagen im Dampferzeuger vorteilhaft ist

Der NachwärmekühJkreis nach der Erfindung kann parallel zu einer zum Primärkühlkreis gehörenden Reihenschaltung aus Dampferzeuger und Hauptkühlmittelpumpe angeordnet sein, so daß der Reaktorkern im Reaktordruckbehälter ohne weitere Strömungswiderstände gekühlt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben.

In F i g. 1 ist in einem schematischen Rohrplan ein Druckwasserreaktor mit einigen wesentlichen Anlageteilen dargestellt. Er umfaßt einen Reaktordruckbehälter 1 mit einem Reaktorkern, dessen Wärme in einem Primärkühlkreis 2 mit einem Dampferzeuger 3 und einer Hauptkühlmittelpumpe 4 abgeführt wird. Ai den Primärkühlkreis 2 ist ein Druckhalter 5 angeschlossen. Dieser besitzt einen Flüssigkeitsraum 6 und einen Dampfraum 7 mit einer Sprüheinrichtung 8 und hat die Aufgabe, den Druck des als Primärkühlmittel verwendeten leichten Wassers auf zum Beispiel 150 bar konstant zu halten.

Zum Abfahren des Kernreaktors, der bei Vollast zum Beispiel 4000 MW thermisch erzeugt und nach dem Abschalten zunächst bei einer Leistung von etwa 3% noch 120 MW thermisch abgibt, ist ein Nachwärmekühlkreis 10 vorgesehen. Er umfaßt einen Anschluß 11 an den Primärkühlkreis 2, ein stellbares Ventil 12, einen N ach wärmekühler 13, der an einen Zwischenkühlkreis 14 angeschlossen ist, und eine Pumpe 15, die mit einem Rückschlagventil 16 überbrückt ist. Über eine Drossel 17 mit einem einstellbaren Durchlaßquerschnitt, ein Rückschlagventil 18 und ein weiteres Rückschlagventil 19 ist der Nachwärmekühlkreis bei 20 druckseitig an den Primärkühlkreis 2 angeschlossen. Er liegt mithin parallel zu der Reihenschaltung von Dampferzeuger 3 und rlauptkühlmittelpumpe 4.

Die Sprüheinrichtung 8 im Druckhalter 5 ist, wie die F i g. 1 zeigt, über ein einstellbares Ventil 22 und ein Rückschlagventil 23 bei 27 zwischen den Rückschlagventilen 18 und 19 an den Nachwärmekühlkreis 10 angeschlossen. Deshalb kann die Pumpe 15 das im Nachwärmekühler 13 abgekühlte Primärkühlmittel auch in den Druckhalter 6 einsprühen, wo durch Kondensation des Dampfes im Dampfraum 7 eine schnelle Druckabsenkung im Primärkreis erreicht wird.

Wie man sieht, ist parallel zum Nachwärmekühler 13

ίο ein Behälter 30 angeordnet, der mit zwei Absperrventilen 31 und 32 versehen ist Der Behälter 30 enthält eine Borsäurelösung mit einer Borsäurekonzentration von zum Beispiel 12%. Die Menge macht mit sieben Kubikmetern etwa 2% des Primärkühlmittels aus.

In Fig.2 ist schematisch die räumliche Lage des Nachwärmekühlers 13 dargestellt Man sieht, daß der Nachwärmekühler ein zylindrischer länglicher Behälter ist, der im Bereich 33 zwischen zwei Rohrboden 34 und 35 ein Rohrbündel umfaßt, das über die Anschlußleitungen 36 und 37 des Zwischenkühlkreises 14 gekühlt wird. Der untere Rohrboden 35 liegt dabei um H\ = 7 m über der Leitung 40 des Primärkühlkreises 2, wie auf der linken Seite der F i g. 2 zu sehen ist Die Höhe Hi des Zwischenkühlers über dieser Höhe von 7 m beträgt weitere 8 m.

Im Falle eines Lecks ist eine Notkühlung durch Wärmeabfuhr mit Naturumlauf möglich. Hierbei wird über den Nachwärmekühlkreis 10 von der Anschlußstelle 11 dampfförmiges Primärkühlmittel über das geöffnete Ventil 12 in die Nachwärmekühler 13 geleitet, das dort kondensiert und deshalb unter der Wirkung seines Eigengewichts bei der Anschlußstelle 20 wieder in den Primärkühlkreis 2 des Kernreaktors zurückfließt. Bei dieser in Richtung des Pfeiles 42 verlaufenden

)5 Strömungsrichtung ist die Rückschlagarmatur 16 geöffnet.

Im Normalbetrieb, wenn die Pumpe 15 läuft, isi die Klappe 16 dagegen verschlossen. Hier drückt die Pumpe 15 das aus dem intakten Primärkühlkreis 2 angesaugte Wasser durch den Nachwärmekühler 13 zur Anschlußstelle 20.

Durch Betätigen der Ventile 31 und 32 kann dafür gesorgt werden, daß die Pumpe 15 die im Behälter 30 enthaltene Borsäurelösung über den Nachwärmekühikreis 10 in den Reaktordruckbehälter fördert. Durch diese für den Notfall vorgesehene Einspeisung wird die Reaktivität zusätzlich zu normalen Steuerungsmaßnahmen verringert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Pateniansprüche:

1. Druckwasserreaktor mit einem Primärkühlkreis und einem Nachwärmekühlkreis, der an den Primärkühlkreis angeschlossen ist und einen Nachwärmekühler und eine Pumpe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpe (15) ein Ventil (16) parallel geschaltet und daß in an sich bekannter Weise der Nachwärmekühlet (13) räumlich derart oberhalb des Primärkühlkreises (2) angeordnet ist, daß sich ein Notkühlkreislauf mit Naturumlauf einstellen kann.

2. Druckwasserreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachwärmekühler (13) 5 m oder mehr oberhalb des Primärkühlkreises (2) angeordnet ist

3. Druckwasserreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (16) eine Rückschlagarmatur ist

4. Druckwasserreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Rückschlagarmatur (16) ein Behälter (30) über Ventile (13, 32) mit der Pumpe (15) in Reihe schaltbar ist, der Borsäurelösung enthält.

5. Druckwasserreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (30) mindestens zwei Kubikmeter umfaßt.

6. Druckwasserreaktor nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Borsäurelösung von 5 bis 20%.

7. Druckwasserreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite des Nachwärmekühlkreises (101 eine Verbindung mit dem Sprühsystem (8) eines an den Primärkühlkreis (2) angeschlossenen Druckhalters (5) aufweist.

8. Druckwasserreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachwärmekühlkreis (10) parallel zu einer zum Primärkühlkreis (2) gehörenden Reihenschaltung au? Dampferzeuger (3) und Hauptkühlmittelpumpe (4) angeordnet ist.