DE2606527C3 - Relief device for a nuclear reactor facility - Google Patents

Relief device for a nuclear reactor facility

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Description

Die Erfindung betrifft eine Entlastungseinrichtung für eine Kernreaktoranlage mit einem Kühlkreis für den flüssigkeitsgekühlten Reaktor, wobei der Kühlkreis einen Dampferzeuger, einen Reaktordruckbehälter und Leitungen umfaßt, die von dem Reaktordruckbehälter ausgehend eine ihn allseitig umschließende Betonabschirrnung durchsetzen, welche ebenso wie der Reaktordruckbehälter innerhalb einer Sicherheitshülle angeordnet ist, wobei in der vom Dampferzeuger ausgehenden Dampfleitung Mittel zur schnellen Leistungsabfuhr vorgesehen sind.The invention relates to a relief device for a nuclear reactor plant with a cooling circuit for the liquid-cooled reactor, the cooling circuit a steam generator, a reactor pressure vessel and lines leading from the reactor pressure vessel starting with a concrete partition that encompasses it on all sides, which, like the reactor pressure vessel, does is arranged within a safety envelope, in which the outgoing from the steam generator Steam line means are provided for rapid power dissipation.

Als Beispiel für Kernreaktoranlagen der eingangs genannten Art wird auf die Zeitschrift »Atomwirtschaft.« vom Mai 1975, Seiten 253 bis 258 hingewiesen. Daraus ist ein Druckwasserreaktor bekannt, dessen Kühlkreis einen Reaktordruckbehälter und zu einem Dampferzeuger führende Leitungen umfaßt. Die Leitungen durchsetzen eine den Reaktordruckbehälter allseitig umschließende Betonabschirmung, die zusammen mit den Dampferzeugern in einer Sicherheitshülle angeordnet ist. Zur schnellen Leistungsabfuhr kann der Dampf der Dampferzeuger im Falle einer Störung zum Beispiel in Notkondensatoren abgeblasen werden.The magazine "Atomwirtschaft." dated May 1975, pages 253-258. From this, a pressurized water reactor is known, its Cooling circuit comprises a reactor pressure vessel and lines leading to a steam generator. The lines enforce a concrete shield surrounding the reactor pressure vessel on all sides, which together is arranged with the steam generators in a safety envelope. The Steam from the steam generator can be blown off in emergency condensers in the event of a fault, for example.

Es ist ferner aus dem Buch »VG B- Kernkraftwerks-Seminar 1970« Seiten 65 bis 72, insbesondere Seite 67 und 68, bekannt, daß der Druck in der Sicherheitshülle eines Druckwasserreaktors als Kriterium für eine Schnellabschaltung des Reaktors benutzt wird.It is also from the book "VG B Nuclear Power Plant Seminar 1970" pages 65 to 72, especially page 67 and 68, known that the pressure in the containment of a pressurized water reactor as a criterion for a Rapid shutdown of the reactor is used.

Eine schnelle Leistungsabfuhr zur Schnellabsenkung des Druckes, damit Notkühlmittel unter verhältnismäßig geringem Druck in den Hauptkühlkreis nachgespeist werden kann, wenn das normale Kuhlmittel im Fall eines Lecks entweicht, bringt aber nicht nur einen Druckabbau von zum Beispiel 150 auf 20 bar mit sich, sondern auch eine Abkühlung von Betriebstemperaturen mit mehr als 3000C auf 1500C oder weniger. Die Temperaturabsenkung beansprucht die dickwandigen und relativ komplizierten Komponenten des Kühlkreises durch Wärmespannungen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde,A quick power dissipation to quickly reduce the pressure so that emergency coolant can be replenished into the main cooling circuit under relatively low pressure if the normal coolant escapes in the event of a leak, not only brings about a pressure reduction from 150 to 20 bar, for example, but also a Cooling of operating temperatures with more than 300 0 C to 150 0 C or less. The drop in temperature stresses the thick-walled and relatively complex components of the cooling circuit through thermal stresses.
The invention is now based on the object

ίο überflüssige thermische Belastungen des Kühlkreises zu vermeiden.ίο excessive thermal loads on the cooling circuit avoid.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl in dem Raum zwischen der Betonabschirmung und dem Reaktordruckbehälter als auch in dem Raum zwischenAccording to the invention it is provided that both in the space between the concrete shield and the Reactor pressure vessel as well as in the space between

is der Betonabschirmung und der Sicherheitshülle Drucksonden angeordnet sind, und daß die Signale der Drucksonden zu einer Schulzeinrichtung gelangen, die bei einem Leck des Kühlkreises innerhalb der Betonabschirmung die Mittel zur schnellen Leistungsabfuhr in Tätigkeit setzt, jedoch bei einem Leck außerhalb der Betonabschirmung oder einem kleinen Leck die Leistungsabfuhr unterhalb der maximal möglichen bewirkt Bei der Erfindung kann die Entlastung des Reaktors durch die Leistungsabfuhr gestuft vorgenommen werden. Man braucht deshalb nicht immer auf die schnellste Druckentlastung zurückzugreifen, so daß die Beanspruchungen der Kernreaktoranlage entsprechend verringert sind. Die schnellste Absenkung des Druckes durch die maximal mögliche Leistungsabfuhr wird nur noch dann vorgenommen, wenn ein Leck am Reaktordruckbehälter festgestellt wird. Lecks an den Leitungen oder Komponenten außerhalb der Betonabschirmung führen zu langsameren Kühlmittelverlusten, so daß eine langsamere Leistungsabfuhr ohne starke Tempcraturabsenkungen erfolgen kann.is the concrete shielding and the safety envelope pressure probes are arranged, and that the signals from the pressure probes reach a Schulzeinrichtung, which in the event of a leak in the cooling circuit within the concrete shield, the means for rapid power dissipation starts operating, but if there is a leak outside the concrete shield or a small leak, the Power dissipation below the maximum possible causes In the invention, the relief of the Reactor can be made stepped by the power dissipation. So you don't always need to to fall back on the fastest pressure relief, so that the stresses on the nuclear reactor plant accordingly are reduced. The fastest lowering of the pressure through the maximum possible power dissipation is only made even if a leak is detected in the reactor pressure vessel. Leaks in the pipes or components outside the concrete shield lead to slower coolant losses, so that a slower power dissipation can take place without strong temperature reductions.

Die Schutzeinrichtungen, die zur Erfassung des Kühlmittelaustritts in den den Reaktorbehälter einschließenden geschlossenen Raum dient, kann auf die Druckdifferenz zwischen dem Raum innerhalb und demThe protective devices that are used to detect the leakage of coolant into the reactor vessel Serves closed space, can affect the pressure difference between the space inside and the

+0 Raum außerhalb der Betonabschirmung ansprechen. Weiterhin kann die Aktivierung der zur schnellen Leistungsabfuhr notwendigen Mitlei auch von der Druckanstiegsgcschwindigkeil abhängen, wobei die maßgebende Druckanstiegsgeschwindigkeit wiederum absolut oder gegenüber anderen Räumen ausgewertet werden kann.+0 Address the room outside the concrete shield. Furthermore, the activation of the accessories necessary for the rapid dissipation of power can also be carried out by the Dependent on the pressure increase speed wedge, with the decisive pressure increase speed in turn can be evaluated absolutely or against other rooms.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Figur zeigt dabei den Reaktordruckbehäller einesTo explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the figure. the Figure shows the reactor pressure vessel of a

so DruckwasserreaKtors innerhalb einer Betonabschirmung in einem Vertikalschnitt. Die zugehörigen Leitungen des Kühlkreises und die Schutzeinrichtungen sind nur schematisch angedeutet.so pressurized water reactors within a concrete shield in a vertical section. The associated lines of the cooling circuit and the protective devices are only indicated schematically.

Der Reaktorbehälter 1, der aus Stahl besteht und den nicht dargestellten Kern des Leistungsreaktors mit zum Beispiel 4000 MW thermischer Leistung enthält, ist mit einer Aufhängung 2 in der Betonabschirmung 3 befestigt, der die aus dem Reaktordruckbehälter austretende Strahlung von Neutronen usw. abschirmen soll. Die Betonabschirmung 3 umfaßt einen inneren topfförmigen Teil 5, der durch einen Spalt 6 gegenüber einem äußeren tragenden Teil 7 getrennt ist sowie die Isolierschichten 11 und 12. Der Spalt 6 dient zur Belüftung. Der topfförmige Teil 5 begrenzt weitgehendThe reactor vessel 1, which is made of steel and the contains the core of the power reactor, not shown, with, for example, 4000 MW thermal power, is with a suspension 2 attached in the concrete shield 3, which is from the reactor pressure vessel to shield emitted radiation from neutrons etc. The concrete shield 3 comprises an inner one cup-shaped part 5, which is separated by a gap 6 with respect to an outer supporting part 7 and the Insulating layers 11 and 12. The gap 6 is used for ventilation. The cup-shaped part 5 is largely limited

hr> die sogenannte Reaktorgrube 10, in die der Druckbehäl ter 1 eingesetzt ist. Die Innenseite des Teiles 5 ist mil der isolierschicht i 1 versehen, die sich bei 12 auch oberhalb des Reaktordruckbehälters erstreckt. Dadurch entsteht hr > the so-called reactor pit 10, into which the pressure vessel 1 is inserted. The inside of the part 5 is provided with the insulating layer i 1, which at 12 also extends above the reactor pressure vessel. This creates

ein geschlossener Raum 13, der den Reaktordruckbehälter 1 völlig einschließt Der Raum nimmt auch die Ruhrstutzen 14 und IS auf, an denen das an den Reaktordruckbehälter angeschlossene Leitungssystem des Kühlkreises 17 angeschlossen ista closed space 13, which completely encloses the reactor pressure vessel 1. The space also takes up the Ruhr stubs 14 and IS on which the line system connected to the reactor pressure vessel of the cooling circuit 17 is connected

Der Kühlkreis 17 ist beim Ausführungsbeispiel insofern vereinfacht dargestellt, als nur eine von insgesamt vier gleichen Kühlmittelschleifen gezeichnet ist Die Kühlmittelschleifen umfassen den sogenannten heißen Strang 18, der zur einem Dampferzeuger 19 führt, und den kalten Strang 20, der vom Dampferzeuger 19 über eine KDhlmittelpuinpe 21 zum Reaktordruckbehälter 1 zurückführt Das in dem Kühlkreis 17 umgewälzte Druckwasser mit einer mittleren Temperatur von 3100C und einem Druck von 160 bar erhitzt im Dampferzeuger 19 Speisewasser, das durch eine Leitung 25 zugeführt und dampfförmig mit der Dampfleitung 26 abgeführt wird. Die Dampfleitung 26 führt zu einer nicht dargestellten Turbine, während die Leitung 25 das in einem ebenfalls nicht dargestellten Kondensator niedergeschlagene Speisewasser zurückführtThe cooling circuit 17 is shown in a simplified manner in the exemplary embodiment in that only one of a total of four identical coolant loops is drawn The pressurized water circulated in the cooling circuit 17 with an average temperature of 310 ° C. and a pressure of 160 bar is heated in the steam generator 19 by feed water that is fed in through a line 25 and discharged in vapor form with the steam line 26. The steam line 26 leads to a turbine, not shown, while the line 25 returns the feed water, which is precipitated in a condenser, also not shown

Für den Fall eines Lecks im Kühlkreis 17 muß unbedingt dafür gesorgt werden, daß der Reaktorkern im Reaktordruckbehälter genügend gekühlt wird, damit das Schmelzen des Kerns vermieden wird. Zu diesem Zweck ist Notkühlmittel in einem Druckspeicher 28 vorgesehen, das unter dem Druck eines Gaspolsters 29 von zum Beispiel 30 bar steht Das Notkühlmitiel kann durch einen Leitungszweig 30 in den heißen Strang 18 und durch einen Leitungszweig 31 in den kalten Leitungsstrang 20 und damit auch in den Reaktordruckbehälter I eingespeist werden, wenn dort der Druck im Fall eines Lecks unter den Druck des Druckspeicher-Gaspolsters absinkt.In the event of a leak in the cooling circuit 17, it is essential to ensure that the reactor core is sufficiently cooled in the reactor pressure vessel, so that the melting of the core is avoided. To this For this purpose, emergency coolant is provided in a pressure accumulator 28, which is under the pressure of a gas cushion 29 of for example 30 bar stands Das Notkühlmitiel can through a line branch 30 into the hot branch 18 and through a line branch 31 into the cold one Line string 20 and thus also into the reactor pressure vessel I are fed when the pressure in there In the event of a leak, it drops below the pressure of the accumulator gas cushion.

Bei einem l.eck am Rcaktordruckbehäher muß durch eine schnelle Leistungsabfuhr dafür gesorgt werden, daß der Druck im Kühlkreis 17 verringert wird, damit das Notkühlmittel aus dem Druckspeicher 28 in den Kühlkreis 17 gelangen kann. Zu diesem Zweck ist an dem Dampferzeuger 19 ein Speisewasserbehälter 35 über eine Pumpe 36 angeschlossen. Außerdem ist die Dampfseite (Leitung 26) des Dampferzeugers 19 über ein Ventil 37 an eine Abblaselcitung 38 angeschlossen, die zum Beispiel ins Freie führt. Das Ventil 37 ist, wie die Wirkungslinic 40 andeutet, mit einer Schutzeinrichtung 41 verbunden. Ebenso kann auch die Pumpe 36 von der Schutzeinrichtung 4f in Gang gesetzt werden, wie mitIf there is a left corner on the actuator pressure vessel, it must go through a quick power dissipation ensures that the pressure in the cooling circuit 17 is reduced so that the Emergency coolant can pass from the pressure accumulator 28 into the cooling circuit 17. For this purpose it is on a feed water tank 35 is connected to the steam generator 19 via a pump 36. Besides, the The steam side (line 26) of the steam generator 19 is connected to a blow-off line 38 via a valve 37, which leads to the outdoors, for example. The valve 37 is, as the action line 40 indicates, with a protective device 41 connected. Likewise, the pump 36 can also be started by the protective device 4f, as with der Wirkungslinie 42 angedeutet istthe line of action 42 is indicated

Die Schutzeinrichtung 41 ist mit einer Drucksonde 45 über eine Leitung 46 verbunden. Die Drucksonde 45 ist dem geschlossenen Raum 13 in der Reaktorgrube 10 zugeordnet Eine weitere Drucksonde 48 zur Anregung der Schutzeinrichtung 41 ist dem oberhalb der Betonabschirmung 3 liegenden Raum 49 im Inneren üer den Reaktordruckbehälter 1 und den gesamten Kühlkreis 17 aufnehmenden Sicherheitshülle zugeordThe protective device 41 is connected to a pressure probe 45 via a line 46. The pressure probe 45 is assigned to the closed space 13 in the reactor pit 10. Another pressure probe 48 for excitation the protective device 41 is above the space 49 located above the concrete shield 3 inside the reactor pressure vessel 1 and the entire cooling circuit 17 receiving security envelope zugeord netnet

Im Fall eines Lecks im Kühlkreis 17 wird mit Hilfe der Schutzeinrichtung 41 unterschieden, ob das Leck im Reaktordruckbehälter I oder an den anderen Teilen des Kühlkreises 17 vorliegt Zu diesem Zweck wird von denIn the event of a leak in the cooling circuit 17, with the help of Protective device 41 differentiated whether the leak was in the reactor pressure vessel I or in the other parts of the Cooling circuit 17 is present for this purpose is of the Drucksonden 45 und 48 der Druckanstieg gemessen, der durch das aus dem Kühlkreis 17 austretende und sofort verdampfende Primärkühlmittel hervorgerufen wird. Weil der Raum 13 in der Reaktorgrube 10 wesentlich kleiner ist als das Volumen des Raumes 49, läßt sich mitPressure probes 45 and 48 measured the pressure increase, the caused by the primary coolant emerging from the cooling circuit 17 and evaporating immediately. Because the space 13 in the reactor pit 10 is much smaller than the volume of the space 49, can be with großer Sicherheit bei geringem meßtechnischem Aufwand aussagen, ob das Leck am Reaktordruckbehälter 1 vorliegt oder in dem außerhalb der Betonabschirmung 3 gelegenen Teil des Kühlkreises 17. Ein Leck am Reaktordruckbehälter 1 führt nämlich zu einemwith a high degree of certainty and with little effort in terms of measurement technology indicate whether the leak at the reactor pressure vessel 1 is present or in the part of the cooling circuit 17 located outside the concrete shield 3. A leak on the Reactor pressure vessel 1 namely leads to a schnelleren Druckanstieg in dem geschlossenen Raum 13 als im Raum 49. Nur für diesen Fall wird dann von der Schutzeinrichtung 41 die maximal mögliche Leistungsabfuhr eingeleitet Zu diesem Zweck wird über die Pumpe 36 zusätzliches Speisewasser in den Dampferfaster pressure rise in the enclosed space 13 than in room 49. Only in this case is the maximum possible power dissipation initiated by the protective device 41. For this purpose, the Pump 36 additional feed water into the steamer zeuger 19 eingeleitet und gleichzeitig, zum Beispiel durch öffnen des Ventils 37, eine Abfuhr von Dampf auch dann ermöglicht, wenn die sekundärseitige Wärmesenke (Turbine oder Kondensator-Bypaß) nicht zur Verfügung steht. Allerdings treten damit, wieGenerators 19 initiated and at the same time, for example by opening the valve 37, a discharge of steam is made possible even if the secondary side Heat sink (turbine or condenser bypass) is not available. However, occur with how

J5 eingangs geschildert, thermische Belastungen auf, die nur dann in Kauf genommen werden sollen, wenn ein Leck am Reaktordruckbehälter 1 keine andere Möglichkeit läßt, eine schnelle Flutung des Reaktorkerns zu bewirken.J5 described above, thermal loads on the should only be accepted if a leak in the reactor pressure vessel 1 leaves no other option for rapid flooding of the reactor core cause.

Für den Fall, daß ein Leck im Hauptkühlkreis 17 außerhalb der Betonabschirmung 3 auftritt, genügt eine weniger intensive Leistungsabfuhr. Für diesen Fall kann zum Beispiel der Öffnungsquerschnitt des Abblaseventils 37 verringert werden. In jedem Fall soll gewährlci-In the event that a leak occurs in the main cooling circuit 17 outside the concrete shield 3, one is sufficient less intensive power dissipation. In this case, for example, the opening cross-section of the relief valve 37 can be reduced. In any case, it should be guaranteed

■»5 stet sein, daß die durch die Leistungsabfuhr auftretenden thermischen Beanspruchungen geringer sind als bei einem Leck am Reaktordruckbehälter 1.■ »5 ensure that the thermal stresses that occur due to the power dissipation are lower than with a leak in the reactor pressure vessel 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Entlastungseinrichtung für eine Kernreaktoranlage mit einem Kühlkreis für den flüssigkeitsgekühlten Reaktor, wobei der Kühlkreis einen Dampferzeuger, einen Reaktordruckbehälter und Leitungen umfaßt, die von dem Reaktordruckbehälter ausgehend eine ihn allseitig umschließende Betonabschirmung durchsetzen, welche ebenso wie der Reaktordruckbehäl'er und der Dampferzeuger innerhalb einer Sicherheitshülle angeordnet ist, wobei in der vom Dampferzeuger ausgehenden Dampfleitung Mittel zur schnellen Leistungsabfuhr vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in dem Raum (13) zwischen der Betonabschirmung (3) und dem Reaktordruckbehälter (I) als auch in dem Raum (49) zwischen der Betonabschirmung (3) und der Sicherheitshalle Drucksonden (45, 48) angeordnet sind, und daß die Signale der Drucksonden (45, 48) zu einer Schutzeinrichtung (41) gelangen, die bei einem Leck des Kühlkreises innerhalb der Betonabschirmung (3) die Mittel (36, 37) zur schnellen Leistungsabfuhr in Tätigkeit setzt, jedoch bei einem Leck außerhalb der Betonabschirmung (3) oder einem kleinen Leck die Leistungsabfuhr unterhalb der maximal möglichen bewirkt.1. Relief device for a nuclear reactor plant with a cooling circuit for the liquid-cooled reactor, the cooling circuit comprising a steam generator, a reactor pressure vessel and lines which, starting from the reactor pressure vessel, enforce a concrete shield that encompasses it on all sides, which like the reactor pressure vessel and the steam generator within a Safety envelope is arranged, with means for rapid power dissipation being provided in the steam line going out from the steam generator, characterized in that both in the space (13) between the concrete shield (3) and the reactor pressure vessel (I) and in the space (49) between the concrete shield (3) and the security hall pressure probes (45, 48) are arranged, and that the signals of the pressure probes (45, 48) reach a protective device (41), which in the event of a leak in the cooling circuit within the concrete shield (3) the means (36, 37) puts into action for rapid power dissipation, however, in the event of a leak outside the concrete shield (3) or a small leak, the power dissipation is below the maximum possible. 2. Entlastungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung (41) auf die Druckdifferenz anspricht.2. Relief device according to claim 1, characterized in that the protective device (41) responds to the pressure difference. 3. Entlastungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da.durch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung (41) auf die Druckanstiegsgeschwindigkeit anspricht.3. Relief device according to claim 1 or 2, da.durch characterized in that the protective device (41) is responsive to the rate of pressure increase.
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