DE2809466B2

DE2809466B2 - Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes

Info

Publication number: DE2809466B2
Application number: DE2809466A
Authority: DE
Inventors: Max Ing.(Grad.) 6800 Mannheim Stiefel
Original assignee: Babcock Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1978-03-04
Filing date: 1978-03-04
Publication date: 1981-02-05
Also published as: EP0004167B1; EP0004167A3; DE2809466A1; US4304198A; JPS6020712B2; ES478775A1; AT361094B; ATA144679A; JPS55466A; CH638062A5; DE2809466C3; EP0004167A2

Description

Thermosyphon-Wirkung und dadurch der Wirkungsgrad der Einrichtung erheblich erhöht wird und somit mit relativ kleinem Behälter die Abblasemenge des zugeordneten Abblaseventils aufgenommen werden kann.

Gemäß einer besondere Ausgestaltung ist das als Dampfverteilungsdüse ausgebildete Ende der Abblaseleitung parallel zum Behälterboden und zu einer Seitenwand geführt

Die Düsenöffnungen der Darripfverteilungsdüse sind ι ο vorzugsweise in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes und zwar in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° angeordnet.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß an der Dampfverteilungsdüse im Bereich der Düsenöffnungen eine um einen Festpunkt drehbare Klappe angeordnet ist, die in einer Stellung die Düsenöffnungen verschließt und in ein\,T anderen Stellung als Leitblech dient

Bei geschlossener Klappe wird damit sichergestellt, daß kein Wasser aus dem Behälter in die Abblaseleitung dringt

Zur besseren Bewegungssteuerung und zur leichteren Arretierung ist die Klappe mit einem Gegengewicht versehen, und in ihrer jeweiligen Stellung verriegelbar.

In einer weiteren Ausgestaltung ist bei geschlossener Klappe die Abblaseleitung mit Stickstoff beaufschlagt und bis zur Verdrängung mit Dampf wir ! das Stickstoff polster aufrechterhalten.

Mit Hilfe des Stickstoffs und eines Ventils am abgewinkelten Ende der Abblaseleitung ist die Dampf- so verteilungsdüse spülbar.

Um auch bei kontaminiertem Kondensat Abhilfe schaffen zu können ist der Gasraum des Behälters mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden.

Der Behälter weist weiterhin einen Überlauf auf, der mit einem redundanten Behälter und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden <st

Zur Vermeidung von unzulässigen Überdrücken ist ίο die Decke des Behälters mit einer Entlastungsöffnung versehen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird anhand der schematischen Zeichnungen der F i g. 1 bis 4 erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Übersichtsplan eines geschlossenen Notkühlsystems,

F i g. 2 den Be: eich des Behälters in vergrößerter Darstellung,

Fig.3 eine Vergrößerung der Einzelheit »A« der so Fig. 1,

Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie 1II-III der Fig. 3.

In der F i g. 1 wird mit 1 ein Dampferzeuger bezeichnet, der mit dem nicht dargestellten Kernreaktor über die Primärkühlmitteileitungen 2 verbunden ist. Das Primärkühlmittel durchströmt den Dampferzeuger und erhitzt dabei das im Gegenstrom fließende Speisewasser, so daß über die Leitungen 3 in Pfeilrichtung 4 Dampf zu der ebenfalls nicht dargestellten Turbine strömt

Die Leitungen 3 durchdringen die Sicherheitshülle 5 und sind innerhalb und außerhalb dieser Sicherheitshülle mit Absperrventilen 6, 7 versehen. Tritt nun in der Kernreaktoranlage ein Störfall auf, so kann es ί>5 erforderlich sein, daß der Kernreaktor abgeschaltet und das äußere Absperrventil 7 geschlossen werden muß. Die nach dem Abschaltvorgang noch anfallende Restwärme wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung abgeführt Zwecks einer übersichtlichen Darstellung ist die Einrichtung nur für eine Leitung 3 dargestellt

In einer Bypassleitung 8 ist ein Sicherheitsventil 9 und ein Abblaseventil 10 eingebaut Spricht eines dieser Ventile 9, 10 an, was in der Regel beim Schließen des Absperrventils 7 erfolgt so wird der anfallende Dampf üDer die Abblaseleitung 11 in den einen Wasserraum 12 und einen Gasraum 13 aufweisenden Behälter 14, geleitet und kondensiert dort Die Abblaseleitung 11 ist mit Hilfe eines Kompensator 52 im Behälter geführt Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades führt ein Wärmetauscherrohrbündel 15 zur Kühlung des Kondensats durch den Wasserraum des Behälters, wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung der F i g. 2 zu ersehen ist Das in den Wasserraum ragende Ende der Abblaseleitung ist rechtwinklig abgebogen (F i g. 3) und erstreckt sich parallel zur Seitenwand 16 und zum Boden 17 des Behälters 14. Dieses abgebogene Leitungsstück ist als Dampfverteilungsdüse 18 ausgebildet und dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet

Über die Zuleitung 28 und die Ableitung 29 wird das Wärmetauscherrohrbündel mit Kühlflüssigkeit versorgt

Aufgrund der Aktivitäts- und der Druckverhältnisse ist die Notwendigkeit eines Anschlusses an einen nuklearen Zwischenkühlkreislauf nicht gegeben, d. h. der Wärmetauscher kann entweder direkt mit Flußwasser oder mit Kühlturmkreislaufwasser beaufschlagt werden.

Der zu kondensierende Dampf, als Dampfblasen 53 dargestellt, strömt durch die Düsenöffnungen 19 und kondensiert in dem Wasserraum 12.

Das kalte Kondensat wird über die Leitung 30 mit Hilfe der Notspeisewasserpumpe 31 in Pfeilrichtung 31 als Speisewasser in den Dampferzeuger gediückt. Dieser Leitung sind die Absperrarmaturen 33,34 und 35 und der Rückflußverhmderer 36 zugeordnet. Die Stutzen 37 deuten Kondensateinspeiseanschlüsse für weitere Behälter an.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung erfolgt eine wesentlich schnellere Umwälzung der kalten und warmen Zonen im Wasserraum des Behälters und somit eine optimale Durchmischung von Kondensat und Dampf. Der Kreislauf kaltes/warmes Wasser ist durch die Pfeile 20 in der F i g. 1 angedeutet.

Die Dampfverteilungsdüse 18 weist gemäß Fig. 3 und 4 in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnitts in einem Rohrwinkelbereich von 45° etwa 15 000 Düsenöffnungen 19 von 5 mm Durchmesser auf. Bei einem Lochabstand von 20 mm und einem Leitungsdurchmesser von 1 m ergibt das einen wirksamen Düsenquerschnitt von ca. 0,3 qm. Zur Vermeidung von Kondensationsschlägen bei Erleitung des Dampfes in die Dampfverteilungsdüse sind die Düsenöffnungen mit einer Klappe 21 versehen die an einer Halterung 22 drehbar befestigt ist und zum Ausgleich der Bewegungskräfte mit einem Gegengewicht 23 ausgerüstet ist. Eine Sicherung 24 verriegelt die Klappe 21 in der Schließstellung.

Die Sicherung 24 wird vornehmlich thermisch gelöst, damit in der Abblaseleitung ausströmender Dampf die Sicherung automatisch entriegelt und die Klappe in die strichpunktiert gezeichnete Offenstellung bewegt. Hierbei dient das Gegengewicht 23 als Anschlag und die geöffnete Klappe 21 als Leitblech für den ausströmen-

den Dampf. Ist der Abblasevorgang abgeschlossen, so wird die Klappe 21, 14 wieder in die Schließstellung geschwenkt. Das Gegengewicht 23 ist selbstverständlich so ausgebildet, daß es dem Wasser weniger Strömungswiderstand entgegensetzt als die Klappe 21.

An einer bestimmten Größe empfiehlt es sich anstatt einer Klappe mehrere einzusetzen. Bei geschlossener Klappe wird über die Leitung 25 und das nachdruckgesteuerte Druckminderventil 26 die Abblaseleitung 11 ständig mit Stickstoff von ca. 2,1 bar beaufschlagt und eventuell eingedrungenes Leckwasser über das am Boden der Dampfverteilungsdüse angeordnete Ventil 27 entfernt. Auf dem gleichen Weg ist auch eine Spülung der Abblaseleitung bis zur Dampfverteilungsdüse möglich. Da der Gasraum 13 des BehäUers ebenfalls eine Stickstoff auf lage von ca. 1,1 bar aufweist ist sichergestellt, daß der Behälterinhalt und die Innenseite der Abblaseleitung keinen Sauerstoffkontakt erhält. Das Stickstoffpolster in der Abblaseleitung verhindert also zusammen mit der Klappe 21 die gefährlichen Kondensations- und Wasserschläge beim Beginn des Abblasevorganges.

Falls infolge erhöhter Betriebsleckagen im Dampferzeuger während eines Störfalles eine erhöhte Kontamination im Behälterinnern auftritt, kann der Gasraum 13 über die Be- und Entlüftungseinrichtung 38 an die Abgasaufbereitung und der Wasserraum 12 über die Entleerungsleitung 39 und das Ventil 40 an die Abwasseraufbereitung des Kernkraftwerkes angeschlossen werden.
Der Wasserraum 12 des Behälters 14 weist mit dem

ίο Niveau 41 seinen normalen Wasserstand auf. Überschreitet der Wasserstand das Niveau 42 so sorgt ein Überlauf 43 dafür, daß ein maximaler Wasserstand nicht überschritten wird. Die Decke 44 des Behälters 14 weist eine Entlastungsöffnung 45 gegen Überdrücke auf die mit einer in Bolzen 4i^r geführten Abdeckplatte 46 versehen ist, deren Eigengewicht so ausgelegt ist, daß die Platte bei einem bestimmten Druck abhebt.

Für Wartungsarbeiten am Behälter 14 kann die Abblaseleitung 11 durch Schließen des Ventils 48 und

öffnen des Ventils 49 über die Leitung 50 einem redundanten Behälter zugeschaltet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes, wobei in einem geschlossenen Kreislauf der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat dem Dampferzeuger als Speisewasser wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der abgeblasene Dampf über eine Abblaseleitung (11), welche ein als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildetes Ende aufweist, in einen geschlossenen, einen Wasser- (12) und einen Gasraum (13) aufweisenden Behälter (14) strömt, daß sich durch den Behälter ein Wärmetauscherrohrbündel (15) erstreckt, daß die Abblaseleitung

(11) an ihrem in den Wasserraum eintauchenden Ende abgewinkelt ausgebildet ist, und daß die Dampfverteilungsdüse (18) dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildete Ende der Abblaseleitung (11) parallel zum Behälterboden (17) und zu einer Seitenwand (16) geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (19) der Dampfverteilungsdüse (18) in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes der Düse (18) in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dampfverteilungsdüse (18) im Bereich der Düsenöffnungen (19) eine in einem Halter (22) drehbare Klappe (21) angeordnet ist, die in einer Stellung {5\a) die Düsenöffnungen verschließt und in einer anderen Stellung (5If^ als Leitblech dient.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe in ihrer jeweiligen Stellung (51 a, 51 b) verriegelbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Klappe (21) die Abblaseleitung (11) über die Leitung (25) mit Inertgas beaufschlagt ist und das Inertgas bis zur Verdrängung mit Dampf vorhanden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen des Ventils (27) die Abblaseleitung mit der Dampfverteilungsdüse spülbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (13) des Behälters (14) mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum

(12) des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) einen Überlauf (43) aufweist, der mit einem redundanten Behälter (14) und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (44) des Behälters (14) eine Entlastungsöffnung (45) mit einer Abdeckplatte (46) versehen ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes, wobei in einem geschlossenen Kreislauf der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat den Dampferzeuger als Speisewasser wieder zugeführt wird.

Ein in einem Kernkraftwerk auftretender Störfall kann das Schnellabschalten des Kernreaktors erforderlich machen. Der bei einem solchen Fall eine längere

ίο Zeit anfallende Dampf wird bisher über Dach abgeblasen.

Es wurde daher bereits in der DE-OS 24 59 150 vorgeschlagen, die entstehende Dampfmenge über Hilfswärmesenken zu kondensieren und das Kondensat dem Dampferzeuger wieder zuzuführen. Ein von der Kondensation unmittelbar abhängiges Einspeisesystem ist jedoch in der Zuverlässigkeit nur niedrig einzustufen, da bei seinem Versagen eine Nachwärmeabfuhr nicht mehr möglich ist

Aufgrund der hohen Abblaseleistung der Abblaseventile wird auch beim Betrieb mit einem Kondensator bekannter Art zunächst über Dach abgeblasen und nur die durch die Auslegung der Notstromversorgung und die erlaubte Flußwasserbelastung begrenzte Wärmemenge in einem Kondensator abgeführt.

Zur Sicherstellung der Versorgung mit Notspeisewasser sind entsprechend groß bemessene Becken oder Behälter zusätzlich erforderlich, wenn nicht auf sonstige Wasservorräte zurückgegriffen werden darf oder kann.

Weiterhin ist die Maschinen- und Leittechnik bei den Notkondensatoren bekannter Bauart sehr aufwendig.

In der DE-OS 22 03 107 ist ein Verfahren zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall aus einem Druckbehälter austretenden Dampfes beschrieben. Dabei wird dem in das Wasser eines Konsationsraumes strömenden Dampf ein Kondensationskerne bildender Stoff in fein verteilter Form zugemischt. Bei diesem Verfahren strömt der Dampf ohne Zwischenschaltung von Düsen oder Lochrohren in die Wasservorlage. Damit wird jedoch die Gefahr von Kondensationsschlägen erhöht.

Auch nach der DE-OS 26 14 620 wird zu kondensierender Dampf in eine Kondensationskammer geleitet. Die dazu vorgesehene Einrichtung vermeidet zwar

•»5 Kondensationsschläge. Zur Erzielung dieses Erfolges ist jedoch eine aufwendig ausgebildete Zuströmseite des Kondensationsrohres erforderlich.

Eine Verwendung des gewonnenen Kondensates als Speisewasser für den Dampferzeuger ist jedoch weder in der DE-OS 22 03 107 noch in der DE-OS 26 14 620 offenbart

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe den Wirkungsgrad einer Notkiihleinrichtung zu verbessern und unter Zwischenschaltung einer Kondensationskammer allein mit dem anfallenden Kondensat die Notkühlung durchzuführen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß in an sich bekannter Weise der abgeblasene Dampf über eine Abblaseleitung, welche ein als Dampfverteilungsdüse ausgebildetes Ende aufweist, in einen geschlossenen, einen Wasser- und einen Gasraum aufweisenden Behälter strömt, daß sich durch den Behälter ein Wärmetauscherrohrbündel erstreckt, daß die Abblaseleitung an ihrem in den Wasserraum eintauchenden Ende abgewinkelt ausgebildet ist und daß die Dampfverteilungsdüse dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet ist.

Diese Maßnahmen bringen den Vorteil, daß die