DE3046933C2

DE3046933C2 - Wasserstandsmeßvorrichtung für einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE3046933C2
Application number: DE3046933A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Suginami Tokyo Morooka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1982-12-23
Also published as: GB2069136B; US4394346A; DE3046933A1; GB2069136A; FR2472738A1; FR2472738B1

Description

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1. Wasserstandsmeßvorrichtung für einen Kernreaktor mit einem Bezugswasserstandsbehälter, der mit dem oberen wasserfreien Teil eines teilweise wassergefüllten Reaktordruckbehälters über ein Druckrohr verbunden ist, mit einem zwei Eingänge aufweisenden Differentialdruckdetektor, mit einem Bezugswassersäulenrohr, das den einen Eingang des Differentialdruckdetektors und den Bezugswasserstandsbehälter verbindet, und mit einem Druckrohr, das den anderen Eingang des Differentialdruckdetektors mit dem unteren, wassergeiüllten Teil des Kernreaktordruckbehälters verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeleitungseinrichtung einerseits mit dem Bezugswassersäulenrohr (4) und dem weiteren Druckrohr (6) und andererseits mit einem Wärmeaustauscher (12) in wärmeleitender Verbindung steht

2. Wasserstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitungseinrichtung aus Wärmeübertragungsrohren (10) besteht, die um das Bezugswassersäulenrohr (4) und das weitere Druckrohr (6) herumgewickelt sind, wobei die Wärmeübertragungsrohre (10) abgeschlossene Metallrohre sind, deren Innenwandung mit einem porösen Material beschichtet ist, das mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit getränkt ist, die zum Wärmetransport verdampft.

3. Wasserstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitungseinrichtung aus abgeschlossenen Wärmeübertragungsrohren besteht, die jeweils einen um das Bezugswassersäulenrohr (4) bzw. um das weitere Druckrohr (6) koaxial angeordneten Teil (20) aufweisen, der mit einer Arbeitsflüssigkeit (22) gefüllt ist, und daß mit dem koaxial angeordneten Teil (20) jedes Wärmeübertragungsrohrs ein schräg verlaufendes, flüssigkeitsfreies Rohr (21) verbunden ist, an dessen oberen Bereich der Wärmeaustauscher (12) angeordnet ist.

4. Wasserstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitungseinrichtung Gehäuse (30), die das Bezugswassersäulenrohr (4) und das weitere Druckrohr (6) umgeben, sowie Kühlwasser umfaßt, das zwischen den Gehäusen (30) und dem Wärmeaustauscher (12) zwangsweise zirkuliert.

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65 Differentialdruckdetektor die Differenz des hydrostatischen Drucks zwischen der Wassersäule an dem Meßpunkt des Reaktordruckbehälters und der Bezugswassersäule in dem Bezugwasserstandsbehälter gemessen und daraus der Wasserstand berechnet

Die bekannte Wasserstandsmeßvorrichtung ist mit folgenden Problemen behaftet Während des normalen Betriebes des Kernreaktors wird der Dampf von dem Druckrohr von dem oberen Teil des Reaktordruckbehalters dem Inneren des Bezugswasserstandsbehälters zugeführt und darin kondensiert, so daß die Temperatur des Bezugswassersäulenwassers bis etwa i00 mm unter dem Bezugswasserstand und damit auch die Dichte po stellenweise unterschiedlich ist so daß die Messung des Wasserstands ungenau wird. Wenn weiterhin ein Störfall durch Austritt von Kühlmittel aufgrund eines Bruchs der Hauptdampfleitung des Kernreaktors auftritt, führt ein plötzlicher Druckabfall in dem Druckbehälter zu einem Sieden des Wassers in dem Bezugswasserstandsbehälter durch verminderten Druck. Da dann außerdem die Temperatur innerhalb des den Druckbehälter und die Wasserstandsmeßvorrichtung umschließenden Gehäuses steigt, sieden das Bezugswassersäulenwasser und das Wasser in dem weiteren Druckrohr, das mit dem unteren Teil des Druckbehälters verbunden ist Infolgedessen tritt ein nicht normales Schwanken des Ausgangssignals des Differmtialdruckdetektors zur Feststellung des Differenzdrucks auf, so daß den Steueranlagen ein falsches Signal zugeführt wird.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst daher die Aufgabe, eine Wasserstandsmeßvorrichtung anzugeben, durch die ein Sieden des Bezugswassersäulenwassers und des Wassers in dem mit dem unteren Teil des Druckbehälters verbundenen Druckrohr verhindert wird, so daß der Wasserstand des Kernreaktors in einer stabilen Art und Weise gemessen werden kann, selbst wenn ein Störfall aufgrund eines Kühlmittelaustritts oder dgl. auftritt.

Du^pch die Wärmeleitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Wasserstandsmeßvorrichtung wird die Wärme absorbiert, die dem Wasser in dem Bezugswassersäulenrohr und in dem mit dem unteren Teil des Druckbehälters verbundenen Druckrohr zugeführt wird. Die absorbierte Wärme wird von der Wärmeleitungseinrichtung dann einem Wärmeaustauscher zugeführt, der die durch die Wärmeleitungleinrichtung ihm zugeführte Wärme abführt.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Wasserstandsmeßvorrichtung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Wasserstandsmeßvorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Wasserstandsmeßvorrichtung und

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Wasserstandsmeßvorrichtung.

Bei der Ausführungsform der Fi g. 1 steht der obere, wasserfreie Teil eines Reaktordruckbehälters 1 über ein Druckrohr 2 mit dem oberen, wasserfreien Teil eines Bezugswasserstandsbehälters 3 in Verbindung. Der untere, wassergefüllte Teil des Bezugswasserstandsbehälters 3 steht mit einem Differentialdruckdetektor 5 über ein Bezugswassersäulenrohr 4 in Verbindung. Der Differentialdruckdetektor 5 ist andererseits mit einem vorbestimmten Meßpunkt 7 im unteren wassergefüllten Teil des Reaktordruckbehälters 1 über ein weiteres Druckrohr 6 verbunden. Das Druckrohr 6 ist mit Wasser

gefüllt Das Bezugswassersäulenrohr 4 ist ebenfalls mit Wasser bis zu einem Bezugswasserstand 8 innerhalb des Bezugswasserstandsbehälters 3 gefüllt Der Dampf im Kernreaktordruckbehälter 1 strömt durch das obere Druckrohr 2 zu dem Bezugswasserstandsbehälter 3. Wärmeübertragungsrohre 10 sind in gedrängter Anordnung um den Bezugswasserstandsbehälter 3, das Bezugswassersäulenrohr 4 und das untere Druckrohr 6 vorgesehen. Wenigstens ein Ende des Wärmeübertragungsrohres 10 erstreckt sich aus einem Gehäuse 11 in einen Wärmeaustauscher 12 hinein. Das Wärmeüberö-agungsrohr <fl besteht aus einem Metallrohr, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl, aus einem porösen Material, mit. dem die Innenwandung des Metallrohres beschichtet ist, und aus einer wärmeleitenden Flüssigkeit wie Wasser oder Fluorkohlenwasserstoffen, mit dem das poröse Material getränkt ist Das poröse Material kann ein Geflecht oder eine Faser sein. Die Wärmeübertragungsrohre 10 sind mit einem herkömmlichen Wärmeisoliermaterial 13 wie Perlit oder Glaswolle bedeckt

Wenn die trockene Atmosphäre in dem Gehäuse 11 aufgrund eines Kühlmittelaustritts od. dgl. auf eine hohe Temperatur ansteigt, erreicht die Wärme, die nicht von dem Wärmeisoliermaterial 13 abgehalten wird, das Wärmeübertragungsrohr 10, so daß die darin enthaltene wärmeleitende Flüssigkeit verdampft. Die verdampfte wärmeleitende Flüssigkeit wird dem Wärmeaustauscher 12 zugeführt und gibt Wärme ab. Die verdampfte Flüssigkeit wird dadurch kondensiert und in dem porösen Material durch Kapillarkräfte transportiert Aufgrund dieser Wirkung des Wärmeübertragungsrohres 10 werden das Wasser in dem Bezugswasserstandsbehälter 3, in dem Bezugswassersäulenrohr 4 und im unteren Druckrohr 6 gekühlt und am Sieden gehindert, so daß trotzdem noch eine genaue Bestimmung des Wasserstandes möglich ist.

In F i g. 2 ist eine zweite Ausführungsform wiedergegeben, bei der die Wärmeleitungseinrichtung aus abgeschlossenen Wärmeübertragungsrohren besteht, die jeweils einen um das Bezugswassersäulenrohr 4 bzw. um das weitere Druckrohr 6 koaxial angeordneten Teil 20 aufweisen, der mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, wohei mit dem koaxial angeordneten Teil 20 jedes Wärmeübertragungsrohrs ein schräg verlaufendes, flüssigkeitsfreies Rohr 21 verbunden ist, an dessen oberen Bereich der Wärmeaustauscher 12 angeordnet ist. Die Arbeitsflüssigkeit 22 besteht beispielsweise aus Fluorkohlenwasserstoffen. Nicht kondensierbare Gase, wie Luft, sind aus den Rohren 20 und 21 vollständig entfernt Die Rohre 20 sind mit herkömmlichem Wärmeisoliermaterial bedeckt. Auch wenn nach der Ausführungsform nach Fig.2 die Rohre 20 den Bezugswasserstandsbehälter 3 nicht umschließen, dürften bessere Ergebnisse erhalten v. erden, wenn sie den Bezugswasserstandsbehäiter 3 umschließen.

Wenn in dem Gehäuse 11 beim Austritt von Kühlmittel od. dgl. die Temperatur ansteigt, wird die Wärme, die nicht von dem Wärmeisoliermaterial abgehalten wird, auf die Arbeitsflüssigkeit 22 in den Wärmeübertragungsrohren 20 übertragen und verdampft sie. Der Dampf der Arbeitsflüssigkeit 22 tritt

ίο durch die schräg verlaufenden, geneigten Rohre 21 hindurch und gelangt zu den Wärmeaustauschern 12, die außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet sind. Dem Dampf wird dann die Wärme entzogen, so daß er an der Innenwandung der schräg verlaufenden Rohre 21 kondensiert. Die kondensierte Arbeitsflüssigkeit 22 wird dann durch die schräg verlaufenden Rohre 21 zu den Rohren 20 durch die Schwerkraft zurückbewegt. Auf diese Weise wird das Wasser im Bezugswassersäulenrohr und das Wasser im unteren Druckrohr 6 gekühlt ohne zu sieden, so daß eine genaue und stabile Messung des Wasserstandes gewährleistet ist.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Wasserstandsmeßvorrichtung, bei der Kühlkreisläufe anstelle von den Wärmeübertragungsrohren nach Fig. 1 als Wärmeleitungseinrichtung verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform umschließen Gehäuse 30 den Bezugswasserstandsbehäiter 3, das Bezugswassersäulenrohr 4 und das untere Druckrohr 6. Kühlwasser 31 strömt durch Pumpen 32 zwangsweise in den Gehäusen 30 im Kreislauf. Die Wärmeaustauscher 12 sind im Kreislauf vor dem Eintritt des Kühlwassers 31 in die Pumpen 32 angeordnet Die Außenseiten der Gehäuse 30 sind mit einem herkömmlichen Wärmeisoliermaterial 13 bedeckt.

Wärme, die nicht von dem Wärmeisoliermaterial 13 abgehalten wird, wird durch das zirkulierende Kühlwasser 31 zu den Wärmeaustauschern 12 außerhalb des Gehäuses 11 transportiert Dem Kühlwasser wird dann die Wärme entzogen und es kommt als kaltes Wasser zurück. Auf die Weise werden das Wasser im Bezugswassersäulenrohr und im Bezugswasserstandsbehäiter sowie das Wasser in dem unteren Druckrohr 6 ständig gekühlt, so daß es nicht siedet.
Nach der Erfindung wird somit das Wasser der Wasserstandsmeßvorrichtung zuverlässig gekühlt, so daß selbst bei einem Störfall mit Austritt von Kernreaktorkühlwasser aufgrund eines Bruchs des Hauptdampfrohres, und zwar unabhängig davon, ob eine plötzliche Druckverminderung im Druckbehälter 1 und eine plötzliche Druckerhöhung innerhalb des den Druckbehälter 1 umschließenden Gehäuses 11 auftritt, der Wasserstand des Kernreaktors ständig überwacht werden kann.

hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserstandsmeßvorrichtung für einen Kernreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Druckbehälter eines Kernreaktors weist häufig eine Wasserstandsmeßvorrichtung auf, um den Wasserstand in ihm zu messen. Das Ausgangssignal der Wasserstandsmeßvorrichtung wird verschiedenen Kontrollanlagen und -einrichtungen zugeführt, wie dem Kernreaktorschutzsystem, der Wasserstandskontrollanlage und -einrichtung und dem Wasserzufuhrkontrollsystem, um die Sicherheit des Kernreaktors zu gewährleisten. Es wird deshalb verlangt, daß die Wasserstandsmeßvorrichtung genaue Wasserstandssignale anzeigt, selbst wenn ein Kernreaktorstörfall auftritt.

Eine Wasserstandsmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits bekannt (Proc. IEE, (1979), S. 1029,1041-1043). Dabei wird mit dem

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