DE3113697A1

DE3113697A1 - Verfahren und einrichtung zur ueberwachung des primaerkuehlmittels einer wassergekuehlten kernreaktoranlage bezueglich saettigung, unterkuehlung oder dampfbildung

Info

Publication number: DE3113697A1
Application number: DE3113697A
Authority: DE
Inventors: Richard 6837 St Leon-Rot Schemmel
Original assignee: Brown Boveri Reaktor 6800 Mannheim GmbH; Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1981-04-04
Filing date: 1981-04-04
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3113697C2

Description

BROWN BOVERI REAKTOR GmbH Mannheim, den 3.4.1981 Dudenstraße 44 SG 151.20-111/81

6800 Mannheim 1

Verfahren und Einrichtung zur überwachung des Primärkühlmittels einer wassergekühlten Kernreaktoranlage bezüglich Sättigung, Unterkühlung oder Dampfbildung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur überwachung des Primärkühlmittels einer wassergekühlten Kernreaktoranlage bezüglich Sättigung, Unterkühlung oder Dampfbildung.

Das Erkennen der eingetretenen Sättigung, der Unterkühlung (Zustand des Wassers unterhalb der Sättigung) oder der Dampfbildung beim Primärkühlmittel 1st für den Betriebsablauf oder die Beherrschung von Störfällen einer wassergekühlten Kernreaktoranlage von besonderer Wichtigkeit. Bisher bereitete es Schwierigkeiten, die gewünschten Werte exakt zu bestimmen. Ungenauigkeiten schlichen sich insbesondere deswegen ein, weil seither zwei unterschiedliche Meßarten, nämlich Druck und Temperatur des PrimärkUhlmittels, ermittelt werden mußten um dann über den aus Tabellenwerten ersehbaren Sättigungsdruck bzw. der Sattigungstemperatur zu dem Sättigungszustand zu gelangen. Zum Erkennen einer Dampfbildung mußte eine gesonderte Messung herangezogen werden.

3.4.1981 - fS~3 SG 151.20 - 111/81

• Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe ein Verfahren zur überwachung der Sättigung, der Unterkühlung bzw. der Dampfbildung bei einer Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art anzugeben, das mit weniger Meßarten auskommt und den Umweg über eine Druckmessung zur Sättigungstemperatur zu gelangen vermeidet.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Temperatur des Primärkühlmittels an zwei verschiedenen Stellen gemessen wird, daß der Umgebung lediglich einer Temperaturmeßstelle mit konstanter Heizleistung Wärme zugeführt wird, daß die Temperaturmeßwerte beider Meßstellen miteinander verglichen werden und die Größe ihrer Differenz als Indiz für den Zustand des PrimärkUhlmittels dient.

Je näher das Primärkühlmittel dem Sättigungszustand kommt, je mehr wird von der zugeführten Heizleistung zum Sieden der Flüssigkeit verbraucht,ohne daß dabei eine Erwärmung des Primärkühlmittels in der Umgebung der in der Nähe des Heizelements angeordneten Temperaturmeßstelle erfolgt. Bei eingetretener Sättigung ist die Differenz zwischen den beiden Temperaturmeßwerten nahezu Null. Die Temperaturdifferenz wächst mit zunehmendem Abstand zur Sättigung und ist bei Dampfbildung im Primärkühlmittel am größten, so daß sich anhand von Diagrammen oder Kontrollschaltungen der Sättigungszustand des Primärkühlmittels bzw. eine Dampfbildung auf einfache und zuverlässige Welse ermitteln und überwachen läßt.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Temperaturmeßstellen in das Primärkühlmittel ragende Fühler sind, deren Abstand zueinander so groß ist, daß das dem einen Fühler zugeordnete Heizelement keinen Einfluß auf die Umgebungstemperatur des anderen Fühlers hat. Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Einrichtung ist der Abstand der Fühler zueinander bzw. des in der Nähe des Heizelements angeordneten Fühlers zu

BAD ORIGINAL

• 3.4.1981 -^ # SG 151.20 - 111/81

• dem Heizelement den Strömungsverhältnissen anpaßbar«

Anhand eines Ausführungsbeispiels und den schematischen Zeichnungen Fig. 1 und 2 wird das Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Gemäß Fig. 1 ragen die Fühler 1,2 und das Heizelement 3 in das Primärkühlsystem 4 einer nicht weiter dargestellten wassergekühlten Kernreaktoranlage. Das Heizelement, das eine gleichbleibende Heizleistung aufweist, ist in der Nähe des Fühlers 1 angeordnet und gibt seine Wärme an die Umgebung dieses Fühlers ab. Von den Temperaturmeßwerten, die über die Mejleitungen 5, 6 an eine nicht dargestellte Auswertestation geleitet werden, wird die Differenz (Delta T) gebildet. Bei eingetretener Sättigung des Primärkühlmittels ist die Differenz nahezu Null, da die über das Heizelement zugeführte Wärmemenge fast vollständig zum Sieden der sie umgebenden Flüssigkeit verbraucht wird, jedoch eine weitere Erwärmung des Primärkühlmittels an dieser Stelle nicht auftritt. Ist die Differenz zwischen dem Meßwert des in der Nähe des Heizelements angeordneten Fühlers 1 und dem Fühler 2 größer als die Differenz beim Sättigungszustand, so strömt unterkühltes Wasser (Wasser unterhalb des Sättigungspunktes) im Primärkühlsystem. Die Wärmemenge des Heizele- ments wird im Wasser nicht zum Sieden verbraucht und gelangt entsprechend der Wärmeleitfähigkeit von Wasser an den Fühler 1. Eine gegenüber der unterkühltem Wasser entsprechenden Differenz noch größere Differenz zwischen den Meßwerten der Fühler 1, 2 läßt darauf schließen, daß eine unerwünschte Dampfbildung im Primärkühlmittel stattfindet. Die Erkenntnis läßt sich darauf zurückführen, daß die vom Heizelement erzeugte Wärmemenge bei dem Medium Dampf wirkungsvoller an die Meßstelle herangeführt wird. Die Fig. 2 zeigt ein Schaubild zur Verdeutlichung des Uberwachungsverfahrens. Der Bereich 8 auf dem die Differenz zwischen den Fühlern 1 und 2 symbolisierenden Balken 7 stellt den Sättigungszustand des Primärkühlmittels dar. Der Differenzwert liegt dabei,

3.A. 1981 -Iy-S' SG 151.20 - 111/81

• wie schon erwähnt, nur wenig über Null. In dem Bereich 9 herrscht Unterkühlung des Primärkühlmittels und ein im Bereich 10 liegender Differenzwert läßt auf eine Darapfblase schließen. Entfernt sich der Differenzwert vom Bereich 9 und nähert sich dabei dem Bereich 8 so wird der Abstand zur Sättigung des Primärkühlmittels geringer. Von der Warte des Kernkraftwerkes können dann rechtzeitig korrigierende Maßnahmen eingeleitet werden, so daß eine gefährliche Dampfbildung nach dem Bereich 10 des Schaubilds rechtzeitig erkannt wird bzw. erst gar nicht aufkommt. Die Kurve 11 verdeutlicht den Verlauf vom unterkühlten zum gesättigten Zustand mit dem Delta T nahezu Null zum Dampfbereich 10. Der Kurvenast 12 zeigt den Verlauf der Unterkühlung und der Kurvenast 13 denselben der Dampfbildung.

Da das Delta T des Bereichs 9 sowohl eine Unterkühlung als auch eine Dampfbildung bedeuten kann ist eindeutig nur eine Dampfbildung im Bereich 10 und eine Sättigung im Bereich 8 zu detektieren· Die Leistung des Heizelements sowie der Abstand der Fühler 1, 2 zueinander bzw. des Fühlers 1 zum Heizelement sind der Strömungsgeschwindigkeit des Primärkühlmittels anpaßbar, da der Wärmeübergang von der Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt wird.

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Claims

• 3.4.1981 - ^- SG 151.20 - 111/81 • Patentansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des .Primärkühlmittels einer wassergekühlten Kernreaktoranlage, bezüglich Sättigung, Unterkühlung oder Dampfbildung, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Primärkühlmittels an zwei verschiedenen Stellen gemessen wird, daß der Umgebung lediglich einei .'emperaturmeßstelle mit konstanter Heizleistung Wärme zugeführt wird, daß die Temperaturmeßwerte beider Meßstellen miteinander verglichen werden und die Größe ihrer Differenz als Indiz für den Zustand des Primärkühlmittels dient.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßstellen

in das Primärkühlmittel ragende Fühler (1, 2) sind, deren Abstand zueinander so groß ist, daß das dem einen Fühler (1) zugeordnete Heizelement (3) keinen Einfluß auf die Umgebungstemperatur des anderen Fühlers (2) hat. 20

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Fühler (1, 2) zueinander bzw. des Fühlers (1) zum Heizelement (3) den Strömungsverhältnissen anpaßbar ist.