DE3141444A1

DE3141444A1 - Hauptdampfleitungsanordnung fuer kernreaktor

Info

Publication number: DE3141444A1
Application number: DE19813141444
Authority: DE
Inventors: Mutsuhiro Tokyo Arinobu; Isamu Yokohama Kanagawa Suzuki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1982-10-07
Also published as: US4448023A; SE8106146L; JPS6319836B2; SE451516B; JPS5769294A; DE3141444C2

Description

HAUPTDAMPFLEITÜNGSANORDNUNG FÜR KERNREAKTOR

Die Erfindung betrifft eine Hauptdampfleitungsanordnung zur Ver-Wendung in einem Kernreaktor insbesondere einem Siedewasserreaktor . ·

Im Falle eines Siedewasserreaktors wird in einem Druckbehälter erzeugter Dampf typisch in eine Turbine über eine Hauptdampfleitungsanordnung eingeführt. Die Hauptdampfleitungsanordnung enthält allgemein eine Rohrleitung, durch die der Dampf strömt, ein Hauptdampfventil, ein Hauptdampfsteuerventil und Hauptdampfisolierventile, die alle in der Rohrleitung angeordnet sind.

Wenn ein abnormaler Zustand in der Turbine oder einem Generator auftritt, wird das Hauptdampfventil schnell geschlossen und wird die Dampfzufuhr zur Turbine unterbrochen. Das schnelle Schließen des Hauptdampfventils kann eine Druckwelle in der Rohrleitung erzeugen, die zum Druckbehälter rückwärts wandert. Der normalerweise in dem Druckbehälter erzeugte Dampf kann nicht aufgrund des nachteiligen Druckgradienten in der Rohrleitung, der durch die Welle verursacht ist, zugeführt werden, weshalb der Druck in dem Druckbehälter eine plötzliche Zunahme zeigen kann.

Eine Zunahme im Druck im Druckbehälter verusacht eine entsprechende Zunahme im Druck in den Kühlkanälsn des Kerns. Folglich brechen Hohlräume (Dampfblasen), die normalerweise in den Kern-Kühlkanälen verhanden sind, zusammen und nimmt der thermische Neutronenstrom in dem Kern momentan wegen der Zunahme der Möglichkeiten zu, daß das Kühlmittel den Schnellneutronenfluß auf thermische Pegel moderiert. Die Zunahme im thermischen Neutronenfluß erzeugt eine entsprechende Zunahme der Kernreaktionsrate, was zur Folge hat, daß die Temperatur der Kernbrennstoffelemente unannehmbar hoch wird.

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Die Temperatur des Kühlmittel Moderators in den Kühlkanälen nimmt folglich sehr stark zu, was zu einer weiteren Erhöhung im Druckbehälter-Druck führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckwelle zu dämpfen, die in der Rohrleitung auftritt, die Dampf zu einer Turbine von einem Dampfgenerator-Druckbehälter führt, wenn ein Hauptdampfventil geschlossen wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Hauptdampfleitungsanordnung zur Verwendung zum Führen von Dampf von einem Druckbehälter zu einer Turbine in einem Siedewasserreaktor angegeben, die auf v/eist eine Rohrleitung, die den Druckbehälter mit der Turbine verbinde^ und ein Hauptdampfventil zum schnellen Unterbrechen des DampfStroms, der der Turbine über die Rohrleitung zugeführt wird, wobei das Hauptdampfventil in der Rohrleitung zwischen dem Druckbehälter und der Turbine angeordnet ist, wobei sich die Anordnung dadurch auszeichnet, daß sie weiter einen Verteiler (header) zum Dämpfen der Druckwelle aufweist, die in der Rohrleitung auftritt, wenn das Hauptdampfventil schnell geschlossen wird, und zum Unterdrücken der Zunahme im Druck in dem Druckbehälter aufgrund der Druckwelle, wobei der Verteiler in der Rohrleitung zwischen dem Druckbehälter und der Turbine angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch Siedewasserreaktor, der eine Hauptdampfleitungsanordnung verwendet, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Darstellung der Druckwellendämpfungswirkung eines Verteilers der Anordnung abhängig von der Lage des Verteilers,

Fig. 3 eine Darstellung der Druckwal3endämpfungswirkung des Verteilers abhängig von der Kapazität des Verteilers.

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Gemäß Fig. 1 enthält ein Druckbehälter 10 ein Kühlmittel 11 und einen Kern 12 einschließlich Brennelementen und zugeordneten Kühlkanälen, wie das an sich bekannt ist. Ein Steuerstab 13 steuert die Reaktionsrate im Kern 12. Das- Kühlmittel 11 wird im Kern 12 erhitzt und Dampf wird erzeugt und sammelt sich in dem Druckbehälter 10. Der Dampf strömt von dem Druckbehälter 10 zu einer Turbine 14 über eine Hauptdampfleitungsanordnung 15. Die Turbine 14 wird durch den Dampf angetrieben und steuert wiederum einen Generator 16, der in Wirkverbindung mit der Turbine 14 ist, zur Elektrizitätserzeugung.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Hauptdampf leitungsanordnung 15 aus einer Rohrleitung 17, einem Hauptdampfventil 18 und einem Verteiler 19. Ein Ende der Rohrleitung 17 ist mit dem Druckbehälter 10 verbunden und das andere Ende ist mit dem Einlaß der Turbine 14 verbunden. Das Hauptdampfventil 18 ist in der Rohrleitung 17 zwischen dem Druckbehälter 10 und der Turbine 14 angeordnet. Der Verteiler 19 ist in der Rohrleitung 17 zwischen dem Druckbehälter 10 und dem Hauptdampfventil 18 angeordnet.(Der Verteiler 19 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Im Idealfall ist.der Verteiler 19 so ausgebildet, daß er die Druckwelle dämpft, die in der Rohrleitung 17 erzeugt wird, wenn das Hauptdampfventil 18 geschlossen wird, und zwar in der kürzestmöglichen Zeitperiode. Die Absorptions-oder Dämpfungswirkung des Verteilers 19 auf die Druckwelle hängt von sowohl der volumentrischen Kapazität des Verteilers 19 als auch der Lage des Verteilers 19 in der Rohrleitung 17 gegenüber dem Hauptdampfventil 18 ab.

Vorzugsweise ist der Abstand L in Metern zwischen dem Verteiler 19 und dem Hauptdampfventil 18 kleiner als A» Tv, wobei A die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Dampf in Meter/Sekunde und Tv die kürzeste Schließzeit des Hauptdampfventils 18 in Sekunden ist. Das heißt, Tv ist die Zeitdauer vom Beginn bis zur Beendigung des Schließend des HauptdampfVentils 18.

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Bei der gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildeten Hauptdampfleitungsanordnung ist, obwohl das Hauptdampfventil 18 sehr schnell ^schlossen wird, wenn die Turbine 14 oder der Generator 16 in einem abnormalen Zustand sind, die Rate der Zunahme des Drucks in dem Druckbehälter 10 aufgrund der Druckwelle in der Rohrleitung 17 sehr klein.

Die Druckwelle von dem Hauptdampfventil 18 wird durch Reflexion und Absorption in dem Verteiler 19 gedämpft= Wegen der Kapazität und der Lage des Verteilers 19 kann die Druckwelle daher wirksam durch Verwendung des Ausführungsbeispiels der Erfindung gedämpft werden.

Die Wirkungsweise und Vorteile des Ausführungsbeispiels der Erfindung werden mittels der folgenden Versuche erläutert, die in einer simulierten Hauptdampfleitungsanordnung durchgeführt worden sindund mittels Rechenergebnissen durch Kennzeichenmethode= Bei diesen Versuchen wurden die Schließzeit Tv des Hauptdampfventils 18, die Temperatur des Fluids und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids konstant gehalten.

Die Anstiegrate im Druck im Druckbehälter 10 wurde durch Ändern des Ortes des Verteilers 19 längs der Rohrleitung 17 bestimmt. Auf diese Weise wurde Fig. 2 erhalten. In Fig. 2 zeigt die Abszisse das Verhältnis des Abstandes L zwischen dem Verteiler 19 und dem Hauptdampfventil 18 geteilt durch die Länge L„ der Rohrleitung 17 zwischen dem Druckbehälter 10 und dem Hauptdampfventil 18. Die Ordinate zeigt das Verhältnis der Zunahme im Druck P in dem simulierten Druckbehälter geteilt durch den Dauerzu-Standsdruck P_ß in der Rohrleitung 17. In Fig. 2 zeigt die Kurve X die berechneten Ergebnisse unter Verwendung der Kennzeichenmethode, wobei die Kreise Versuchsmessungen wiedergeben.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, wird, wenn der Abstand L zwischen dem Verteiler 19 und dem Hauptdampfventil 18 klein ist, die Druckerhöhung in dem Druckbehälter 10 als Ergebnis der Druck-

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welle wesentlich verringert. Der Wert 0,25 der Abszisse zeigt sehr gut die Wirkung der Lage auf den Dämpfungseffekt des Verteilers 19. Das Produkt aus A und Tv geteilt durch L_ß für die Versuchsanordnung ergab sich zu nahezu 0,25. Daher zeigt Fig. 2, daß dann, wenn der Verteiler 19 um einen Abstand L vom Haupt- ■ dampfventil 18 angeordnet werden kann, wobei L kleiner als A· Tv ist, der Druckdämpfüngseffekt durch den Verteiler 19 maximiert werden kann. Folglich kann die Druckzunahme in dem Druckbehälter 10 auf einen sehr kleinen Wert gehalten werden.

Zusätzlich wurde Fig. 3 als Ergebnis.von Versuchen erhalten. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Zunahme im Druck in dem Druckbehälter 10 und der volumentrischen Kapazität des Verteilers 19. In Fig. 3 zeigt die Abszisse das Verhältnis der Kapazität V des Verteilers 19 durch die Kapazität V_ß der Rohrleitung 17 unter Ausschluß der Kapazität des Verteilers 19 und zeigt die Ordinate das Verhältnis der Zunahme im Druck P in dem simulierten Druckbehälter geteilt durch den Dauerzustandsdruck P_ß in der Rohrleitung 17. Die mit X bezeichnete Kurve in Fig. 3 zeigt die Rechenergebnisse unter Verwendung der Kennzeichenmethode und die Kreise geben Versuchsergebnisse wieder.

Wie in Fig. 3 dargestellt, wird die Fähigkeit des Verteilers 19,eine Zunahme im Druck des Druckbehälters 10 zu unterdrücken, verbessert bzw. erhöht, wenn die Kapazität des Verteilers 19 groß gemacht wird.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

Patentanwalt

Claims

ANSPRÜCHE

Hauptdampfleitungsanordnung zur Verwendung beim Führen von Dampf von einem Druckbehälter zu einer Turbine in einem Siedewasserreaktor, . mit

einer Rohrleitung, die den Druckbehälter mit der Turbine verbindet und

einem Hauptdampfventil zum schnellen Unterbrechen des DampftO Stroms, äer äer T-uxToxne ^Ooex ολ.<ξϊ -Röt^^«=^-*^.*^ ^-ν^^^^-νϊ-ϊι^^ -wä^«=».., wobei das Hauptdampfventil in der Rohrleitung zwischen dem Druckbehälter und der Turbine angeordnet ist, gekennzeichnet durch
einen Verteiler (19) zum Dämpfen der Druckwelle, die in der Rohrleitung (17) auftritt, wenn das Hauptdampfventil (18) schnell geschlossen wird, und zum Unterdrücken einer Druckzunahme in dem Druckbehälter (10) aufgrund der Druckwelle, wobei der Verteiler (19) in der Rohrleitung (17) zwischen dem Druckbehälter (10) und der Turbine (14) angeordnet ist.

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ο Hauptdampfleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand (L) zwischen dem Verteiler (19) und dem Hauptdampfventil (18) kleiner als A- Tv ist, mit A = Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Dampf und Tv = Schließzeit des Hauptdampfventils (18).