DE3321015A1

DE3321015A1 - Einrichtung zur bestimmung der saettigungstemperatur einer heissen unter druck stehenden fluessigkeit

Info

Publication number: DE3321015A1
Application number: DE19813321015
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: 1981-01-31
Filing date: 1981-01-31
Publication date: 1984-12-20
Also published as: DE3321015C2

Description

Einrichtung zur Bestimmung der Sättigungstemperatur einer
heißen unter Druck stehenden Flüssigkeit.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Sättigungstemperatur einer heißen unter Druck stehenden Flüssigkeit wobei sich die Flüssigkeit in einem Prüfbehälter befindet, dem ein Heizelement und ein Temperaturfühler zugeordnet ist.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 31 18 535 bekannt. Dort ist der Prüfbehälter in die zu prüfende Flüssigkeit, wie z.B. das Primärkühlmittel einer Druckwasserreaktoranlage eingetaucht. Er ist mit Öffnungen versehen, die ein Ein- und Ausströmen der zu prüfenden Flüssigkeit ermöglichen. Ein außerhalb des Prüfbehälters vorgesehener Temperaturfühler mißt die Temperatur der Flüssigkeit, die mit den Werten des innerhalb des Prüfbehälters angeordneten Temperaturfühlers zu vergleichen ist.
Der einen bestimmten Platzbedarf erfordernde Prüfbehälter läßt sich oft nur unter ungünstigen Bedingungen in einer die zu prüfende Flüssigkeit einschließende Rohrleitung einbringen und befestigen. Außerdem wird die Wandung der Rohrleitung durch die Durchführung der Temperaturfühler und des Heizelements geschwächt.
Weiterhin ist es allgemein bekannt, die Sättigungstemperatur indirekt zu ermitteln. Dazu muß die Sättigungstemperatur aus dem gemessenen Druck der zu prüfenden Flüssigkeit mit Hilfe einer Sättigungskurve aus einer Sättigungstabelle ermittelt werden. Diese indirekte Messung führt jedoch zu Ungenauigkeiten, die eine Verwertung der Meßergebnisse nur bedingt zulassen.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein Eintauchen des Prüfbehälters in die zu prüfende Flüssigkeit nicht erforderlich und trotzdem eine direkte Ermittlung der Sättigungstemperatur möglich ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Prüfbehälter ein Druckbehälter ist, der über eine Wirkdruckleitung'mit der zu prüfenden Flüssigkeit verbunden ist, daß jeweils im Innern des Druckbehälters in der Nähe des Druckbehälterbodens ein Heizelement und in der Nähe der Druckbehälterdecke ein Temperaturfühler angeordnet ist, daß zwischen dem Heizelement und dem Temperaturfühler ein Dampf-Wasserdetektor den Mantel des Druckbehälters durchdringt und daß die Leistung des Heizelements von dem Dampf-Wasserdetektor steuerbar ist.
Mit dieser Einrichtung ist es gelungen, den Prüfbehälter außerhalb der zu prüfenden Flüssigkeit anzuordnen und trotzdem unmittelbar die Sättigungstemperatur zu ermitteln.
Die Temperatur des unter bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen im oberen Druckbehälterteil sich bildende Dampfpolsters ist gleichzeitig die Sättigungstemperatur der zu überprüfenden Flüssigkeit.
Eine andere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht vor, daß der Prüfbehälter ein Druckbehälter ist, der über eine Wirkdruckleitung mit der zu prüfenden Flüssigkeit verbunden ist, daß im Innern des Druckbehälters in der Nähe des Druckbehälterbodens ein Heizelement angeordnet ist, daß oberhalb des Heizelements in der unteren Hälfte des Druckbehälters ein Temperaturfühler und ein Dampf-Wasserdetektor den Mantel des Druckbehälters durchdringen und daß die Leistung des Heizelements von dem Dampf-Wasserdetektor steuerbar ist.
Nach diesem Vorschlag kann die Sättigungstemperatur unmittelbar aus der im Druckbehälter angeordneten Flüssigkeit entnommen werden. Die Dampfblase im oberen Bereich des Druckbehälters gewährleistet die Aufrechterhaltung des Sättigungszustandes der darunter angeordneten Flüssigkeit.
Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtungen sieht vor, daß von dem Mantel des Druckbehälters mit dessen Innenraum verbundene übereinander angeordnete Kondensationsrohre auskragen, die an ihrem freien Ende verschlossen sind.
Damit wird eine unzulässig große Dampfbildung verhindert.
Zur präziseren Regulierung der Dampfblasenbildung wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Abstand der Kondensationsrohre zueinander sowie ihre Kondensationsflächengröße so aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Flüssigkeitsspiegel im Druckbehälter zwischen den Auslässen der Kondensationsrohre bewegt.
Anhand der Fig. 1 und 2 werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben.
Ein als -Prüfbehälter dienender Druckbehälter 1 ist über eine Wirkdruckleitung 2 mit einem nicht dargestellten Primärkreislauf einer Druckwasserreaktoranlage verbunden.
Das in den Druckbehälter 1 eingedrungene PrimärkUhl- mittel (Wasser) erreicht aufgrund der Wärmezufuhr eines Heizelements 3 den Sättigungszustand und steht als Satt-Wasser 4 bis zum Niveau 5. Oberhalb dieses Niveaus 5 bildet sich dabei ein Dampfraum 6 aus.
Gemäß der Fig. 1 mißt ein die Druckbehälterdecke 7 durchdringende Temperaturfühler 8 die Temperatur in diesem Dampfraum 6. Sie ist gleich der Sättigungstemperatur des Primärkühlmittels bei einem bestimmten Druck. Dabei muß gewährleistet sein, daß im Druckbehälter 1 ein definierter Wasserstand aufrechterhalten wird. Zur Regelung des Wasserstandes wird ein oberhalb des Heizelements 3 den Mantel 9 des Druckbehälters 1 durchdringender Dampf-Wasserdetektor 10 und das Heizelement 3 selbst verwendet. Sinkt der Druck im Primärsystem, so fällt der Wasserstand im Druckbehälter 1 ab. Sobald der Wasserstand soweit abgesunken ist, daß der Dampf-Wasserdetektor 10 Dampf an seinem Anzeigeinstrument 11 detektiert, wird über den Regler 12 das Heizelement 3 abgeschaltet. Durch Wärmeabstrahlung kühlt sich der Druckbehälter ab. Der Dampfraum 6 wird kleiner, der Druck sinkt, aus dem Primärkreis strömt Wasser nach und der Wasserstand im Druckbehälter steigt an. Sobald das Anzeigeinstrument 11 des Dampf-Wasserdetektors 10 Unterkühlung (Wasser unterhalb des Sättigungspunktes) anzeigt, wird das Heizelement 3 in der Nähe des Druckbehälterbodens 13 über den Regler 12 wieder eingeschaltet. Abhängig von dem Abstand zur Sättigung, der ebenfalls von dem Dampf-Wasserdetektor angezeigt wird, ist die Leistung des Heizelements zwischen O und 100% regelbar.
Mit dem Innenraum des Druckbehälters 1 sind Kondensationsrohre 14,15 über Auslässe 14a,15a verbunden. Die übereinander angeordneten Kondensationsrohre sind an ihren freien Enden verschlossen und kragen seitlich vom Mantel 9 aus. Sie tragen dazu bei, daß bei Transienten in der Druckwasserreaktoranlage der Wasserstand im Druckbehälter nicht zu stark absinkt und dienen bei ent- sprechender Abstimmung der Kondensationsflächengröße und des Abstandes zueinander zur Regelung des Sattwasserniveaus 5. Die regulierende Wirkung der Kondensationsrohre, die mit einer weniger dicken Isolierung umgeben sind als der übrige Druckbehälter, beruht darauf, daß bei Niveauschwankungen alle oder ein Teil der Kondensationsrohre von Dampf beaufschlagt oder mit Wasser gefüllt sind. Sind sie dampfbeaufschlagt so trägt das dabei entstehende Kondensat zur Anhebung des Niveaus 5 bei und sind sie wassergefüllt so unterstützt die Wärmeabgabe im Bereich der Kondensationsrohre die Stabilisierung bzw. Vergrößerung des Dampfraumes 6. Bei entsprechender Abstimmung von Kondensationsflächengröße und Abstand der Kondensationsrohre zueinander stellt sich das Niveau 5 nach Ausregulierung der Schwankungen zwischen den Auslässen 14a, 15a ein.
Gegenüber der Fig. 1 ist bei der Ausführung nach der Fig. 2 der Temperaturfühler 8 in der unteren Hälfte des Druckbehälters 1 angeordnet. Er durchdringt oberhalb des Heizelements 3 etwa auf gleicher Höhe mit dem Dampf-Wasserdetektor 10 den Mantel 9. Dabei läßt sich die Sättigungstemperatur unmittelbar aus dem im Druckbehälter 1 angeordneten Wasser entnehmen. Der Dampfraum 6 gewährleistet die Aufrechterhaltung des Sättigungszustandes des unterhalb dessen angeordneten Wassers. Das Zusammenspiel zwischen Heizelement 3 und Dampfwasserdetektor 10 als weiteres Regulierungs-und Kontrollelement für den Wasserstand erfolgt in der gleichen Weise, wie unter Fig. 1 beschrieben.
Bezugszeichenliste 1 Druckbehälter 2 Wirkdruckleitung 3 Heizelement 4 Sattwasser 5 Niveau 6 Dampfraum 7 Druckbehälterdecke 8 Temperaturfühler 9 Mantel 10 Dampf-Wasserdetektor 11 Anzeige instrument 12 Regler 13 Druckbehälterboden 14,15 Kondensationsrohr 14a,15a Auslaß 16 Isolierung - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Bestimmung der Sättigungstemperatur ne r heißen unter Druck stehenden Flüssigkeit, wobei sich die Flüssigkeit in einem Prüfbehälter befindet, dem ein Heizelement und ein Temperaturfühler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfbehälter ein Druckbehälter (1) ist, der über eine Wirkdruckleitung (2) mit der zu prüfenden Flüssigkeit verbunden ist, daß jeweils im Innern des Druckbehälters in der Nähe des Druckbehälterbodens (13) ein Heizelement (3) und in der Nähe der Druckbehälterdecke (7) ein Temperaturfühler (8) angeordnet ist, daß zwischen dem Heizelement und dem Temperaturfühler ein Dampf-Wasserdetektor (10) den Mantel (9) des Druckbehälters durchdringt und daß die Leistung des Heizelements von dem Dampf-Wasserdetektor steuerbar ist.
2. Einrichtung zur Bestimmung der Sättigungstemperatur einer heißen unter Druck stehenden Flüssigkeit, wobei sich die Flüssigkeit in einem Prüfbehälter befindet, dem ein Heizelement und ein Temperaturfühler zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfbehälter ein Druckbehälter (1) ist, der über eine Wirkdruckleitung (2) mit der zu prüfenden Flüssigkeit verbunden ist, daß im Innern des Druckbehälters in der Nähe des Druckbehälterbodens (13) ein Heizelement (3) angeordnet ist, daß oberhalb des Heizelements in der unteren Hälfte des Druckbehälters (1) ein Temperaturfühler (8) und ein Dampf-Wasserdetektor (10) den Mantel (9) des Druckbehälters durchdringen und daß die Leistung des Heizelements von dem Dampf-Wasserdetektor steuerbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Mantel (9) des Druckbehälters (1) mit dessen Innenraum verbundene übereinander angeordnete Kondensationsrohre (15,16) auskragen, die an ihrem freien Ende geschlossen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kondensationsrohre (14,15) zueinander sowie ihre Kondensationsflächengröße so aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Flüssigkeitsspiegel (5) im Druckbehälter zwischen den Auslässen (14a,15a) der Kondensationsrohre bewegt.