DE3330012A1 - Boiling water reactor - Google Patents

Boiling water reactor

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DE3330012A1 DE19833330012 DE3330012A DE3330012A1 DE 3330012 A1 DE3330012 A1 DE 3330012A1 DE 19833330012 DE19833330012 DE 19833330012 DE 3330012 A DE3330012 A DE 3330012A DE 3330012 A1 DE3330012 A1 DE 3330012A1
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Jean 6233 Kelkheim Mattern
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Abstract

A jet pump (25) can be used in a boiling water reactor to produce coolant circulation through the reactor core. This is performed using a feedwater pump (21) which conveys from a feedwater tank (11) into the reactor pressure vessel (1). The feedwater tank (11) is connected to a steam source which generates an elevated pressure in the feedwater tank (11). This permits emergency cooling if the electric emergency and afterheat-removal pumps fail. The steam source is provided as a backup steam supply, preferably with reactor steam. <IMAGE>

Description

SiedewasserreaktorBoiling water reactor

Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem einen Reaktorkern einschließenden Reaktordruckbehälter, in dem durch eine Strahlpumpe eine KUhlmittelumwälzung erfolgt, und mit einem Speisewasserbehälter, aus dem eine Speisewasserpumpt in den Reaktordruckbehälter fördert.The invention relates to a boiling water reactor with a reactor core Enclosing reactor pressure vessel in which a coolant is circulated by a jet pump takes place, and with a feed water tank from which a feed water pumps into the Reactor pressure vessel promotes.

Ein Siedewasserreaktor der oben genannten Art ist in dem Buch "VGB-Kernkraftwerks-Sominar 1970", Seiten 78 und 79 beschrieben. Dabei sind serschiedene Möglichkeiten der Kühlmittelumwälzung gegenübergestellt, mit der die Leistungsentwicklung im Reaktorkern beeinflußt werden kann.A boiling water reactor of the type mentioned above is in the book "VGB-Kernkraftwerk-Sominar 1970 ", pages 78 and 79. There are various ways of circulating the coolant with which the performance development in the reactor core are influenced can.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, für einen solchen Siedewasserreaktor die Störfallbeherrachung mit einfachen Mitteln zu verbessern. Speziell soll dabei die Abhängigkeit von einem elektrischen Netz oder von einem besonderen Notstromaggregat verringert werden, das über elektrische Pumpen für die Nachspeisung des Kühlmittels sorgt.The invention is based on the object for such a boiling water reactor to improve the control of accidents with simple means. Specifically, it should the dependence on an electrical network or on a special emergency generator This can be reduced by using electric pumps for replenishing the coolant cares.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Speisewasserpumpe das Treibwasser für die Strahlpumpe liefert und daß der Speisewasserbehälter an eine Dampfquelle angeschlossen ist, di zu die im Speisewasserbehälter einen erhöhten Druck erzeugt.According to the invention it is provided that the feed water pump the Propellant water for the jet pump supplies and that the feed water tank to a Steam source is connected, ie to the increased in the feed water tank Pressure generated.

Der Speisewasserbehälter, der in solchen Siedewasserreaktoren ohnehin vorhanden ist, dient bei der Erfindung als Druckspeicher' mit dem eine Niederdrucknoteinspeisung vorgenommen wird, wenn die vorhandenen Niederdruckeinspeisesysteme mit elektrischen Pumpen infolge Ausfall des elektrischen Eigen- und gegebenenfalls Fremdnetzes nicht einsatzfähig sind und auch keine Notstromdiesel arbeiten. Die damit erreichte Unanwelligkeit ist besonders wichtig für kleine Reaktoren in Entwicklungslandern, in denen die für die Noteinspeisung sonst betriebene Wartung und Prüfung nicht ohne weiteres erwartet werden kann.The feed water tank that is used in such boiling water reactors anyway is present, serves in the invention as a pressure accumulator 'with which a low-pressure emergency feed is made when the existing low-pressure feed systems with electrical Pumps not due to failure of the own electrical network and, if applicable, external network are operational and no emergency diesel engines are working. The unevenness thus achieved is particularly important for small reactors in developing countries where the Maintenance and testing otherwise carried out for the emergency feed is not straightforward can be expected.

Die Druckspeicherwirkung des Speisewasserbehälters ist besonders effektiv weil sich das Wasser dort im Sättigungssustand befindet. Deshalb sinkt der Behälterdruck wahrend des Ausströmvorganges, bei dem sich der Dampfraum im Speisewasserbehälter vergrößert, wegen einer gewissen Nachverdampfung nur sehr wenig ab. Außerdem ist es dann vorteilhaft möglich, fUr die Dampiquelle eine Stützbedampfung mit einem erhöhten Druck vorzusehen, mit der ein für die Notbespeisung erforderlicher Mindestdruck im Speisewasserbehälter aufrechterhalten werden kann. Der genaue Wert des Mindestdruckes läßt sich durch Analysen der konkreten Siedewasserreaktoranlage ermitteln. Er liegt zum Beispiel im Bereich von 5 - 8 bar.The pressure storage effect of the feed water tank is particularly effective because the water there is in a state of saturation. Therefore the tank pressure drops during the discharge process, in which the steam space is in the feed water tank enlarged, because of a certain amount of post-evaporation, it decreases very little. Also is It is then advantageously possible for the vapor source to be supported by vapor deposition with a Provide increased pressure with the minimum pressure required for emergency feeding can be maintained in the feed water tank. The exact value of the minimum pressure can be determined by analyzing the specific boiling water reactor system. He is lying for example in the range of 5 - 8 bar.

Bei der vorstehend genannten Analyse kann die mit der Erfindung ohne zusätzlichen Aufwand erreichte Nachspeisezeit in Abhängigkeit von der Füllmenge des Speisewasserbehälters zu Beginn der Nachspeisung ermittelt werden. Hieraus ergibt sich die Festlegung einer Mindestfüllmarke des Speisewasserbehälters, die im Betrieb nicht unterschritten werden sollte. Dies ist aber im Normalbetrieb ohne weiteres gewährleistet. Eine gewisse besondere Beachtung ist dazu lediglich wäh- rend des An- und Abfahrvorganges notwendig.In the above analysis, the invention can be without additional effort achieved make-up time depending on the filling quantity of the feed water tank can be determined at the beginning of the make-up. From this it follows the definition of a minimum fill level for the feed water tank, which is in operation should not be undercut. However, this is easy in normal operation guaranteed. A certain special consideration is only required during rend required for the approach and shutdown process.

Die Nachspeisung des Siedewasserreaktors aus dem als Druckspeicher wirkenden Speisewasserbehälter kann besonders günstig dadurch herbeigeführt werden, daß der Reaktordruck auf einen niedrigeren Wert als der Speisewasserbahälterdruck abgesenkt wird. Dies kann durch das bei einem Siedewasserreaktor ohnehin vorhandene Sicherheits- und Druckentlastungssystem erfolgen. Hierzu kann das Reaktorschutzsystem benutzt werden, wie es auch für die als ausgefallen vorausgesetzten notstromgesicherten Niederdruckeinspeisesysteme aktiviert worden ist. Damit kann auch erreicht werden, daß die stellorgane der Speisewasserregelung bei Ausfall der elektrischen Energie in Offenstellung fahren.The make-up of the boiling water reactor from the pressure storage acting feed water tank can be brought about particularly favorably by that the reactor pressure is lower than the feedwater tank pressure is lowered. This can be due to what is already present in a boiling water reactor Safety and pressure relief system. The reactor protection system can be used, as is the case for the emergency power-backed ones, which are presumed to have failed Low pressure injection system has been activated. This can also achieve that the control elements of the feed water control in the event of a failure of the electrical energy drive to open position.

An Standorten mit Erdboben kann es allerdings notwendig sein, den Speisewasserbehälter und die von diesem zum Reaktordruckgefäß führenden Rohrleitungen mit allen auf diesem Wege angeordneten druckführenden Komponenten gegen das Sicherheitserdbeben auszulegen, damit der Speisewasserbehälter als Druckspeicher hierbei integer bleibt und seine Nachspeisefunktion für den Reaktor erfüllen kauens Dazu ist es zweckmäßig, den Speisewasserbchälter im Roaktorgebäude aufzustellen, das gegen das sogenannte Sicherheitserdbeben bemessen wird. Weiter ist es zweckmäßig, keinen weiteren Speisewasservorwärmer hinter dem Speisewasserbehälter mehr anzuordnen, weil ga auch dieser erdbebenfest ausgelegt und untergebracht werden müßte. Der Speisewasserbehälter mit dem eingebauten Mischvorwärmer dient somit als Endvorwärmstufe des Speisewassers, dessen Endvorwärmtemperatur bei Vollast ca. 1900C beträgt. Der bei der Auslegung wählbare Bereich liegt bei 180 - 220°C.At locations with earthquakes, however, it may be necessary to use the Feed water tank and the pipes leading from this to the reactor pressure vessel with all pressure-retaining components arranged in this way against the security earthquake designed so that the feed water tank as a pressure accumulator remains intact and perform its make-up function for the reactor kauens For this purpose it is advisable to to set up the feed water tank in the roaktor building against the so-called Security earthquake is measured. It is also advisable not to use an additional feedwater preheater to be arranged behind the feed water tank, because this is also earthquake-proof would have to be laid out and accommodated. The feed water tank with the built-in Mixing preheater thus serves as the final preheating stage of the feed water, its final preheating temperature at full load is approx. 1900C. The range that can be selected in the design is included 180-220 ° C.

Die weiteren Anschlüsse an den Speisewasserbehälter, deren anschließende Rohrleitungen nicht erdbebenfest ausgelegt sind, müssen im Anschlußbereich des Speisewasserbehälters erdbebenfest ausgelegt und gehaltert bzw. unterstützt sowie mit Rückschlagorganen versehen sein, um die Druckspeicherfunktion im Erdbebenfall sicherstellen zu können.The other connections to the feed water tank, their subsequent Pipelines are not designed to withstand earthquakes, must be in the connection area of the feed water tank earthquake-proof designed and held or supported as well as with non-return organs be provided in order to be able to ensure the pressure storage function in the event of an earthquake.

Bei den vorstehend genannten Anschlüssen handelt es sich um Kondensatleitungen, Anzapfdampfleitungen und Stützdampfleitungen. Die Stützdampfleitung erhält den Dampf im Schwachlastbetrieb über eine Reduzierstation aus der Frischdampfleitung und bei Kraftwerks stillstand bzw. beim An- und Abfahren aus dem Hilfskessel. Damit sind Jedoch die Mehraufwendungen für die ertindungsgemäß Notnachkühlung bereits erfaßt.The connections mentioned above are condensate lines, Extraction steam lines and support steam lines. The support steam line receives the steam in low-load operation via a reducing station from the main steam line and at Power plant standstill or when starting up and shutting down from the auxiliary boiler. So are However, the additional expenses for the emergency cooling according to the invention have already been recorded.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.For a more detailed explanation of the invention is based on the drawing Embodiment described.

Die schematische Darstellung, die im wesentlichen als Rohrplan ausgeführt ist, zeigt einen Siedewasserreaktor mit seinem Reaktordruckbehälter 1 in einem Volldruckcontainment 2. Aus dem Containment führen Dampfleitungen 3 zu einer Turbine 4, die einen Generator 5 treibt.The schematic representation, which is essentially designed as a pipe plan shows a boiling water reactor with its reactor pressure vessel 1 in a full pressure containment 2. Steam lines 3 lead from the containment to a turbine 4, which has a generator 5 drives.

Die Turbine 4 umfaßt einen Hochdruckteil 7 und einen Niederdruckteil 8, der in Richtung des Dampfstromes dem Hochdruckteil 7 nachgeschaltet ist. Aus dem Niederdruckteil 8 gelangt der Dampf in einen Kondensator 9, aus dem er von einer Kondensatpumpe 10 über verschiedene Vorwärmer, die mit Anzapfdampf beheizt werden, in den Speisewasserbehälter 11 gefördert wird.The turbine 4 comprises a high pressure part 7 and a low pressure part 8, which is connected downstream of the high-pressure part 7 in the direction of the steam flow. the end the low-pressure part 8, the steam passes into a condenser 9, from which it is of a Condensate pump 10 via various preheaters that are heated with bleed steam, is conveyed into the feed water tank 11.

Der Speisewasserbehälter 11 dient zugleich als End- vorwärmer, dessen Vorwärmtemperatur bei Vollast ca.The feed water tank 11 also serves as an end preheater, its preheating temperature at full load approx.

1900C beträgt. Die Temperatur wird durch die Beheizung mit Dampf erreicht, des über eine Leitung 12 aus dem Hochdruckteil 7 der Turbine 4 entnommen wird.1900C. The temperature is reached by heating with steam, which is taken from the high-pressure part 7 of the turbine 4 via a line 12.

Unterhalb einer bestimmten Turbinenteillast erfolgt die Beheizung mit reduziertem Reaktordampf über die Stützdampfleitung 13 mit der Reduzierstation 14, um den notwendigen Mindestdruck von 5 - 8 bar einhalten zu können. Beim Reaktoranfahren übernimmt eine Dampfleitung 15 vom Hilfskessel 16 diese Druckhaltung.The heating takes place below a certain partial turbine load with reduced reactor steam via the support steam line 13 to the reducing station 14 in order to be able to maintain the necessary minimum pressure of 5 - 8 bar. When starting up the reactor takes over a steam line 15 from the auxiliary boiler 16 this pressure maintenance.

Die Figur zeigt deutlich, daß der Speisewasserbehälter 11 nur bis zum Flüssigkeitsspiegel 17 gefüllt ist, so daß über dem Speisewasser 18 oin Dampfraum 19 als Gaspolster vorhanden ist. Der Druck des Dampfraumes, der den Energieinhalt des Dampfpolsters bestimmt, wird mit Hilfe der Dampfleitung 12, 13, 15 auf mindestens 5 - 8 bar gehalten. Somit dient die Bedampfung aus dem Reaktor 1 nicht nur als Wärmequelle für die Speisewasservorwärmung sondern auch als Dampfquelle für einen erhöhten Druck Der Speisewasserbehälter 11 ist über Speisewasserleitungen 20 mit Speisewasserpumpen 21 an den Reaktordruckbehälter 1 angeschlossen. Die Leitungen 20 führen einmal zu einem Speisewasserverteiler 24 und zum anderen zu Strahipumpen 25, die im Reaktordruckbehälter 1 eine Kühlmittelumwälzung durch den nicht weiter dargestellten Reaktorkern bewirken.The figure clearly shows that the feed water tank 11 is only up to to the liquid level 17 is filled, so that above the feed water 18 oin vapor space 19 is available as a gas cushion. The pressure of the vapor space, which is the energy content of the steam cushion is determined using the steam line 12, 13, 15 to at least 5 - 8 bar held. Thus, the vaporization from the reactor 1 not only serves as a heat source for preheating the feed water but also as a steam source for increased pressure The feed water tank 11 is connected to feed water pumps via feed water lines 20 21 connected to the reactor pressure vessel 1. The lines 20 lead once a feed water distributor 24 and on the other hand to jet pumps 25 in the reactor pressure vessel 1 cause the coolant to circulate through the reactor core, not shown further.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die vorgenannten, für den Normalbetrieb vorhandenen Anlagenteile bereits für eine Notnachspeisung zur Verfügung stehen, denn der erhöhte Druck von 5 - 8 bar hat zur Folge, daß Speisewasser aus dem Behälter 11 in den Reaktordruckbehälter 1 strömt, sobald der Druck dort kleiner ist, zum Beispiel dadurch, daß durch Öffnen der Sicherheits- und Abblaseventile 27 Dampf aus dem Reaktordruckbehälter in ein Kondensationsbecken 28 abgeleitet wird, das den Reaktordruckbehälter 1 vorzugsweise ringförmig umgibt.From the above description it can be seen that the aforementioned, for normal operation already existing system parts for an emergency water make-up are available, because the increased pressure of 5 - 8 bar results in feed water flows from the container 11 into the reactor pressure vessel 1 as soon as the Pressure is smaller there, for example by opening the safety and blow-off valves 27 steam from the reactor pressure vessel into a condensation basin 28 is derived, which preferably surrounds the reactor pressure vessel 1 in a ring.

Beim Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt, daß sämtliche an den Speisewasserbehälter 11 angeschlossenen Leitungen erdbebenfest sind. Andernfalls sind sie durch Rückschlagklappen am Speisewasserbehälter 11 abzuschotten, damit dessen Erdbebenfestigkeit gesichert ist.In the embodiment it is assumed that all of the feed water tank 11 connected lines are earthquake-proof. Otherwise they are through check valves Seal off the feed water tank 11 so that it is seismic proof is.

6 Patentansprüche 1 Figur6 claims 1 figure

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Siedewasserreaktor mit einem einen Reaktorkern einem einen Reaktorkern einschließenden Reaktordrucbehälter, in dem durch eine Strahlpumpe eine Kühlmittelumwälzung erfolgt, und mit einem Speisewasserbehälter, aus dem eine Speisewasserpumpe in den Reaktordruckbehälter fördert, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speisewasserpumpe (21) das Treibwasser für die Strahlpumpe (25) liefert und daß der Speisewasserbehälter (11) an eine Dampfquelle (12, 13, 15) angeschlossen ist, die im Speisewasserbehälter (11) einen erhöhten Druck erzeugt.P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Boiling water reactor with one Reactor core a reactor pressure vessel enclosing a reactor core in which coolant is circulated by a jet pump, and with a feed water tank, from which a feed water pump delivers into the reactor pressure vessel, d a -d u r c it is noted that the feed water pump (21) is the motive water for the jet pump (25) supplies and that the feed water tank (11) is connected to a steam source (12, 13, 15) is connected, the increased in the feed water tank (11) Pressure generated. 2. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Dampfquelle eine Stützbedampfung (12, 13, 15) vorgeseben ist, die für eine Notbespeisung des Reaktors mit dem Wasser des Speisewasserbehälters (11) beim Ausfall des Stromnetzes und aller Notstromdiesel ausreicht.2. Boiling water reactor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a support steaming (12, 13, 15) is provided as the steam source is that for an emergency feed of the reactor with the water of the feed water tank (11) is sufficient if the power grid and all emergency diesel engines fail. 3. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stützbedampfung des Speisewasserbehälters (11) vom Reaktor (1) gespeist wird.3. Boiling water reactor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the support steaming of the feed water tank (11) from the reactor (1) is fed. 4. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stützbedampfung mit Entnahmedampf an einem Hochdruckteil (7) einer von dem Reaktor (1) gespeisten Turbine (4) erfolgt.4. Boiling water reactor according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k It is noted that the support steaming with extraction steam on a high-pressure part (7) a turbine (4) fed by the reactor (1) takes place. 5. Siedewasserreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Speisewasserbehälter (11) erdbebensicher im Reaktorgebäude aufgestellt ist.5. boiling water reactor according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t, that the feed water tank (11) is installed earthquake-proof in the reactor building. 6. Siedewasserreaktor nach Anspruch 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß am S; eisewasserbehälter (11) Rückschlagorgane an solchen leitungen vogesehen sind die nicht erdbebenfest aus gelegt sind.6. Boiling water reactor according to claim 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that on S; ice water tank (11) non-return devices on such lines are seen that are not earthquake-proof.
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