DE3339627C2

DE3339627C2 - Reaktordruckbehälter einer wassergekühlten Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE3339627C2
Application number: DE3339627A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. 6149 Rimbach Thiermann
Original assignee: Brown Boveri Reaktor 6800 Mannheim GmbH; Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1983-11-02
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3339627A1

Abstract

Bei einem derartigen Reaktordruckbehälter sammeln sich nach dem Drucklosfahren des Primärkühlsystems Gase im oberen Plenum. Sie werden über ein Druckrohr durch Spülen mit Inertgas abgebaut. Beim Normalbetrieb der Reaktoranlage wird das Druckrohr auf ca. 300°C erwärmt. Diese Erwärmung ist für die in der Nähe des Druckrohres angeordneten Steuerelementantriebe schädlich. Es wird daher an der dem Reaktordruckbehälter zugewandten Druckrohrseite eine Wärmesperre vorgesehen, die während des Betriebes der Reaktoranlage den konvektiven Wärmeaustausch zwischen Reaktordruckbehälter und Druckrohr vermindert und bei drucklosem Primärkühlsystem wechselweise nach beiden Seiten durchströmbar ist.

Description

an dessen Flansch 4 ein Druckrohr 5 ebenfalls über seinen Flansch 6 verschraubt ist Vom Druckrohr führt eine Leitung 7 weg. deren erster Abzweig 8 mit einem Entsorgungssystem 9 und deren zweiter Abzweig 10 mit einem Beschickungssystem 11 für Inertgas verbunden ist Die Abzweige 8, 10 sind über ein erstes Ventil 12 bzw. ein zweites Ventil 13 absperrbar. In seinem oberen Bereich umschließt der Deckel einen Gasraum 14, der sich nach dem Abschalten der Kernreaktoranlage bei drucklosem Primärkühlmittelsystem gebildet hat Durch strichpunktierte Linien sind die Steuereiementantriebe 15 angedeutet wobei die in unmittelbarer Nähe des Druckrohres 5 angeordneten Antriebe 15 gegen dessen Wärmestrahlung beim Betrieb der Kernreaktoranlage zu schützen sind. An seinem dem Reaktcrdruckbehälter 1 zugewandten Ende ist in das Druckrohr 5 ein dem Querschnitt desselben angepaßter, im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter Metallkörper 16 eingebracht der als Wärmesperre 17 dient Mit dem Pfeil 40 wird angedeutet, daß die Wärmesperre in zwei entgegengesetzten Richtungen durchströmbar ist Der Aufbau der Wärmesperre ist aus den Schnittdarsteilungen der Fig.2 bis 4 zu ersehen. Dabei stellt die Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der F i g. 3 und die F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der F i g. 2 dar. Die F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der F i g. 3. Da die F i g. 2 und 4 Teilbereiche des Druckrohres zeigen, ist die dem Reaktordruckbehälter zugewandte Seite jeweils mit »A« bezeichnet

Aus F i g. 2 und 3 ist ein erster Oberströmkanal 18 zu erkennen, der mit der ersten Durchströmungsrichtung 19 den Weg des inertgases durch den Metallkörper 16 andeutet. Der erste Überströmkanal 18 ist aus Nuten 20, 21 gebildet die über Querbohrungen 22, 23 und eine vertikal zu diesen Querbohrungen verlaufende Bohrung 24 untereinander verbunden sind. Die Nuten 20,21 verlaufen gemäß F i g. 3 90° zueinander versetzt in Achsrichtung des Metallkörpers und sind in dessen Mantelfläche eingebracht. Dabei ist die Nut 20 nach der Druckrohrseite hin und die Nut 21 nach der Reaktordruckbehälterseite hin offen. Eine Grundbohrung 25 ist von der Druckrohrseite in den Metallkörper eingebracht und mit einem Gewindestopfen 26 verschlossen. Der so gebildete Raum dient als Gehäuse eines einfach aufgebauten ersten Kugelventils 27, das nur aus einer ersten Kugel 28 und einer der Bohrung 24 zugeordneten Dichlkante 29 besteht. Der erste Überströmkanal 18 ist so ausgebildet daß ein öffnen des ersten Kugelventiis 27 nur bei DruckbeaufscWagung durch das Beschickungssystem 11 für Inertgas erfolgen kann. Während des Be- triebs der Kernreaktoranlage weist das druckrohrseitig der Wärmesperre 17 angeordnete Primärkühlmittel mit ca. 50⁰C eine niedrigere Temperatur auf als das dem Reaktordruckbehälter zugewandte Primärkühlmittel mit ca. 330⁰C. Der daraus resultierende Dichteunierschied führt zu einem Druckunterschied von ca. 0,25 bar. Das Gewicht der ersten Kugel 28 ist so bemessen, daß das erste Kugelventil gegen den Druckunterschied von 0,25 bar abschließt Erst bei Beaufschlagung durch Inertgas entsteht ein höherer Differenzdruck, so daß das so erste Kugelventil 27 öffnet

Die F i g. 3 und 4 zeigen den zweiten Überströmkanal 30 über den in der zweiten Durchströmungsrichtung 31 die Abfuhr des unterhalb des Reaktordruckbehälterdekkels 2 bei drucklosem Primärkühlsystem angeordneten Gases erfolgt. Der zweite Überströmkanal 30 besteht aus einer im Mantel des Metallkörpers 16 angebrachten Nut 32, die druckrohrseitig die Stirnfläche 33 des Metallkörpers durchdringt Über eine Querbohrung 34 ist der zweite Überströmkanal 30 fortgeführt und endet in einer Bohrung 35, die die Verbindung zum Reaktordruckbehälterdeckel hin darstellt Diese Bohrung 35 ist druckrohrseitig in einem größeren Durchmesser ausgeführt und mit einem Gewindestopfen 36 verschlossen. Zwischen dem Gewindestopfen 36 und der Bohrung 35 befindet sich der Raum zur Aufnahme einer zweiten Kugel 37, die zusammen mit einer der Bohrung 35 zugeordneten Dichtkante 38 ein zweites Kugelventil 39 bildet Der zweite Überströmkanal 30 ist so ausgebildet, daß eine Öffnung des zweiten Kugelventils 39 nur stattfindet wenn vom Entsorgungssystem 9 ein Unterdruck erzeugt wird und eine Entnahme von Gas bei drucklosem Primärkühlmittelsystem erfolgen soll. Während des Betriebes der Reaktoranlage wird dieses zweite Kugelventil aufgrund unterschiedlicher Dichteverhältnisse, die zu einem Differenzdruck von ca. 0,25 bar führen in Schließstellung gehalten.

Während des Betriebes der Reaktoranlage wird der oberhalb der Wärmesperre angeordnete Bereich des Druckrohres auf einer niedrigen Temperatur gehalten. Der Dichteunterschied wird zur Haltung des zweiten Kugelventils 39 in seiner Schließstellung verwendet, was X^ einer wartungsfrei arbeitenden Ventilsteuerung führt Die Schließwirkung des ersten Kugelventils 27 beruht auf der Bemessung des Eigengewichts der ersten Kugel 28, so daß auch bei diesem ersten Kugelventil auf den Einsatz mechanischer Teile verzichtet werden kann.

Bei drucklosem Primärkühlsystem wird beim Einspeisen von Inertgas das zweite Kugelventil 39 durch den Inertgasdruck und beim Ansprechen des Entsorgungssystems das erste Kugelventil 27 durch den angelegten Unterdruck in Schließstellung gehalten.

Bezugszeichenliste ■	Reaktordruckbehälter I
1	Deckel
2	Stutzen
3	Flansch
4,6	Druckrohr
5	Leitung
7	Abzweig
8,10	Entsorgungssystem
9	Beschickungssystem
11	erstes bzw. zweites Ventil
12,13	Gasraum
14	Steuerelementantriebe
15	Metallkörper
16	Wärmesperre erster bzw. zweiter Überströmkanal I erste bzw. zweite Durchströmungsrich- I tung
17	Nuten
18,30	Querbohrungen
:9, M	Bohrung
	Gr'ndbohrung
20,21,32	Gewindestopfen
22,23,34	erstes bzw. zweites Kugelventil
24,35	erste bzw. zweite Kugel
25	Dichtkante
26,36	Stirnfläche
27,39	Pfeil
28,37	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
29,38
33
40

Claims

1 2 tordruckbehälters von radioaktiven Gasbestandteilen Patentansprüche: befreit ist Aus der DE-OS 30 49 239 ist ein Isolationsventil zum

1. Reaktordruckbehälter (1) einer wassergekühl- Absperren einer Frischdampfleitung eines Kernkraftten Kernreaktoranlage mit einem von seinem Dek- 5 werkes bekannt, das an sich zur Minderung des konvekkel (2) wegführenden Druckrohr (5), daß über Rohr- tiven Wärmeaustausches zwischen Reaktor und Turbileitungen (7, 8, 10) mit Steuerventilen (12, 13) mit ne beitragen kann. Der eigentliche Zweck dieses Isolaeinem Entsbrgungssystem (9) für radioaktive Gase tionsventüs liegt jedoch darin, das schlagartige Abbrem- und mit einem Beschickungssystem (11) für Inertgas sen der Strömung nach seinem Schließen zu vermeiden verbunden ist dadurch gekennzeichnet, 10 und dadurch die Bildung einer Druckwelle zu verhindaß an der dem Deckel (2) zugewandten Druckrohr- dem. Dies gelingt durch ein stufenweises Schließen des seite eine an sich bekannte Wärmesperre (17) vorge- Ventils.

sehen ist die während des Betriebes der Reaktoran- Weiterhin ist aus der GB-PS 8 79 723 eine Sicherlage den konvektiven Wärmeaustausch zwischen heitsventilanordnung für eine gasgekühlte Kernreak-Reaktordruckbehälter (1) und Druckrohr (5) verhin- 15 toranlage bekannt die aus zwei in Reihe liegenden Sidert und bei drucklosem Primärkühlsystem wechsel- cherheitsventilen besteht Der Kernreaktor ist mit Abweise entweder in einer ersten Durchströmungsrich- stand von einem Mantel umgeben, der teilweise die Situng (19) oder in einer dazu entgegengesetzten zwei- cherheitsventilanordnung umschließt Der dadurch geten Durcbströmungsrichtung (31) durchströmbar ist bildete Zwischenraum ist mit einem Sperrgas gefüllt.

2. Reak*«jrdruckbehälter nach Anspruch 1, da- 20 Bei Auftreten eines unzulässigen Oberdruckes innerdurch gekennzeichnet daß die Wärmesperre (17) als halb des Reaktorbehäiters oder im Zwischenraum spreein dem Querschnitt des Druckrohres (5) angepaßter chen im Ventilkörper angeordnete Berstscheiben an. Metallkörper (16) ausgebildet ist, daß der Metallkör- Die mit den Berstscheiben versehenen Ventilkammern per (16) mit einem ersten Oberströmkanal (18) und sind mit einem Gasdruck beaufschlagt der oberhalb des einem zweiten Oberströmkanal (30) versehen ist, die 25 Normaldruckes der zu überwachenden Anlage liegt Ein beim Betrieb der Reaktoranlage von einem ersten Durchströmen der Ventile in gegenläufiger Richtung ist Kugelventil (27) bzw. einem zweiten Kugelventil (39) nicht vorgesehen.

in Schließstellung gehalten sind und daß bei drucklo- Aus der FR-PS 15 79 760 ist eine in einer Rohrleitung

sem Primärkühlsystem das dem ersten Oberström- angeordnete Ventilklappe bekannt die zwischen einer

kanal (18) zugeordnete erste Kugelventil (27) beim 30 offenen und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist.

Einspeisen von Inertgas und das dem zweiten Ober- Durch die Rohrleitung strömt ein heißes Medium. Die

Strömkanal (30) zugeordnete rweite Kugelventil (39) Klappe ist als Hohlraum ausgebildet der mit einer

beim Ansprechen des Entsorgungssystems (9) öffnet KühlmittelqueDe verbunden ist Soll sich die Umfangs-

3. Reaktordruckbehälter m ~h Anspruch 2, da- fläche der Ventilklappe an den Ventilsitz anlegen, wird durch gekennzeichnet daß der beim Betrieb der Re- 35 die Kühlmittelzufuhr in den Hohlraum unterbunden, so aktoraniage oberhalb und unierhalb der Wärme- daß eine Wärmedehnung der Ventilklappe erfolgt Zum sperre (17) entstehende Differenzdruck zum Halten Lösen des Ventilsitzes bewirkt die Kühlmittelzufuhr eider zweiten Kugel (37) des zweiten Kugelventils (39) ne Schrumpfung der Ventilklappe.

in seiner Schließstellung verwendet wird und daß die Während des Betriebes der Kern, iaktoranlage ist das

erste Kugel (28) ein so großes Eigengewicht auf- 40 eingangs genannte Druckrohr mit ca. 300° C heißem Pri-

weist, daß sie das erste Kugelventil (27) gegen den märkühlmittel gefüllt Die dabei abstrahlende Wärme ist

vorhandenen Differenzdruck in Schließstellung hälv so hoch, daß die in unmittelbarer Nähe des Druckrohres

4. Reaktordruckbehälter nach Anspruch 2, da- auf dem Deckel des Reaktordruckbehälters angeordnedurch gekennzeichnet daß die Überströmkanäle (18, ten Steuerelementantriebe gefährdet sind. Aus Platz-30) derart verlaufen, daß beim Einspeisen von Inert- 45 gründen ist eine ausreichende Isolierung des Druckrohgas das zweite Kugelventil (39) und beim Anspre- res nicht möglich.

chen des Entsorgungssystems (9) das erste Kugel- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Erwär-

ventil (27) in seine Schließstellung verbleibt. mung des Druckrohres ohne Behinderung des Spülvorganges zu reduzieren, so daß die vom Druckrohr abge-50 strahlte Wärmemenge verkleinert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

Die Erfindung betrifft einen Reaktordruckbehälter ei- Merkmale des Anspruches 1 gelöst

ner wassergekühlten Kernreaktoranlage mit einem von Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den

seinem Deckel wegführenden Druckrohr, das über Unteransprüchen.

Rohrleitungen mit Steuerventilen mit einem Entsor- 55 Anhand eines Ausführungsbeispiels und der schema-

gungssystem für radioaktive Gase und mit einem Be- tischen Zeichnungen F i g. 1 bis 4 wird der vorgeschlage-

schickungssystem für Inertgas verbunden ist. ne Reaktordruckbehälter beschrieben.

Am höchsten Punkt eines derartigen Reaktordruck- Dabei zeigt

behälters sammeln sich nach dem Drucklosfahren des F i g. 1 einen Schnitt durch den oberen Bereich eines

Primärkühlsystems Gase, die radioaktiv sein können, 60 Reaktordruckbehälters mit Druckrohr und

Diese Gase werden in bekannter Weise über ein vom F i g. 2 bis 4 verschiedene Schnittdarstellungen durch

Deckel des Reaktordruckbehälters auskragendes eine im Druckrohr angeordnete Wärmesperre.

Druckrohr abgeführt. Dazu wird zuerst über ein mit In der Fig. 1 ist der obere Bereich eines Reaktor-

dem Druckrohr verbundenes Beschickungssystem ein druckbehälter 1 zu erkennen, der von einem Deckel 2

Inertgas und anschließend das Gasgemisch über ein 65 verschlossen ist. Von der Darstellung der Einbauten des

ebenfalls mit dem Druckrohr verbundenes Entsor- Reaktordruckbehälters wurde abgesehen, da sie zur Er-

gungssystem entnommen. Dieser Spülvorgang wird so läuterung der Erfindung ohne Bedeutung sind. Vom

lange fortgesetzt bis der Gasraum innerhalb des Reak- höchsten Punkt des Deckels erstreckt sich ein Stutzen 3