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Siedewas s erreaktor
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Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem Turbinenkondensator
und einem an diesen angeschlossenen, redundant ausgeführten Abgassystem, das in
zwei parallelen Zweigen jeweils hintereinanderliegend eine Dampfstrahlpumpe, eine
Armatur, einen Vorwärmer, einen Rekombinator, einen Kondensator und einen Gasauslaß
aufweist.
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Ein solcher Siedewasserreaktor ist zum Beispiel in dem Buch " "VGB-Kernkraftwerks-Seminar
1970", insbes. Seite 111 beschrieben und in Abbildung 15 dargestellt.
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Von den redundant ausgeführten Zweigen des Abgassystems ist der eine
üblicherweise in Betrieb, während der andere als sogenannte Stand-by-Einrichtung
außer Betrieb ist.
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Dabei hat sich gezeigt, daß der Ubergang von dem einen zum anderen
Zweig des Abgassystems, vor allem die Inbetriebnahme oder Einschaltung der Stand-by-Einrichtung,
eine kritische Betriebsphase sein kann.
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Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, bei Siedewasserreaktoren
der eingangs genannten Art die Betriebsbereitschaft der Rekombinatoren zu erhöhen,
um die ohnehin geringe Wahrscheinlichkeit des Entstehens von zündfähigen Gemischen
im Abgassystem weiter zu minimieren.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen Armatur und Rekombinator eine Einrichtung
zur Einspeisung von Dampf
und Luft mit einem Mengenverhältnis von
1:10 oder mehr angeschlossen.
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Mit der Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Einrichtung unmittelbar
vor Abschaltung des in Betrieb befindlichen Zweiges bis zur Wiedereinschaltung ergibt
sich eine kontinuierliche Spülung, die Ansammlungen von Wasserstoff mit Sicherheit
vermeidet. Zusätzlich erhält man eine kontinuierliche Funktionskontrolle.
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Dabei kann insbes. die Vorwärmung durch eine Messung der Austrittstemperatur
und der Kondensatableitung durch FüLLstandsüberwachung überprüft werden. Die im
Dampf enthaltenen Bestandteile von atomarem Wasserstoff und Sauerstoff werden durch
die erfindungsgemäße Luftzugabe inertisiert. Deshalb wird die offene Zündgrenze
eines H2/02-Luftgemisches mit Sicherheit nicht erreicht.
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Die neue Einrichtung speist Luft vorzugsweise bei einem Unterdruck
von weniger als dem halben Atmosphärendruck ein. Der Druck kann günstigerweise 0,2
bis 0,4 bar betragen.
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Die Einrichtung umfaßt zweckmäßig eine Dampfstrahlpumpe zur Ansaugung
von Luft und zu deren Mischung mit dem Dampf. Dazu ist zu bemerken, daß Dampfstrahlpumpen
in den Zweigen von Abgassystemen der oben genannten Art gebräuchlich sind, wie die
genannte Abbildung 15 des Buches "VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970" zeigt. Die bei
der Erfindung eingesetzten Dampfstrahlpumpen sind jedoch wesentlich kleiner.
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Die Dampfstrahlpumpe kann an eine zum Vorwärmer führende Heizdampfleitung
angeschlossen sein. Eine Alternative besteht darin, daß die neue Dampfstrahlpumpe
mit den anderen Dampfstrahlpumpen des Systems gemein-
sam gespeist
wird.
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Die Luftleitung der Einrichtung kann saugseitig mit einer elektrisch
betätigten Absperrarmatur versehen sein. Dabei kann die Luftleitung auch "im Umlauf"
betrieben werden. Dies geschieht dadurch, daß die Luftleitung der Einrichtung saugseitig
an den Gasauslaß angeschlossen ist.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden
Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 in
Rohrlaufplänen die für die Erfindung wesentlichen Ausschnitte eines Zweiges aus
einem Abgassystem, wie es in der Abbildung 15 des vorgenannten Buches zu sehen ist.
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Für gleiche Teile werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.
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Mit einer Treibdampfleitung 1, die ein Absperrventil 2 enthält, wird
eine Dampfstrahlpumpe 3 gespeist, die Abgas aus dem nicht dargestellten Turbinenkondensator
über einen Kühler 4 ansaugt. Der Auslaß 5 der Pumpe 3 führt über eine Leitung 7
mit einer Rückschlagarmatur 8 zu einem Wasserabscheider 9, der einem Vorwärmer 10
vorgeschaltet ist. Eine Leitung 11 verbindet den Vorwärmer 10 mit einem Rekombinator
12, in dem eine katalytische Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt.
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Aus dem Rekombinator 12 führt eine Leitung 13 in einen Kondensator
14 mit einem Kondensatauslaß 15. Dem Kondensator 14 ist ein Nachkühler 16 nachgeordnet.
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Aus ihm führt eine Leitung 17 über ein Absperrventil 18 und eine Rückschlagklappe
19 zu einem Gasauslaß 20 in eine für beide parallelen Zweige gemeinsame
Abgasleitung
21, die zur weiteren Abgasaufbereitung führt, wie in Abbildung 15 des genannten
Buches dargestellt ist. Der Gasauslaß 20' des anderen Zweiges ist gestrichelt angedeutet.
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An die Leitung 7 hinter der Rückschlagarmatur 8 und vor dem Rekombinator
12, und zwar beim Ausführungsbeispiel vor dem Wasserabscheider 9, ist eine Dampfstrahlpumpe
24 angeschlossen. Sie wird über eine Treibdampfleitung 23 mit einer Absperrarmatur
25 von einer Vorwärmheizdampfleitung 26 gespeist, die in den Vorwärmer 10 führt.
Die Dampfstrahlpumpe 24 saugt über ein elektrisches Absperrventil 28 und ein eigenmediumgestütztes
druckabhängig gesteuertes Ventil 29 Raumluft an, wie durch den Pfeil 30 angedeutet
ist. Diese Raumluft wird bei einem Unterdruck von 0,2 bis 0,4 bar in Mischung mit
dem Treibdampf über die Anschlußstelle 31 in die Leitung 7 gefördert. Das Mischungsvolumenverhältnis
ist durch die Querschnitte der nicht dargestellten Dampfdüse und Luftdüse der Dampfstrahlpumpe
24 auf einen Wert von 1:25 von Wasserstoff (H2) im Dampf:Luft eingestellt, so daß
ein zündfähiges Gemisch von Wasserstoff und Sauerstoff mit Sicherheit vermieden
wird.
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Die mit der Dampfstrahlpumpe 24 verwirklichte erfindungsgemäße Einrichtung
kann zur Entgasung des Vorwärmers 10 benutzt werden. Dazu ist eine Entgasungsleitung
33 zwischen dem oberen Teil des Vorwärmers 10 und der Treibdampfleitung 23 der Dampfstrahlpumpe
24 vorgesehen.
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In der Fig. 1 ist mit der gestrichelten Leitung 35 zwischen der Treibdampfleitung
1 der Dampfstrahlpumpe 3 und der Treibdampfleitung 23 der Dampfstrahlpumpe 24
ein
Ausführungsbeispiel angedeutet, bei dem die Verbindung zu der Vorwärmheizdampfleitung
26 entfallen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die von der Dampfstrahlpumpe
24 in die Leitung 7 eingespeiste Dampf-Luft-Mischung nicht durch Ansaugen von Raumluft
entstanden.Der dem Dampf zugemischte wasserstofffreie Gasanteil wird vielmehr aus
der gemeinsamen Abgasleitung 21 über eine Gasleitung 37 entnommen, die über die
Reihenschaltung zweier elektrisch gesteuerter Absperrventile 38 und 39 an eine stellbare
Düse 40 am Einlaß der Dampfstrahlpumpe 24 angeschlossen ist.
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Die Dampfstrahlpumpe 24 wird bei dieser Ausführungsform über die Leitung
35 mit dem Treibdampf aus der Leitung 1 gespeist. Sie könnte aber auch entsprechend
der Variante 1 der Fig. 1 mit Vorwärmerheizdampf beaufschlagt werden.
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Im einzelnen wird durch die Erfindung erreicht, daß unabhängig von
der katalytischen Verbrennung der im einströmenden Dampf enthaltenen H2/02-Bestandteile
die Entstehung eines zündfähigen Gemisches durch Beimengung entsprechender inerter
Gasanteile grundsätzlich vermieden wird. Damit sind H2/02-Anreicherungen bei Rekombinator-Fehlfunktionen
sowie H2/02-Anreicherung in Strömungsrichtung vor dem Rekombinator grundsätzlich
ausgeschlossen.
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Durch die Dampfströmung erfolgt kontinuierlich eine optimale Beheizung
des gesamten Rekombinator-Standby-Zweiges. Gleichzeitig wird eine ständige Funktionskontrolle
der Kondensatableitungs- und Vorwärmeeinrichtungen(Temperatur und Füllstand) ermöglicht.
Dazu dienen die vorhandenen Meßeinrichtungen, nämlich
die Flüssigkeitsstandsmelder
42 und die Temperaturmeßeinrichtung 43 (Fig. 1).
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Für den Fall einer Abschaltung der Dampfstrahlpumpe 3 werden durch
die Dampfeinspeisung ein unerwünschtes Vakuum sowie Rückströmungen zum Turbinenkondensator
auch bei Undichtheiten grundsätzlich vermieden.
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Bei Einschaltung des zuvor inaktiven Rekombinatorzweiges unterbleibt
ein Mengenpeak mit entsprechendem Druckstoß. Weiterhin erfolgt durch die Inertisierungsluft
nur eine unwesentliche Abgasmengenstromerhöhung (ca. 2%).
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8 Patentansprüche 2 Figuren
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