DE4426857C2 - Druckentlastungssystem und Verfahren zur Druckentlastung eines mit einem Medium befüllten Druckbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckentlastungssystem mit einem drucksteuerbaren Ventil und ein Verfahren zur Druckentlastung eines mit einem Medium befüllten Druckbehälters.

Ein industrieller Druckbehälter, beispielsweise ein Reaktor- Druckbehälter eines Kernkraftwerkes, der mit einem Medium be­ füllt ist, welches während eines Betriebes des Druckbehälters auf diesen einen Druck ausübt, ist entsprechend bestehender Vorschriften häufig mit einer Druckentlastungsvorrichtung versehen. Die Druckentlastungsvorrichtung, beispielsweise ein Abblaseventil, ermöglicht bei Überschreiten eines vorgegebe­ nen Grenzdruckes ein Ausströmen des Mediums aus dem Druckbe­ hälter, wodurch eine Absenkung des Druckes erzielt wird. Ein Abblaseventil kann sowohl direkt mit dem Druckbehälter als auch mit einer mit dem Druckbehälter kommunizierenden Druck­ leitung verbunden sein.

In der WO 93/18522 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung gegen Überdruckversagen eines Kernreaktor-Druckbehälters bei unge­ nügender Kernkühlung beschrieben. Die Sicherheitseinrichtung umfaßt ein in das Innere des Kernreaktor-Druckbehälters ra­ gendes und durch dessen Wand druckdicht hindurchgeführtes Druckrohr. Das Druckrohr hat eine in dem Inneren des Kernre­ aktor-Druckbehälters angeordnete und durch einen Abschmelz- Dichtkörper abgedichtete Druckausgleichsöffnung. Die Druck­ ausgleichsöffnung ist während eines Normalbetriebes des Kern­ reaktor-Druckbehälters verschlossen. Oberhalb einer Grenztem­ peratur, beispielsweise von 600°C bis 700°C, schmilzt der aus einem Lot bestehende Abschmelz-Dichtkörper auf, wodurch ein im Inneren des Druckbehälters vorhandenes Medium in das Druckrohr einströmt. Das Druckrohr kann ein Drucksteuerrohr mit einem kleinen Rohrquerschnitt sein, mit dem ein zur Redu­ zierung des Systemdrucks behälter-extern vorgesehenes Abbla­ seventil ansteuerbar ist. Ohne nähere Erläuterung des Aufbaus eines Abblaseventils, wird dieses als ein Drei-Wegeventil be­ schrieben, welches über einen Steuerkolben in eine AUF-Stel­ lung gesteuert werden kann. Der Steuerkolben ist über eine Drucksteuerleitung mit dem Druckrohr und dadurch mit dem In­ neren des Kernreaktor-Druckbehälters verbunden. Die Druck­ ausgleichsöffnung des Drucksteuerrohrs im Inneren des Kern­ reaktor-Druckbehälters kann als eine Druckausgleichsbohrung in dem Mantel des Drucksteuerrohrs ausgebildet sein, welche schräg verläuft und einen Metallkugelkörper aufweist, der in einem Abschmelz-Dichtkörper eingebettet ist. Der Mantel des Drucksteuerrohrs kann auch eine Mehrzahl von Bohrungen auf­ weisen, die von einem Ring aus einem Abschmelz-Dichtkörper dichtend umschlossen sind und von diesem bei Erreichen der Grenztemperatur freigegeben werden. Ist das Druckrohr ein Ab­ blaserohr mit einem großen Querschnitt, durch das hindurch eine zu einer Druckentlastung notwendige Menge des Mediums ausströmen kann, so sind insbesondere aus Gründen einer Red- undanz und der Erzielung eines ausreichend großen Abblase­ querschnitts mehrere rohr-axial benachbarte Kränze von Druck­ ausgleichsöffnungen in der Mantelwand des Abblaserohrs vorge­ sehen.

Aus der DE-OS 23 19 402 ist ein Druckentlastungssystem be­ kannt, das aus Sicherheitsgründen zwei durch den Mediumdruck steuerbare Sicherheitsventile aufweist. Diese beiden Sicher­ heitsventile dienen einer redundanten Absicherung. Falls ei­ nes der Ventile ausfällt, kann also eine Druckentlastung durch das andere Ventil erfolgen. Die Anordnung mehrerer Steuerventile dient beim Bekannten in erster Linie dazu, ein rasches Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils zu ermög­ lichen. Eine Dampfleitung wird bereits entlastet, wenn nur eines der beiden Sicherheitsventile öffnet. Das Druckentla­ stungssystem der DE-OS 23 19 402 wird durch Druckluft gesteu­ ert, die bereitgehalten werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gegen Fehlauslösungen gesi­ chertes Druckentlastungssystem mit einem ansteuerbaren Ventil sowie ein Verfahren für eine redundante Druckentlastung eines mit einem Medium befüllten Druckbehälters anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die erstgenannte Aufgabe durch ein Druckentlastungssystem mit einem drucksteuerbaren Ventil ge­ löst, welches einen Drucksteuereinlaß und einen Strömungska­ nal für ein Fluid aufweist, der in Abhängigkeit von einem an dem Drucksteuereinlaß aufgebrachten Druck geöffnet oder ver­ sperrt ist, und welches eine Ansteuerarmatur aufweist, die zumindest zwei Signaleingänge und einen Drucksteuerauslaß aufweist, der mit dem Drucksteuereinlaß in Verbindung steht, wobei bei gleichzeitigem Anliegen jeweiliger Signale an den Signaleingängen unmittelbar durch das in dem Strömungskanal führbare Fluid ein Drucksignal an dem Drucksteuerauslaß er­ zeugt und an den Drucksteuereinlaß geleitet wird.

Das drucksteuerbare Ventil erhält somit nur dann ein Druck­ signal, durch welches der Strömungskanal geöffnet wird, wenn zumindest zwei Signale gleichzeitig an der Ansteuerarmatur anliegen. Die Signale können elektrische, thermische oder me­ chanische Signale, wie Druck oder Kraft, sein. Eine Druck­ entlastung eines Druckbehälters durch ein weitgehend unge­ hindertes Ausströmen eines Mediums, insbesondere eines Fluids, aus dem Druckbehälter ist über eine redundante eigen­ medium-betreibbare Ansteuerung des drucksteuerbaren Ventils ermöglicht. Die redundante Ansteuerung wird auf einfache Art und Weise erreicht und kann einfach und kostengünstig, auch im Zuge einer Nachrüstung, installiert werden. Man benötigt für das Druckentlastungssystem kein fremdes Steuermedium, wie z. B. Druckluft. Das System wird vorteilhafterweise mit Eigen­ medium betrieben.

Beispielsweise ist durch das in dem Strömungskanal führbare Fluid auf das Ventil eine Kraft in die den Strömungskanal versperrende Richtung ausübbar.

Vorzugsweise ist jeder Signaleingang ein Drucksignaleingang. Das an einem Signaleingang anliegende Signal ist somit ein Drucksignal, welches beispielsweise über eine Druckleitung aus dem Inneren eines Druckbehälters herausgeführt ist. Die Anzahl der Signaleingänge kann größer als die Anzahl der zur Erzeugung des Drucksignals an dem Drucksteuerauslaß notwen­ digen Signale an den Signaleingängen sein. Beispielsweise können vier Signaleingänge vorhanden sein und zur Erzeugung des Drucksignals ist das gleichzeitige Vorhandensein nur dreier Signale ausreichend.

Die Ansteuerarmatur ist vorzugsweise ein Kolbenschieberven­ til, bei dem jedem Signaleingang ein Kolben zugeordnet ist, wobei die Kolben bei gleichzeitigem Anliegen von Drucksigna­ len an den zugeordneten Signaleingängen einen Druckkanal zwi­ schen einer Druckeingangsöffnung der Ansteuerarmatur und dem Drucksteuerauslaß freigeben. Hierzu können die Kolben jeweils eine Bohrung aufweisen, die bei einem gleichzeitigen Anliegen eines Drucksignals an den zugeordneten Signalein­ gängen in einer Linie mit dem Drucksteuerauslaß und der Druckeingangsöffnung liegen und mit diesen zusammen den Druckkanal bilden.

Vorzugsweise ist ein Signaleingang, welcher ein Drucksignal­ eingang ist, mit der Druckeingangsöffnung verbunden. Bei Anliegen eines Drucksignals an dem Signaleingang liegt somit gleichzeitig ein Drucksignal an der Druckeingangsöffnung an. Liegt an allen erforderlichen Signaleingängen ein entspre­ chendes Signal an, so wird der Druckkanal freigegeben bzw. gebildet und das an der Druckeingangsöffnung anliegende Drucksignal gelangt an den Drucksteuerauslaß. Von dort wird es an den Drucksteuereinlaß des drucksteuerbaren Ventils ge­ leitet, wodurch der Strömungskanal geöffnet wird. Somit wird unmittelbar über das Drucksignal des Signaleingangs das Drucksignal an dem Drucksteuerauslaß erzeugt und der Strö­ mungskanal geöffnet. Eine Druckentlastung ist somit auf ein­ fache Art und Weise vollständig eigenmedium-gesteuert reali­ siert. Das Druckentlastungssystem ist vollständig passiv, d. h. ohne notwendige Einwirkung von Bedienungspersonal oder Fremdenergieversorgungen, ausgebildet.

Zwischen dem Drucksteuerauslaß und dem Drucksteuereinlaß ist vorzugsweise ein Druckverzögerungsglied vorgesehen, womit eine Zeitverzögerung zwischen der Erzeugung des Drucksignals an dem Drucksteuerauslaß und dem Öffnen des Strömungskanals erreicht wird. Diese Zeitverzögerung ist durch eine entspre­ chende Auslegung und/oder Dimensionierung des Druckverzöge­ rungsglieds einstellbar. In der durch die Zeitverzögerung ge­ gebenen Zeitspanne können automatisch oder manuell entspre­ chende Maßnahmen eingeleitet werden, die ein Ansprechen des Ventils, d. h. ein Öffnen des Strömungskanals, unterbinden, falls beispielsweise eine Druckentlastung nicht mehr notwen­ dig bzw. eine Fehlauslösung aufgetreten ist. Dadurch wird eine zusätzliche Absicherung gegen eine Fehlauslösung und eine dadurch bedingte unerwünschte Druckentlastung erzielt.

Das Druckverzögerungsglied ist bevorzugt ein Druckgefäß mit einer Berstscheibe, welche das Druckgefäß zu dem Drucksteuer­ einlaß hin verschließt. Die Berstscheibe ist insbesondere so ausgelegt, daß sie oberhalb eines Druckes von etwa 1 MPa, beispielsweise bei etwa 2 MPa, birst. Solange die Berstschei­ be vollständig intakt ist, wird durch das Druckgefäß hindurch kein Drucksignal an den Drucksteuereinlaß weitergeleitet. Erst wenn, nach einer Zeitverzögerung, der Druck innerhalb des Druckgefäßes so hoch geworden ist, daß die Berstscheibe birst, wird ein Drucksignal an den Drucksteuereinlaß weiter­ geleitet und der Strömungskanal geöffnet. Das Druckgefäß kann beispielsweise eine Auslaßöffnung aufweisen, die manuell oder automatisch geöffnet werden kann, so daß der Druck im Inneren des Druckgefäßes unterhalb des zum Bersten der Berstscheibe notwendigen Druckes gehalten werden kann. Hierdurch kann ein Öffnen des Strömungskanals unterbunden und eine Fehlauslösung verhindert werden.

Vorzugsweise ist jedem Signaleingang ein Signalausgang zuge­ ordnet an welchem bei Anliegen eines Signals an dem zugeord­ neten Signaleingang ein Kontrollsignal erzeugt wird. Hier­ durch ist eine Überwachung der Ansteuerarmatur ermöglicht.

Vorzugsweise ist das drucksteuerbare Ventil bis zu einem an dem Drucksteuereinlaß anliegenden Grenzdruck verschlossen und bei einem höheren Druck für eine Druckentlastung geöffnet. Während eines normalen Betriebes eines Druckbehälters liegt an dem Drucksteuereinlaß ein niedrigerer Druck als der Grenz­ druck, beispielsweise Atmosphärendruck, an. Bei einem erhöh­ ten Druck des Mediums, mit welchem der Druckbehälter gefüllt ist, bei dem aus Sicherheitsgründen eine Druckentlastung not­ wendig ist und welcher oberhalb des Grenzdruckes des druck­ steuerbaren Ventils liegt, kann dieser Druck über Drucklei­ tungen an die Ansteuerarmatur und über diese an den Druck­ steuereinlaß des Ventils geführt werden, wodurch das Ventil geöffnet und der Druckbehälter entlastet wird. Eine Druckent­ lastung des Druckbehälters erfolgt auch in diesem Fall voll­ ständig eigenmedium-gesteuert. Das drucksteuerbare Ventil kann auch so ausgeführt sein, daß während eines Normalbetrie­ bes des Druckbehälters der Druck des Mediums ständig an dem Drucksteuereinlaß anliegt und dadurch der Strömungskanal ver­ sperrt ist, wobei bei Überschreiten eines kritischen Druckes des Mediums im Inneren des Druckbehälters der Druck am Druck­ steuereinlaß reduziert und dadurch der Strömungskanal geöff­ net wird.

Vorzugsweise ist an jeden Signaleingang eine Signalleitung angeschlossen, die in einen Druckbehälter hineingeführt ist. Über die Signalleitung kann somit besonders einfach ein Si­ gnal, welches den physikalischen Zustand des Mediums im Inne­ ren des Druckbehälters besonders präzise widerspiegelt, an den zugehörigen Signaleingang geleitet werden. Insbesondere kann in der Signalleitung unmittelbar Medium aus dem Inneren des Druckbehälters an den Signaleingang gelangen. Die Signal­ leitung kann eine Steuerleitung mit geringem Querschnitt sein, welche analog zu Leitungen eines Meßsystems in bekann­ ter Weise über ein Dichtungssystem aus dem Druckbehälter, insbesondere durch einen Deckel hindurch, herausgeführt ist. Bei einer Abnahme des Deckels kann die Signalleitung, wie die Verbindungsleitungen eines Kerninstrumentierungssystems ein­ fach abgetrennt werden, so daß insbesondere ein Brennelement­ wechsel nicht beeinflußt wird. Weiterhin wird durch die Steuerleitung ein vermeintlicher Leckagequerschnitt in dem Druckbehälter kleinen Ausmaßes eingenommen, welcher bei einer eventuellen Fehlfunktion einfach abzusperren ist.

Die Signalleitung ist hierzu vorzugsweise eine Druckleitung, welche innerhalb des Druckbehälters mit einer Schmelzlot-Ab­ sperrung verschlossen ist, wobei die Schmelzlot-Absperrung oberhalb einer Grenztemperatur aufschmilzt und die Signallei­ tung öffnet. Die Schmelzlot-Absperrung kann beispielsweise eine Druckausgleichsbohrung durch den Mantel der Signallei­ tung sein, innerhalb welcher ein Metallkugelkörper in einem Abschmelz-Dichtkörper eingebettet ist. Die Druckausgleichs­ bohrung kann eine Schrägbohrung sein, deren Bohrungsachse schräg nach innen orientiert ist, so daß im Falle des Auf­ schmelzens der Metallkugelkörper in einen Innenraum der Si­ gnalleitung fällt. Dadurch wird vermieden, daß bei einem Auf­ schmelzen geschmolzenes Material oder der Metallkugelkörper in den Druckbehälter gelangt, was zu Stillstandszeiten wegen einer eventuell notwendigen Reinigung des Druckbehälters führen könnte. Der Abschmelz-Dichtkörper kann eine Hartlot- Silberlegierung mit einem hohen Silberanteil, von beispiels­ weise über 50%, sein, welcher bei einer Grenztemperatur oberhalb 700°C, beispielsweise zwischen 800°C und 1000°C, aufschmilzt. Ein Silberlot eignet sich besonders wegen seiner Temperatur- und Strahlungsresistenz.

Die Signalleitung kann auch so ausgeführt sein, daß sie auf jeden Fall im Inneren des Druckbehälters verschlossen bleibt und einen Zuleitungskanal und einen Ableitungskanal aufweist, welche an einer Durchlaßöffnung miteinander verbunden sind. Die Durchlaßöffnung ist während normaler Betriebsbedingungen des Druckbehälters verschlossen, beispielsweise durch eine Abschmelz-Dichtung, und bei einem Zustand des Mediums, wel­ cher eine Druckentlastung bedingt, geöffnet. Durch den Zulei­ tungskanal kann der Signalleitung von außerhalb des Druckbe­ hälters ein Medium, beispielsweise das Medium im Inneren des Druckbehälters, zugeführt werden. Dieses Medium gelangt bei einem Öffnen der Durchlaßöffnung an den Signaleingang, wo­ durch ein Ansprechendes drucksteuerbaren Ventils, d. h. ein Öffnen des Strömungskanals, erfolgt. Die Abschmelz-Dichtung ist klein ausgeführt, so daß bei einem betriebsbedingten Aus­ tausch allenfalls wenig schwach radioaktiver Abfall anfällt.

Das drucksteuerbare Ventil des Druckentlastungssystems ist bevorzugt an einen Reaktor-Druckbehälter einer Kernkraftanla­ ge, insbesondere eines Druckwasser- oder Siedewasserreaktors, oder an einer Hauptkühlmittelleitung der Kernkraftanlage an­ geschlossen, und jede Signalleitung ist in den Reaktor-Druck­ behälter, insbesondere zentrumsnah, eingeführt. Dadurch ist gewährleistet, daß in der Nähe des Reaktorkerns der Kern­ kraftanlage, wo die höchste Temperatur innerhalb des Reaktor- Druckbehälters herrscht, ggf. möglichst frühzeitig ein Sig­ nal, welches die Notwendigkeit einer Druckentlastung wieder­ gibt, erzeugt wird. Dies trägt zu einer schnellen Druckent­ lastung und damit zu einer erhöhten Sicherheit der Kernkraft­ anlage bei. Weiterhin können Kontroll- und Servicearbeiten an dem außerhalb des Reaktordruckbehälters angeordneten Druck­ entlastungssystems entkoppelt von terminkritischen Arbeiten an dem Reaktor-Druckbehälter bei verschlossenem Reaktor- Druckbehälter durchgeführt werden, wodurch eine Strahlungs­ belastung von Personal äußerst gering gehalten wird.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird durch ein Ver­ fahren zur Druckentlastung eines mit einem Medium befüllten Druckbehälters gelöst, bei dem

• a) ein eine Druckentlastung erfordernder physikalischer Zu­ stand des Mediums dadurch erkannt wird, daß an zumindest zwei Signaleingängen einer Ansteuerarmatur gleichzeitig ein jeweiliges den physikalischen Zustand charakterisie­ rendes Signal anliegt,
• b) bei Erkennen des Zustandes von der Ansteuerarmatur ein Drucksignal an ein drucksteuerbares Ventil geleitet wird, und
• c) das drucksteuerbare Ventil infolge des Drucksignals einen Strömungskanal für das Medium zur Druckentlastung frei­ gibt.

Dadurch, daß ein das Ventil ansteuerndes Drucksignal erst dann erzeugt wird, wenn zumindest zwei Signale gleichzeitig an der Ansteuerarmatur anliegen, ist ein redundantes, Fehl­ auslösungen weitgehend vermeidendes Verfahren zur Druckent­ lastung eines Druckbehälters gegeben. Das Verfahren kann darüber hinaus über weitere Mechanismen zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösungen, wie beispielsweise eine Überwachung der Signaleingänge, eine Zeitverzögerung für das ansteuernde Signal, sowie eine Unterdrückung des Signals, verfügen. Das Verfahren kann vollständig eigenmedium-gesteu­ ert und passiv ausgestaltet durchgeführt werden.

Das Druckentlastungssystem sowie das Verfahren zur Druckent­ lastung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt nicht maßstäblich in einem Längs­ schnitt ein Druckentlastungssystem, welches über zwei Signal­ leitungen mit dem Inneren eines Reaktor-Druckbehälters einer Kernkraftanlage verbunden ist.

In der Figur sind nur die zur Erläuterung des Druckentla­ stungssystems und des Verfahrens notwendigen Komponenten dar­ gestellt.

Die Figur zeigt schematisch ein Druckentlastungssystem 1 mit einem drucksteuerbaren Ventil 2 und einer Ansteuerarmatur 3. Das drucksteuerbare Ventil 2 hat eine Ventilachse 29, einen Ventileingang 27 und einen Ventilausgang 28. Von dem Ventil­ eingang 27 verläuft im wesentlichen parallel zu der Ventil­ achse 29 ein Strömungskanal 21 zu dem Ventilausgang 28 hin. Zwischen dem Ventileingang 27 und dem Ventilausgang 28 hat der Strömungskanal 21 eine Durchlaßöffnung 20. Die Durch­ laßöffnung 20 ist von einem Ventilstößel 23 versperrt, wel­ cher über eine Kolbenstange 41 fest mit einem entlang der Ventilachse 29 beweglichen Ventilkolben 25 verbunden ist. Der Ventileingang 27 ist mit einer Hauptkühlmittel-Leitung 14 eines Kernreaktor-Druckbehälters 12 verbunden. Dadurch ist der Strömungskanal 21 in einen Bereich zwischen dem Ventil­ eingang 27 und der Durchlaßöffnung 20 mit unter Druck stehen­ dem Medium 19 des Kernreaktor-Druckbehälters 12 gefüllt. Durch dieses Medium 19 sowie eine auf den Ventilkolben 25 wirkende Feder 24 wird der Ventilstößel 23 in einer die Durchlaßöffnung 20 verschließenden Position gehalten. Der Ventilkolben 25 ist in einem Drucksteuerbereich 42 des Ven­ tils 2 angeordnet. Der Drucksteuerbereich 42 hat einen Druck­ steuereinlaß 22, welcher mit einer Berstscheibe 39 verschlos­ sen ist und an dem ein Druckverzögerungsglied 35 angeflanscht ist. In dem Drucksteuerbereich 42 herrscht ein niedrigerer Druck als in dem mit dem Medium 19 gefüllten Strömungskanal 21. Die entlang der Ventilachse 29 verlaufende Kolbenstange 41 ist mit Dichtungen 26 so abgedichtet, daß kein Medium 19 von dem Strömungskanal 21 in den Drucksteuerbereich 42 ge­ langt. Das Druckverzögerungsglied 35 ist ein Druckgefäß 36, welches entlang einer Hauptachse 40 gerichtet und zwischen der Ansteuerarmatur 3 und dem Ventil 2 angeordnet sowie mit diesen druckdicht verbunden ist. Die Ansteuerarmatur 3 hat entlang der Hauptachse 40 einen Drucksteuerauslaß 6, der in das Druckgefäß 36 mündet, und an einer dem Druckgefäß 36 ab­ gewandten Seite eine Druckeingangsöffnung 34. Die Ansteuer­ armatur 3 ist ein Kolbenschieberventil mit einem ersten Kolben 31 und einem zweiten Kolben 32, die parallel zueinan­ der angeordnet und senkrecht zu der Hauptachse 40 beweglich sind. Dem ersten Kolben 31 ist ein erster Signaleingang 4 und ein erster Signalausgang 37 zugeordnet. Dem zweiten Kolben 32 ist ein zweiter Signaleingang 5 und ein zweiter Signalausgang 38 zugeordnet. Die beiden parallel zueinander angeordneten Kolben 31, 32 haben einen parallel zu der Hauptachse 40 ver­ laufenden Druckkanal 33. Bei einer Verschiebung der Kolben 31, 32 kann der Druckkanal 33 auf die Hauptachse 40 verschoben werden, so daß der Druckkanal 33 die Druckeingangsöffnung 34 mit dem Drucksteuerauslaß 6 so verbindet, daß zwischen der Druckeingangsöffnung 34 und dem Drucksteuerauslaß 6 ein Fluid strömen kann. Jeder der Signalausgänge 37, 38 ist mit einer Kontrollsignalleitung 30 verbunden, wodurch die Stellung der Kolben 31, 32 beispielsweise in einer Warte der Kernkraftan­ lage überwacht werden kann. An den ersten Signaleingang 4 ist eine erste Signalleitung 10 und an den zweiten Signaleingang 5 eine zweite Signalleitung 11 angeschlossen. Von jeder Sig­ nalleitung 10, 11 zweigt eine Druckleitung 43 ab, welche zusammengeführt in ein Absperrventil 18 münden, welches seinerseits mit der Druckeingangsöffnung 34 verbunden ist. Die Signalleitungen 10, 11 sind über eine jeweilige Kupplung 17 in den Reaktor-Druckbehälter 12 hineingeführt. Innerhalb des Reaktor-Druckbehälters 12 sind die Signalleitungen 10, 11 verschlossen und in der Nähe des Reaktorkerns 13 angeordnet. Die Signalleitungen 10, 11 weisen in der Nähe des Reaktorkerns 13 an ihren jeweiligen Enden Leitungsöffnungen 16 auf, die durch eine Schmelzlot-Dichtung 15 verschlossen sind. Die Schmelzlot-Dichtung 15 kann beispielsweise aus einer Metall­ kugel, die in einem aufschmelzbaren Lot dichtend eingebettet ist, bestehen.

Bei einer störbedingten Temperaturerhöhung des Reaktorkerns 13 und damit eines Temperatur- und Druckanstiegs des Mediums 19 schmilzt die Dichtung 15 auf und die Leitungsöffnungen 16 werden freigegeben. Dadurch strömt das Medium 19 durch die Signalleitungen 10, 11 zu der Ansteuerarmatur 3, wo infolge des Mediums 19 an den Signaleingängen 4, 5 ein Drucksignal anliegt. Durch das Drucksignal werden die Kolben 31 und 32 so verschoben, daß der Druckkanal 33 die Druckeingangsöffnungen 34 mit dem Drucksteuerauslaß 6 verbindet. Über die Drucklei­ tungen 43 strömt Medium 19 in die Druckeingangsöffnung 34 durch den Druckkanal 33 hindurch und über den Drucksteuer­ auslaß 6 in das Druckgefäß 36 hinein. Dort baut sich durch das einströmende Medium 19 mit einer Zeitverzögerung ein Druck auf, der nach einer gewissen Zeit den Grenzdruck der Berstscheibe 39 erreicht. Bei Überschreiten des Grenzdruckes birst die Berstscheibe 39 und das Medium 19 strömt über den Drucksteuereinlaß 22 in den Drucksteuerbereich 42 des Ventils 2 ein. Das Medium 19 übt in dem Drucksteuerbereich 42 einen Druck auf den Ventilkolben 25 auf, wodurch dieser sich in der gezeigten Pfeilrichtung entlang der Ventilachse 29 bewegt. Der mit dem Ventilkolben 25 über die Kolbenstange 41 verbun­ dene Ventilstößel 23 gibt somit die Durchlaßöffnung 20 frei und nimmt die gestrichelt gezeichnete Position ein. Nach Öff­ nung der Durchlaßöffnung 20 strömt das Medium 19 durch den Strömungskanal 21 aus dem Ventilausgang 28 hinaus und in einen nicht dargestellten Abblasebehälter hinein. Dadurch findet eine Druckentlastung des Kernreaktor-Druckbehälters 12 statt. Diese erfolgt eigenmedium-betätigt und vollständig passiv. Über die Stellung der Kolben 31, 32 wird ein Kontroll­ signal über die Kontrollsignalleitungen 30, beispielsweise an eine Warte der Kernkraftanlage, übertragen. Das Verfahren ist redundant ausgeführt, da der Druckkanal 33 nur dann die Druckeingangsöffnung 34 mit dem Drucksteuerauslaß 6 verbin­ det, wenn beide Kolben 31, 32 gleichzeitig bewegt werden und somit auch gleichzeitig an den Signaleingängen 4, 5 ein Druck­ signal anliegt. Beispielsweise können die Signalleitungen 10, 11 gleichzeitig öffnen und somit zeitgleich ein Drucksig­ nal an die Signaleingänge 4, 5 leiten oder eine Signalleitung 10, 11 öffnet zeitlich vor der anderen Signalleitung 11, 10, so daß erst nach Öffnen der anderen Signalleitung 11, 10 an bei­ den Signaleingängen 4, 5 gleichzeitig ein Signal anliegt. Eine Öffnung, d. h. eine Fehlauslösung, einer einzigen Signallei­ tung 10, 11 im Inneren des Reaktor-Druckbehälters 12 führt somit keinesfalls zu einer Fehlauslösung und einer uner­ wünschten Druckentlastung des Reaktor-Druckbehälters 12. Weiterhin kann automatisch oder manuell über das motorgesteu­ erte Absperrventil 18 ein Einströmen von Medium 19 in die Druckeingangsöffnung 34 und damit ein Öffnen des drucksteuer­ baren Ventils 2 unterbunden werden.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Druckent­ lastungssystem eine redundante und eigenmedium-betätigbare Ansteuerarmatur aufweist, durch die eine Fehlauslösung und damit eine unerwünschten Druckentlastung eines Druckbehälters weitgehend ausgeschlossen werden kann. Zusätzlich enthält die Ansteuerarmatur die Möglichkeit einer zeitverzögerten Über­ tragung eines Drucksignals, wodurch eine Zeitspanne ver­ bleibt, in der erforderlichenfalls manuell oder automatisch eine Druckentlastung unterbunden werden kann. Weiterhin gibt die Erfindung ein redundantes Verfahren zur Druckentlastung eines Druckbehälters an.

Claims (14)

1. Druckentlastungssystem (1) mit einem drucksteuerbaren Ventil (2), welches einen Drucksteuereinlaß (22) und einen Strömungskanal (21) für ein Fluid aufweist, der in Abhängig­ keit von einem an dem Drucksteuereinlaß (22) aufgebrachten Druck geöffnet oder versperrt ist, und mit einer Ansteuer­ armatur (3), welche zumindest zwei Signaleingänge (4, 5) und einen Drucksteuerauslaß (6) aufweist, der mit dem Druck­ steuereinlaß (22) in Verbindung steht, wobei bei gleich­ zeitigem Anliegen jeweiliger Signale an den Signaleingängen (4, 5) unmittelbar durch das in den Strömungskanal (21) führbare Fluid ein Drucksignal an dem Drucksteuerauslaß (6) erzeugt und an den Drucksteuereinlaß (22) geleitet wird.

2. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 1, bei dem durch das in dem Strömungskanal (21) führbare Fluid auf das Ventil (2) eine Kraft in die den Strömungskanal (21) versperrende Richtung ausübbar ist.

3. Druckentlastungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem jeder Signaleingang (4, 5) ein Drucksignaleingang ist.

4. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 3, bei dem die Ansteuerarmatur (3) ein Kolbenschieberventil ist, wobei jedem Signaleingang (4, 5) ein Kolben (31, 32) zugeordnet ist und die Kolben (31, 32) bei gleichzeitigem Anliegen eines Drucksignals an den zugeordneten Signaleingängen (4, 5) einen Druckkanal (33) zwischen einer Druckeingangsöffnung (34) der Ansteuer­ armatur (3) und dem Drucksteuerauslaß (6) freigeben.

5. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 4, bei dem zumin­ dest ein Signaleingang (4, 5) mit der Druckeingangsöffnung (34) verbunden ist.

6. Druckentlastungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen Drucksteuerauslaß (6) und Druck­ steuereinlaß (22) ein Druckverzögerungsglied (35) vorgesehen ist.

7. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 6, bei dem das Druckverzögerungsglied (35) ein Druckgefäß (36) mit einer Berstscheibe (39) ist, welche das Druckgefäß (36) zu dem Drucksteuereinlaß (22) hin verschließt.

8. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 7, bei dem die Berstscheibe (39) bei einem Druck oberhalb von etwa 1 MPa, insbesondere bei etwa 2 MPa, birst.

9. Druckentlastungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedem Signaleingang (4, 5) ein Signalaus­ gang (37, 38) zugeordnet ist, an welchem bei Anliegen eines Signals an dem zugeordneten Signaleingang (4, 5) ein Kontroll­ signal erzeugt wird.

10. Druckentlastungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ventil (2) bis zu einem an dem Druck­ steuereinlaß (22) anliegenden Grenzdruck verschlossen und bei einem höheren Druck für eine Druckentlastung geöffnet ist.

11. Druckentlastungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an jedem Signaleingang (4, 5) eine Signal­ leitung (10, 11) angeschlossen ist, die in einen Druckbehälter (12) hineingeführt ist.

12. Druckentlastungssystem (1) nach Anspruch 11, bei dem jede Signalleitung (10, 11) eine Druckleitung ist, die innerhalb des Druckbehälters (12) mit einer Schmelzlot-Absperrung (13) verschlossen ist, welche oberhalb einer Grenztemperatur auf­ schmilzt und die Signalleitung (10, 11) öffnet.

13. Druckentlastungssystem (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem das Ventil (2) an einen Reaktor-Druckbehäl­ ter (12) einer Kernkraftanlage oder an eine Hauptkühlmittel­ leitung (14) der Kernkraftanlage angeschlossen ist und jede Signalleitung (4, 5) in den Reaktor-Druckbehälter (12), ins­ besondere zentrumsnah, eingeführt ist.

14. Verfahren zur Druckentlastung eines mit einem Medium befüllten Druckbehälters (12), bei dem

• a) ein eine Druckentlastung erfordender physikalischer Zustand des Mediums dadurch erkannt wird, daß an zumindest zwei Signaleingängen (4, 5) einer Ansteuer­ armatur (3) gleichzeitig ein jeweiliges den physika­ lischen Zustand charakterisierendes Signal anliegt,
• b) bei Erkennen des Zustandes von der Ansteuerarmatur (3) ein unmittelbar von dem Medium erzeugtes Drucksignal an ein drucksteuerbares Ventil (2) geleitet wird und
• c) das drucksteuerbare Ventil (2) infolge des Drucksignals einen Strömungskanal (21) für das Medium zur Druckent­ lastung freigibt.