DE6607958U - Druckhalter fuer kernreaktoranlagen. - Google Patents

Description

P.A.379 007-8.7.67

_Ll7. JuiS J967

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den _

Werner-von-Siemens-Str.

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Druckhalter fir Kernreaktoranlagen

Die vorliegende Erfincung bezieht sich auf einen Druckhalter für Kernreaktoranlageji, bestehend aus einem teilweise mit Wasser Druckkessel, darin eingesetzten wahlweise zu- und ab-

schaltbaren elektrischen Heizelementen sowie Sprühdüsen zur regelbaren Kondensation des erzeugten Dampfes. Solche Druckhalter sind weiterhin in an sich bekannter Weise mit Abblaseventilen zum Abblasen von Dampf, wenn die Wirkung der Sprühung nicht mehr ausreicht, versehen.

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In Figur 1 ist ein derartiger !Druckhalter in Verbindung mit den wesentlichsten Teilen einer Kernreaktoranlage schematisch dargestellt. Der Reaktor selbst befindet sich innerhalb des Druckkessels 1· Über die Leitung 3 wird kaltes Speisewasser zu- und über die Leitung 2 heißes Druckwasser abgeführt. Dieser Kühlwasserkreislauf schließt ,sich über den Wärmetauscher 5 und die Pumpe 7. Da ein Sieden des Wassers innerhalb des Druckgefäßes ¹, also des Reaktors, unter allen Umständen vermieden werden muß, ist es nötig, einen entsprechend hohen Druck aufzubringen. -Dies geschieht mit Hilfe des Druckhalters 4, der mit der heißen Seite 2 der Kühlwasserleitung direkt in Verbindung steht» Durch teilweises Verdampfen des »»assers sit Hilf© elektrischer Keiz^ elemente 42 baut sich in diesem Druckkessel ein einstellbarer Dampfdruck auf, der sich dem ganzen übrigen System mitteilt und darin somit ein Sieden mit Sicherheit vermeidet- In diesem schema tisch dargestellten Kühlmittelkreislauf sind lediglich noch auf der Sekundärseite die Turbine 6 mit dem angeschlossenen. Generator zu erwähnen, die mit dem im Wärmetauscher 5 gebildeten Dampf betrieben wird.

Bei der Ausbildung derartiger Druckhalter muß dafür Sorge getragen werden, daß die elektrischen Heizelemente stets vom Wasser bedeckt sind. Sie werden daher üblicherweise, wie in der Figur ¹ dargestellt, nur in der untersten Zone des Druckhalters angeordnet. Mit größer werdenden Reaktorleistungen werden aber immer größere Anforderungen an die Druckhalterleistung gestellt_s die normalerweise nur durch eine entsprechende Vergrößerung des

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Druckhalterkessels und entsprechender Vermehrung der elektrischen Heizelemente erfüllt werden kann. Damit ist aber eine höchst unerwünschte Verteuerung des Druckhalterkessels verbunden, ganz abgesehen von dem damit sich bildenden toten Raum, der nicht praktisch, genutzt werden kann.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden. Nach dieser sind die Heizelemente über die ganze maximale Wasserstandshöhe verteilt im Druckkessel eingebaut, jedoch nur bis zur Höhe des jeweiligen Wasserstandes einschaltbar. D.h. in einen Druckkessel üblicher Abmessungen werden Heizelemente bis zur Höhe des maximalen Wasserstandes eingesetzt, wobei dafür Sorge getragen wird, daß immer nur jene Heizelemente einschaltbar sind, die sich unterhalb des jeweiligen Wasserspiegels befinden. Diese Anordnung hat nicht nur den Vorteil, daß mit herkömmlichen Druckkesselgrößen gearbeitet- werden kann, vl«!= mehr ergibt sich infolge der verhältnismäßig kleinen Wasserffienge eine sehr rasche Dampfbildungsmöglichkeit, was für die Druckregelung großer Reaktoren von besonderer Bedeutung ist.

Bei Druckhaltern herkömmlicher Bauart war praktisch ein Troekengeiien der Heizelemente aufgrund ihrer Anordnung am tiefsten Prunkt des Druckhalters unmöglich. Bei dem durch die vorliegende Erfindung vorgeschalgenen Aufbau des Druckhalters - die beheizten Heizelemente erstrecken sich jeweils bis dicht unter die Wasseroberfläche — sind Sicherungsmaßnahmen notwendig, um das Trocken— gehen einzelner Heizelemente mit Sicherheit zu vermeiden. Es

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sind für diese Sicheiung zwei Einrichtungen vorgesehen, damit beim Nichtfunktionieren der einen wenigstens die andere anspricht und damit einer Zerstörung von Heizelementen mit Sicherheit vorgebeugt wird.

Die Figuren 2 und 3 zeigen einen derartigen Druckhalter mit diesen Sicherungsvorrichtungen, wobei die Figur 2 einen Längsschnitt und die Figur 3 einen Querschnitt in Höhe der Linie III-III von Figur 2 darstellt. Der Druckhalter 4 besteht aus dem Druckkessel 41 sowie den Heizelementen 42, die in einzelnen Etagen, a, b, c usw. z.B. radial zur Achse des Druckhalterkessels angeordnet sind. Der maximale Wasserspiegel ist mit 45 gekennzeichnet. Iin Dampf raum des Kessels sind eine oder mehrere Düsen 46 angeordnet, die gemäß Figur 1 mit der Kühlwasserzuführungsleitung 3 in regelbarer "weise in Verbindung stehen. Jede einzelne Etage von Heizelementen 42a bzw, 42b usw. ist, wie in Figur 3 schema tisch dargestellt, gesiainsasi eisseihalfbar- Zur Sicherung der Heizelemente vor dem Trockengehen ist eine WassefstandsmeEeinrlchtung vorgesehen» bestehend z.B. aus dem nicht— magnetischen Rohr £3> in dem ein Ejägnetiseluer Schwimmer entsprechend der Wasserhöhe des Druckhalters frei nach oöen öder asten bewegt wird. Außerhalb dieses Rohres 43 ist eine Meßeinrichtung 44 angeordnet, die beispielsweise aus magnetisch "bewegbaren Kontakten besteht. Die Zahl dieser Kontakte entspricht der Anzahl der Ebenen der Heizelemente und ist diesen auch räumlich in entsprechender Weise zugeordnet. Diese durch die Magnetschwimmer hetätigbaren Kontakte sorgen für eine Unter-

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brechung der Stromzuführungsleitungen 80 für die Heizelemente der zugehörigen Ebene mit Hilfe der Kontakte 81, im dargestellten Falle des Kontaktes 8la für die Heizelementebene 42a. Dieser Schaltkontakt 81a muß selbstverständlich in an. sich bekannter Weise mit einer Selb-sthalteeinriehiusg versehen sein, wenn z.B. der Schwimmer tiefer sinkt und ebenfalls die nächste Heizelementebene abschaltet. Sollte diese Einrichtung aus irgendeinem Grunde einmal nicht richtig funktionieren, so sorgt gemäß Figur eine Hilfseinrichtung dafür., daß dennoch die Stroazuführungslei- ^tung 80 unterbrochen wird. Diese Hilfseinrichtung besteht aus z.B. zwei gegeneinander geschalteten Thermoelementen 83, die einmal die Temperatur der Kesselwandung und zum anderen die Temperatur der äußeren oder inneren Teile des Heizelementes messen. Solange die Heizelementebene von Wasser bedeckt ist, •wird an diesen beiden MeSpuhkten ein bestimmter Temperaturunterschied vorhanden sein. Bies ändert sich 3«άννΐϊ sofort, wenn asr Wasserspiegel unterleib diese Heiselesenfeebene abzusinken beginne- Der dann auftretende größere Temperatur- und damit Spannungsunterschied an den Thermoelementen wird mit Hilfe eines Verstärkers 84 zur Unterbrechung der Kontaktbrücke 82a und da- \ ait der Stroisversorgüngsieitung 8 ausgenützt. Auch in diesem

Falle ist in äem Verstärker 84 eine Einrichtung zur Selbstaalterung vorgesehen-Selbstverständlich wird der Schaltzustand der Energieversorgungsleitung 8 auf einem Anzeigegerät sichtbar gemacht, das hier nicht näher dargestellt ist. Beim Wiederansteigen des Wassers im Druck—

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halterbehälter sprechen die Magnetschalter der einzelnen Heizelementebenen ein zweites Mal an und machen damit die Unterbrechung der betreffenden Energieversorgungsleitung 8 wieder rückgängig. Gleichzeitig wird damit auch die Selbsthalterung der thermischen Heizelementüfcerwachung wieder unterbrochen, so daß die betreffer.de Heic· lementebene nunmehr wieder einschaltbar ist. Diese Einschaltung hängt natürlich nicht von der Wasser-Standshöhe ab, sondern lediglich von den regeltechnischen Bedürfnissen der gesamten Reaktoranlage.

Selbstverständlich könnten noch andere Sicherheitseinrichtungen gegen eine irrtümliche Einschaltung nicht im Wasser eingetauchter elektrischer Heizelemente vorgesehen werden. Durch diesen Aufbau eines Druckhälters ist es somit möglich, bei gleichem Druckhaltevolumen im Vergleich zu dem bisherigen Stand der Technik eine wesentlich größere Anzahl von Heizelementen unterzubringen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Druckregeleigenschaften. Die kürzeren Druckregelzeiten werden insbesondere dadurch ermöglicht, daß dicht unterhalb der Wasseroberfläche - wo das Wasser sicher die höchste Temperatur hat - geheizt wira una der Dampf sofort in den Dampfraum oberhalb des Wasserspiegels Ab gelangt.

3 Patentansprüche
; Figuren

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Claims (1)

1. leue Schutzansprüche

   1. Druckhalter für Kernreaktoranlagen, bestehend aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Druckkessel, darin eingesetzten wahlweise zu— und abschaltbaren elektrischen Heizelementen sowie Sprühdüsen zur regelbaren Kondensation des erzeugten Dampfes, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente über die ganze maximale Wasserstandshöhe verteilt im Druckkessel eingebaut und jeweils bis zur Höhe des jeweiligen Wasserstandes einschaltbar sind.

   2. Druckhalter naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   in einem zum Druckkessel (41) parallelen Wasserstandsrohr (43) ein magnetischer Wasserstandsmesser (44) zur stufenweisen Zu- und Abschaltung der Heizelemente (42) angeordnet ist.

   3. Druckhalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kesselwandung (41) und den Heizelementen (42) Vergleichs thermo elemente (83) zur zusätzlichen Unterbrechung der Stromzuführungen angeordnet sind.

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