DE69511859T2

DE69511859T2 - Siebvorrichtung zum filtrieren von wasser für ein notkühlsystem in einem kernkraftwerk

Info

Publication number: DE69511859T2
Application number: DE69511859T
Authority: DE
Inventors: Mats Henriksson
Original assignee: Vattenfall AB
Current assignee: Vattenfall AB
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 2000-01-20
Anticipated expiration: 2015-04-12
Also published as: DE69511859D1; JPH10500775A; ES2138739T3; EP0759801B1; SE9401770L; FI964618A0; EP0759801A1; US5539790A; WO1995032043A1; SE502761C2; AU2581395A; SE9401770D0; FI964618A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung zum Filtern von Flüssigkeit. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Siebvorrichtung zum Filtern von Wasser für ein Notfallkühlsystem in einer Kernreaktoranlage:

Hintergrund der Erfindung

Derartige Kernreaktoranlagen umfassen einen Reaktor, der in einer Sicherheitshüllenzone angeordnet ist, deren unterer Teil ein Wasserbassin bildet. Die Siebvorrichtung wird üblicherweise in dem Bassin verwendet und dient zum Filtern von Wasser, welches, falls erforderlich, aus dem Bassin entnommen und Düsen zugeführt wird, die in dem Notfallkühlsystem verwendet werden, um einen Reaktorkern im Fall eines nicht akzeptablen Temperaturanstiegs abzukühlen.
Allgemein gesagt umfaßt die Siebvorrichtung ein Gehäuse oder Rohr mit einem Hohlraum und eine oder mehrere perforierte oder durchbrochene Siebwände, durch welche Wasser von der Außenseite der Einheit in die Kammer oder den Hohlraum des Gehäuses fließen bzw. strömen kann. Geeignete Mittel sind mit dem Siebgehäuse verbunden, um zum Innern des Gehäuses Spülwasser bereitzustellen, um, falls erforderlich, die Siebwand rückzuspülen oder zu reinigen. Dies wird erzielt, indem das Spülwasser von der Innenseite der Einheit zu seiner Außenseite geleitet wird, wodurch jegliches Filtrat entfernt wird, das auf der Außenseite der Siebwand sich angesetzt hat.

Stand der Technik

Bekannte Mittel zum Rückspülen oder Rückwaschen von Siebgehäusen in Wassersiebvorrichtungen des vorstehend genannten Typs beruhen auf der Verwendung von Pumpen. In diesen Fällen kann reines Spülwasser durch mehr oder weniger grobe Leitungen oder Rohre in das Innere gepumpt werden, wenn ein Faser- oder Filtratniederschlag auf der Gehäuseaußenseite entfernt werden soll.
Ein Nachteil der Verwendung von Pumpen besteht darin, daß ein Rückspülvorgang eine lange Zeitdauer zur Ausführung benötigt. ' Dieses trifft insbesondere zu, wenn Faserniederschläge auf der Außenseite des Gehäuses eine ringförmige kontinuierliche Matte bilden, die nur unter äußerst großen Schwierigkeiten von der Außenseite des Siebgehäuses entfernt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Pumpvorgang normalerweise relativ grobe Leitungen erfordert und damit hche Kosten anfallen und Platzbedarf erforderlich ist, um eine akzeptable Wasserströmung zu Rückspülzwecken bereitzustellen. Derartige grobe oder schwere Leitungen sind insbesondere unerwünscht, wenn sie durch die Reaktorhülle geführt werden müssen, die ein Wasserbassin begrenzt, in welchem das Siebgehäuse angebracht ist.
Die WO-A-9413384 beschreibt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile bekannter Siebvorrichtungen der vorstehend erläuterten Art zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen verbesserten Aufbau mit einem perforierten Siebgehäuse hat, das sehr rasch und problemlos rückgespült werden kann. Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die lediglich einfache Leitungen relativ dünner Abmessungen erfordert. Diese Aufgaben werden durch die im Anspruch 1 festgelegten Merkmale gelöst.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Siebvorrichtung ein Siebgehäuse, das mit zumindest einem äußeren Flügel versehen ist, wodurch jegliches abgeschiedenes Material auf der Außenseite des Gehäuses in zumindest zwei getrennte Abschnitte geteilt wird, wodurch die Entfernung von abgeschiedenem Material beim Rückspülen erleichtert wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfaßt die vorstehend genannte Siebvorrichtung Dreherzeugungsmittel, die in einem Bereich zwischen dem Sammeltank und dem Siebgehäuse angebracht und dazu ausgelegt sind, dem Wasser eine Drehbewegung zu erteilen, welches in das Gehäuse von dem Sammeltank zuströmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, demnach ein Sammeltank in einer Reaktorsicherheitshüllenzone angeordnet ist;
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt einer Dreherzeugungseinrichtung in dem Bereich zwischen dem Sammeltank und einem Siebgehäuse;
Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2, und
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Dreherzeugungseinrichtung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 allgemein eine Wand, die in der Praxis zylindrische Form hat und eine Sicherheitshüllenzone für einen typischen Kernreaktor (nicht gezeigt) umgibt, der in einer Kernkraftanlage vorgesehen ist. Die Wand kann aus einer sehr dicken verstärkten Betonwand und einem leckdichten Futter aus Edelstahl bestehen, das auf die Innenseite der Wand aufgebracht ist. Der Bodenteil der Sicherheitshüllenzone bildet einen Bereich für ein Wasserbecken bzw. ein Wasserbassin, wobei die Wasseroberfläche durch die Bezugsziffer 2 bezeichnet ist. Auf einem Niveau unter der Wasseroberfläche sind mehrere Siebvorrichtungen angebracht, wobei eine derartige Vorrichtung mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet ist. Ein Hauptbestandteil einer derartigen Vorrichtung bildet das Gehäuse oder Rohr 4, das mit einer perforierten Mantelwand versehen ist, wobei die Perforationen oder Durchbrüche mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet sind. Die Wand 4 ist auf ihrer Außenseite mit mehreren radial vorspringenden Flügeln oder Flanschen 5 versehen, die an ihr angebracht sind.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist jedes einzelne Siebgehäuse oder -rohr mit einer unteren Saugleitung 6 verbunden. Letztgenannte kann gemeinsam mit mehreren derartigen Gehäusen verbunden sein. Das Gehäuse 4 ist durch ein geeignetes Mittel (nicht gezeigt) relativ eng zur Innenseite der Sicherheitshüllenwand 1 angebracht.
Wasser vom unteren Niveau des Sicherheitshüllenbassins kann in den inneren Hohlraum oder die Kammer des Gehäuses gesaugt bzw. eingetragen und daraufhin durch eine Saugleitung zu einem Notfallkühlsystem gefördert werden, wobei letzteres typischerweise Düsen, Sprinkler oder dergleichen verwendet, die in der Nähe oder am oberen Abschnitt der Sicherheitshülle angebracht sind. Falls erforderlich, kann der Reaktorkern deshalb über ein derartiges System mit gesprinkeltem Wasser versorgt werden.
Der vorstehend genannte Aufbau und seine bis zu diesem Punkt angeführten Merkmale stellen ein herkömmliches System dar. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist das Siebgehäuse oder - rohr 4 jedoch mit einem Sammeltank oder -behälter 7 verbunden, um Wasser zurückzuhalten und zu bevorraten. Der Tank 7 ist, wie schematisch durch die Linie 8 gezeigt, mit einer (nicht gezeigten) Druckgasquelle verbunden, wobei die Leitung 8 ein Ventil 9 enthält. Auf diese Weise kann dem Tank 7 ein gasförmiges Druckfluid zugeführt werden, um Wasser in den Hohlraum des Siebgehäuses 4 vorübergehend freizugeben oder einzuspritzen. Typischerweise kann die Leitung 8 eine relativ dünne Rohrleitung sein, die mit dem EIN/AUS-Ventil 9 versehen ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, durchsetzt das Rohr oder die Leitung 8 die Betonwand 1, welche den Sicherheitshüllenbereich bildet, während die Druckgasquelle außerhalb der Sicherheitshüllenwand angeordnet ist. Die Druckgasquelle kann vom beliebigen herkömmlichen Typ sein; beispielsweise kann eine einfache Gasflasche oder ein Kompressor mit einer geeigneten Gasbevorratungszone zu diesem Zweck verwendet werden. Ein typisches gasförmi ges Fluid, das eingesetzt werden kann, umfaßt beispielsweise Stickstoff, obwohl andere Gase, wie etwa Atmosphärenluft ebenfalls genutzt werden können.
Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Öffnung in der Wand des Tanks 7, welche typischerweise aus beispielsweise einer Metallplatte hergestellt ist. Bevorzugt ist die Öffnung 10 im oberen Bereich oder der Oberseite 7' des Tanks vorgesehen. Um zu verhindern, daß große Gasvolumina in relativ kurzer Zeitdauer austreten, hat die Öffnung 10 einen relativ kleinen Durchmesser von etwa 1 bis 5 mm (bevorzugt 2 bis 3 mm). Durch diese Maßnahmen ist es ausschließlich möglich, das Gas aus dem Tank über lange Zeitperioden für ein gegebenes Gasvolumen langsam freizugeben. Obwohl der Einfachheit halber eine einzige Öffnung 10 gezeigt ist, versteht es sich, daß zwei oder mehrere Öffnungen in der Praxis verwendet werden können. Die Arbeitsweise der Siebvorrichtung in Fig. 1 wird nunmehr erläutert: Unter normalen Bedingungen wird der Tank 7 mit Wasser von dem umgebenden Wasserbassin in der Sicherheitshüllenzone gefüllt. Wasser für das Notfallkühlsystem kann in das Innere des Sicherheitshüllengehäuses gesaugt und zu den Düsen oder Sprinklern des Notfallsystems durch die Saugleitung 6 übertragen oder gefördert werden. Unter diesen Bedingungen würde das Ventil 9 in der Gasüberführungsleitung 8 sich in geschlossenem Zustand befinden.
Nach einer Zeitdauer, in welcher Wasser durch die Öffnungen oder Löcher 11 des Gehäuses 4 hindurchtritt, besteht die Gefahr, daß die Öffnungen aufgrund der Tatsache zugesetzt oder verstopft werden, daß Fasern oder andere Fremdstoffe sich auf der Außenseite der Gehäusewand ansammeln und eine Matte aus derartigem Material oder Fasern bilden. Wenn dies stattfindet, ist ein Rückspülen der Einheit erforderlich, und es wird typischerweise durchgeführt, indem das Ventil 9 derart geöffnet wird, daß das Druckgas in den Tank 7 strömen kann und das Wasser von dem Tank in das Innere des Hohlraums oder der Kammer des Siebgehäuses 4 freigibt oder austreibt.
In der vorstehend erläuterten Weise strömt das Wasser innerhalb des Siebgehäuses 4 nach außen durch die Perforationen 11 der Mantelwand, wodurch die die Wand abdeckende Fasermatte entfernt wird. Diese Fasermattenentfernung wird durch die Anwesenheit der radial vorstehenden Flügel 5 deutlich erleichtert, welche die Matte in Abschnitte unterteilen, von denen jeder dadurch problemlos vom Wandäußeren entfernt werden kann. Dieser Rückspülvorgang kann insgesamt im Zeitraum weniger Sekunden ausgeführt werden, weil das Druckgas das Wasser aus dem Tank 7 rasch austreibt und in das Gehäuse 4 sowie durch die Öffnungen der Siebwand drängt. Aus diesem Grund ergibt sich, daß es nicht erforderlich ist, den normalen Pumpenbetrieb zu unterbrechen, der normalerweise Wasser in die Leitung 6 saugt.
Sobald der Rückspülvorgang beendet ist, wird das Absperrventil 9 derart geschlossen, daß der Tank 7 mit Wasser aus dem Bassin erneut gefüllt wird. Dieses automatische Neufüllen wird durch die Öffnung(en) 10 in der Oberseite des Tanks ausgeführt, was einen Austrag des verbleibenden Gases aus dem Tank ermöglicht. Mit anderen Worten vermag Wasser aus dem Siebgehäuse langsam aufwärts in den Tank zu eben dem Zeitpunkt zu strömen, wenn das Gas durch die Öffnungen 10 nacheinander ausgetragen wird.
In einer in Fig. 2 bis 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist eine Dreherzeugungseinrichtung 12 in den Bereich zwischen dem Tank 7 und dem Siebgehäuse bzw. dem Rohr 4 vorgesehen. Die Dreherzeugungseinrichtung 12 kann einen konischen Körper 13 umfassen, der zentral im Rohr 4 angeordnet ist und mehrere gekrümmte Schaufeln 14, die auf der Außenseite des Körpers 13 befestigt sind. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der obere Abschnitt 14' jeder Schaufel 14 planar bzw. eben und erstreckt sich parallel zu dem axialen Wasserstrom vom Tank 7 zum Gehäuse 4, während der verbleibende Hauptabschnitt 14" unter dem Abschnitt 14' gekrümmt ist und sich unter einem Winkel relativ zum Abschnitt 14' erstreckt. Es wird auch bemerkt, daß die Ausführungsform von Fig. 2 im Vergleich zur Ausführungsform von Fig. 1 insofern modifiziert ist, als ein Rohrabschnitt 15, welcher das Gehäuserohr 4 mit dem konischen Bodenabschnitt 7" des Sammeltanks 7 verbindet, im Vergleich zu dem Rohr 4 einen verringerten Durchmesser aufweist. Dieser durchmesserverringerte Abschnitt 15 geht in einen weiteren konischen Abschnitt 4' über, welcher den Körper 13 an der Oberseite des Rohrs 4 umgibt. Den ringförmigen Raum zwischen der Außenseite des konischen Körpers 13 und der Innenseite des Rohrabschnitts 14 durchsetzendes Wasser wird in Drehung und in eine axiale Bewegung versetzt. Das Ergebnis ist, daß das Wasser, wenn es in das Rohr 4 zuströmt, die Neigung hat, gleichmäßig auf der Innenseite des Rohrs verteilt zu werden. Es wird bemerkt, daß ein bestimmter Abstand zwischen dem Bodenteil des Körpers 13 und den oberen Löchern in dem Satz von Löchern 11 in der Rohrwand vorgesehen ist. Das sich drehende Wasser wird demnach gleichmäßig verteilt, wenn es die Löcher erreicht, um ein starkes gleichmäßiges Ausströmen von Wasser durch die Löcher sicherzustellen.
Aus der vorstehenden Beschreibung erschließen sich die Vorteile der Erfindung. Aufgrund der Tatsache, daß das Rückspülen während einer extrem kurzen Zeitdauer durchgeführt werden kann, muß das reguläre Saugen von Wasser in die Leitung 6 nicht unterbrochen werden. Die notwendige Rohrverbindung in Form der Gasrohrleitung 8 kann außerdem mit sehr dünnen Abmessungen (im Vergleich zu der schweren bzw. dickwandigen Wasserleitung 6) ausgeführt werden. Dies erleichtert das Verlegen der Rohrleitung 8 durch die Sicherheitshüllenwand 1.

Claims

1. Siebvorrichtung zum Filtern von Wasser für ein Notfallkühlsystem einer Kernkraftanlage, die einen Reaktor in einer Sicherheitshülle (1) aufweist, wobei der untere Teil der Sicherheitshülle ein Becken zum Rückhalten von Wasser bildet, und wobei die Siebvorrichtung in dem Wasserbecken angeordnet und dazu ausgelegt ist, Wasser zu filtern, wobei die Siebvorrichtung ein Gehäuse (4) mit einem Hohlraum oder einer Kammer und eine perforierte oder durchbrochene Siebwand aufweist, durch welche Wasser von der Außenseite in den Hohlraum fließen kann, wobei die Siebvorrichtung ihr zugeordnete Mittel zum Zuführen von Spülwasser zum Innern des Gehäuses aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wassersammeltank (7) umfaßt, welcher dem Hohlraum des Siebgehäuses (4) zugeordnet ist, und eine Druckgasquelle, von welcher Druckgas dem Sammeltank zugeführt werden kann, wobei das freigegebene Druckgas in der Lage ist, Wasser in dem Sammeltank austreten und zum Hohlraum des Siebgehäuses beim Reinigen der Siebwand austreten strömen zu lassen, daß der Sammeltank (7) direkt mit dem Siebgehäuse (4) verbunden ist, das in dem Wasserbecken der Sicherheitshülle angebracht ist, wobei der Sammeltank zumindest eine Öffnung (10) aufweist, die in die Umgebung mündet, damit Wasser den Tank ausgehend von der Umgebung des Tanks in dem Wasserbecken der Sicherheitshülle füllen kann, und daß der Sammeltank (7) mit der Druckgasquelle durch eine Leitung (8) verbunden ist, die eine Verschlußeinrichtung (9) umfaßt, wobei die Leitung (8) dazu ausgelegt ist, sich durch eine Wand der Sicherheitshülle zu erstrecken.

2. Siebvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Siebgehäuse (1) mit zumindest einem äußeren Flügel (5) versehen ist, durch welchen jegliches abgeschiedene Material auf der Außenseite des Gehäuses in zumindest zwei getrennte Abschnitte unterteilt wird, wodurch die Entfernung des abgeschiedenen Materials beim Rückspülen erleichtert wird.

3. Siebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung eine dreherzeugende Einrichtung (12) aufweist, die in einem Bereich zwischen dem Sammeltank (7) und dem Siebgehäuse (4) angebracht und dazu ausgelegt ist, dem Wasser, welches in das Gehäuse ausgehend vom Sammeltank zuströmt, eine Drehbewegung zu erteilen.