FI106820B - Laite syttyvän vety-ilma -seoksen polttamiseksi kontrolloidusti ydinteknisessä laitoksessa - Google Patents

Description

106820

Laite syttyvän vety-ilma -seoksen polttamiseksi kontrolloidusti ydinteknisessä laitoksessa

Keksintö kohdistuu laitteeseen vety-ilma -seoksen 5 kontrolloiduksi polttamiseksi, joka sisältyy ydinteknisessä laitoksessa, etenkin ydinreaktorivoimalaitosten suoja-rakennuksissa, käytettävään kaasuseokseen, käsittäen vähintään yhden sytytyslähteen, johon on liitetty kipinäsy-tytin.

10 Vakavan onnettomuuden yhteydessä tai sen jälkeen voi kevytvesireaktorin suojarakennuksessa syntyä syttyvä vety-ilma -seos. "Vakavalla onnettomuudella" tarkoitetaan tällöin uudenaikaisissa kevytvesireaktoreissa erittäin epätodennäköistä ytimen sulamisonnettomuutta. Tämän esi-15 aste esiintyi TMI-onnettomuudessa 1979 Yhdysvalloissa. Reaktorin ytimen yläosassa syntynyt polttoaine-elementtien ylikuumeneminen saatiin pysähtymään, ja suuri määrä vety-kaasua (H2), joka yhdessä ilman kanssa oli sulkeutunut suojarakennukseen, pystyttiin poistamaan ilman että lähi-20 alueet olisivat olleet vaarassa. Kun tällainen kaasuseos syttyy kontrolloimatta vetypitoisuuden ollessa suuri, kohdistuu reaktorin suojarakennukseen räjähdyspaineen ja -lämpötilan johdosta suuri kuormitus. Ohjattu, ennenaikai- I f ."·. nen H2-ilma -seoksen sytytys vetypitoisuuden ollessa pieni • « 4 r. 25 minimoi tämän kuormituksen ja estää suojarakennusta tule- « 4 4 masta epätiiviiksi.

Ehdotuksia siitä, miten ei-toivottuja vetymääriä • · voidaan poistaa suojarakennuksesta, on tehty jo pitkään.

• · · ’·* Patenttijulkaisusta DE-OS 22 39 952:sta tunnetaan {ei la- 30 jin mukainen) laite, johon on sijoitettu uudestaankytkey- *·’*· tymislaite ("rekombinaattori") vedyn (H2) ja hapen (02) yh- » · · distämiseksi vedeksi suojarakennuksessa. Molemmat keske-nään reagoivat kaasut kuumennetaan sopivaan reaktiolämpö- ( c ... tilaan, joka on vähintään 620 °C, edullisesti 760 °C. Täl- 1 • · 5 lainen rekombinaattori vie verraten paljon tilaa.

2 106820 Tämän vuoksi on jo kehitetty tiiviimpi kaasunpolt-tojärjestelmä ydinreaktoreita varten, esimerkiksi patenttijulkaisun DE-OS 20 16 800:n mukaan, jota nimitetään "pistokepolttimeksi". Tällöin H2:a ja 02:a johdetaan sint-5 rattujen, huokoisten kuparilevyjen läpi, joiden läpi on vedetty jäähdytysputkia. Molemmat kaasut palavat näiden huokoisten kuparilevyjen pinnalla ja niiden sisällä. Vesijäähdytteinen "pistokepoltin" vaatii ainakin yhden syty-tyslähteen soveltuen etenkin kiehutusvesireaktoreilla toi-10 mivia laitoksia varten, joissa onnettomuustilanteen lisäksi myös jo normaalitoiminnan aikana vapautuu radiolyysin vaikutuksesta vetyä, joka täytyy poistaa.

Patenttijulkaisusta DE-PS 30 04 677 on tunnettua sijoittaa sytytyslaitteita kaikille alueille ydinreaktorin 15 suojarakennuksessa, joihin vetyä voi ilmestyä. Sytytys-laitteet on sijoitettu rasteriin, jonka hilaväli on riippuvainen siitä, miten suuressa vaarassa kukin alue on. Sytyttiminä käytetään tällöin hehku- ja sytytystulppia tai katalyyttisia sytyttimiä. Katalyyttiset sytyttimet likaan-20 tuvat, ja siksi on epävarmaa, toimivatko ne varmasti onnettomuustilanteessa. Hehku- ja sytytystulpat taas tarvitsevat kaapelia pitkin tapahtuvan energiansyötön, mikä ta-. : : pahtuu yleensä hätävirtasyötön kautta, joka taas saattaa olla epäkunnossa edellä mainitussa häiriötilanteessa.

( 25 Tämän keksinnön tehtävänä on kehittää edellä maini- tun tyyppistä laitetta siten, että suurella varmuudella estetään tilavuuksiltaan suurten syttyvien vety-ilma-seos-ten syntyminen. Keksinnön tehtävänä on myös aikaansaada • « · * * * * laitetta varten käyttövarma, painetiivis kori- ja kotelo-30 rakenne, johon sytytyslähde mukaan lukien energia-akku, * ’ laukaisuelementit ja sähköiset ja mekaaniset liitosjohdot * « · ’...· voidaan asettaa paineturvallisesti ja suurjännitelujasti.

....: EP-A1 0 289 907 (etuoikeus: 08.05.1987, julkaistu .···. 09.11.1988) kuvaa ja selittää laitetta vesijäähdytteisten *'* 3 5 ydinreaktorilaitosten suojarakennuksissa olevien syttyvien 3 106820 vety-ilma -seosten polttamiseksi käsittäen vähintään yhden sytytyslähteen, johon on liitetty kipinäsytytin sytytys-tapahtuman laukaisua varten, jolloin sytytyslähde on varustettu omavaraisella energia-akulla, ja jolloin onnetto-5 muustilanteessa, joka voi kestää pitkähkön ajanjakson, syntyy kipinäsytyttimessä sytytyskipinöitä, jotka toistuvat tämän ajanjakson aikana tietyin aikavälein.

DE-A1-37 05 193 (etuoikeus: 16.02.1987, julkaistu 25.08.1988) selittää samoin sytytysjärjestelmää vety-ilma 10 -seosten sytyttämiseksi, etenkin ydinvoimalaitoksissa sattuneissa onnettomuustilanteissa, jolloin sytytys laukeaa kipinän välityksellä, ja jolloin patenttivaatimuksen 7 mukaisesti ulkoista energiansyöttöä ei välttämättä tarvita, ja energianluovutuksen laukaisua sytytyksen aikaansaami-15 seksi ohjataan etenkin lämpötilasta riippuvasti.

Keksinnön mukaisesti ratkaistaan asetettu tehtävä edellä mainitun tyyppisen laitteen avulla seuraavien tunnusmerkkien välityksellä: a) sytytyslähde on varustettu omavaraisella ener- 20 gia-akulla, b) sytytystapahtuman laukaisemiseksi laite on varustettu vähintään yhdellä lämpötilasta riippuvasti käyn- y, nistyvällä laukaisuelementillä ja vähintään yhdellä toi- sella paineesta riippuvasti käynnistyvällä laukaisuelemen-25 tiliä, jolloin ensimmäinen laukaisuelementti on lämpöä * , johtavassa kosketuksessa ja toinen laukaisuelementti pai- ··♦ ·*·* netta siirtävässä kosketuksessa valvottavan kaasuseoksen « « « ♦ t ’···' kanssa, • 4 « ‘ c) molemmat laukaisuelementit on kytketty siten, 30 että vain toisen laukaisuelementin käynnistyessä aikaan- - saadaan energia-akun purkautuminen kipinäsytyttimeen, jol- ·’**: loin onnettomuustilanteessa, joka voi jatkua pitkään, ki- • · · pinäsytyttimessä syntyy sytytyskipinöitä, jotka toistuvat ,,, tämän ajanjakson kuluessa tietyin aikavälein. Edulliset « • « « • Il t t « « « I · t t 4 106820 vaihtoehtoiset suoritusmuodot sisältyvät patenttivaatimuksiin 2-14.

"Omavaraisella" ymmärretään tässä yhteydessä, että energia-akku ei tarvitse syöttöjohtoja - ei kaapeleita 5 eikä muita energiankuljetusjohtoja - joten tällöin ei enää ole riippuvuutta etäällä sijaitsevasta energia-akusta tai energialähteestä. Nämä on päinvastoin sijoitettu välittömästi sytytyslähteen läheisyyteen.

Edullisessa suoritusmuodossa energia-akku on suur-10 jännite-sytytysyksikön kuivaparisto tai kuivaparistojär-jestelmä käsittäen jousikuormitteisen tai elektronisen kytkimen kuivapariston virtapiirissä sekä suurjännitemo-duulin, varauskondensaattorin ja kipinäsytyttimen. Tätä elektronista tai jousikuormitteista kytkintä kutsuttakoon 15 jatkossa "laukaisukytkimeksi"; se käsittää vähintään kaksi toistensa kanssa rinnan kytkettyä kosketinta, jolloin toista kosketinta voidaan käyttää ainakin ensimmäisen lau-kaisuelementin anturilta, ja toista kosketinta ainakin toisen laukaisuelementin anturilta. Laukaisuelementti 20 koostuu vähintään yhdestä koskettimesta ja ainakin yhdestä sitä ohjaavasta anturista. Erityisen edullista on, jos laukaisukytkin käsittää toisen rinnan kytketyn koskettimen, joka voi olla kielikosketin, joka toimii samalla magneettikentästä riippuvaisena anturina. Ulkoa päin laittee-25 seen tuodun testimagneetin avulla tämä kielikosketin voidaan sulkea ja siten synnyttää keinotekoisesti kipinäka-tos, mikä toimii lisäksi todisteena myös sytytyslähteen *·;·1 kunnollisesta toiminnasta tai pariston vielä riittävästä • ( · *·1 ' varaustilasta. Paristona tai paristojärjestelynä käytetään 30 edullisen suoritusmuodon mukaisesti litium-kerääjää, joka toimii tyydyttävästi myös korkeissa, n. 200 °C:een, lämpö- • tiloissa, eli se toimii moitteettomasti n. 4-5 päivän ajan.

... Keksinnön etuna on etenkin se, että sen avulla *;1 35 laitteen korvautuvuutta ja käynnistyrnisvarmuutta saadaan · 106820 oleellisesti parannettua. Jos muodostuu syttyvä H2-ilma-seos, liittyy siihen lämpötilan nousu, paineennousu tai molemmat. Koska keksinnön mukainen laite käsittää vähintään kaksi laukaisuelementtiä, nimittäin lämpötilasta ja 5 paineesta riippuvasti reagoivat laukaisuelementit, varmistetaan, että ainakin yksi signaali johtaa sen laukaisuun. Se voi olla lämpötila- tai painesignaali. Lisäksi varmuus paranee laukaisuelementin vioittuessa. Keksinnön mukaisen laitteen jo sinänsä suurta varmuutta voidaan vielä paranit) taa siten, että laukaisuelementtiä kohden varataan vähintään kaksi anturia niihin kuuluvine koskettimineen, joten vähintään kaksi anturia reagoi toiseen fysikaaliseen suureeseen (etenkin lämpötilaan) ja vähintään kaksi muuta toisen laukaisuelementin anturia reagoi toiseen fysikaali-15 seen suureeseen (etenkin paineeseen). Tästä saadaan yksi-neljästä -laukaisuehto. (Kielikosketinta käytettäessä) Laukaisuelementin neljäs tyyppi saattaisi sisältää ainakin yhden kaasuanalysaattorin, joka käynnistyy laitteen valvoman vety-ilma -seoksen H2-pitoisuuteen, joten sytytystapah-20 tumien laukaisun kriteerinä on käytettävissä yksi ylimää räinen fysikaalinen suure.

Seuraavassa selitetään piirustuksen pohjalta kek-sinnön suoritusmuotoesimerkkejä ja muita etuja. Lisäksi tarkastellaan yksityiskohtaisemmin keksinnön kohteen toi-25 mintatapaa.

Piirustus esittää yksinkertaistettuna esityksenä: *.“ kuvio 1 keksinnön mukaisen yksinkertaisen laitteen • * periaatteellinen suoritusmuoto käsittäen sytytys lähteen • · * ’·' ’ mukaan lukien kuivapariston, suurjännitemoduulin ja kipi- 30 nävälin, jolloin laite käsittää kolme toisistaan riippu- ' *·“«' mattomasti käynnityvää laukaisuelementtiä; * kuvio 2 kuvion 1 mukaisen laitteen vaihtoehtoinen • · · iii>; suoritusmuoto, jossa kytkentäkaavio on esitetty yksityis- I < kohtaisemmin, käsittäen kellogeneraattorin, suojadiodin ja ' 35 suurjännite-sytytysmuuntajan; « a t 6 106820 kuvio 3 kuvion 2 mukaisen laitteen sähkömekaaninen suoritusmuoto pitkittäisleikkauksena; kuvio 4 kuvion 3 mukainen kohde 90°:11a käännettynä pitkittäisleikkauksena; 5 kuvio 5 leikkaus kuvion 3 leikkaustasoa V-V pitkin; kuvio 6 leikkaus kuvion 3 leikkaustasoa VI-VI pitkin ja kuvio 7 kuva kuvion 3 mukaisesta laitteesta alhaalta päin.

10 Kuvion 1 mukaisesti kuivapariston 1 plusjohto 1.1 ja miinusjohto 1.2 on liitetty suurjännitemoduulin 4 tulo-liittimiin 4.1, 4.2, jolloin miinusjohtoon 1.2 on kytketty moninapainen kytkin 2, jossa kuvatussa tapauksessa on kolme rinnakkaista kosketinta 2.1, 2.2 ja 2.3.. Vaikutusnuol-15 ten fl, f2 ja f3 avulla ilmaistaan, että auki-asentoon piirretyt koskettimet voidaan sulkea ulkoa päin niihin vaikuttavien vaikutussuureiden välityksellä heti kun nämä ylittävät säädettävissä olevan raja-arvon. Esimerkissä nuoli fl merkitsee ydinvoimalaitoksen suojarakennuksessa 20 sijaitsevan valvottavan kaasuseoksen lämpötilaa T vastaavaa suuretta, f2 tämän kaasuseoksen painetta P vastaavaa suuretta ja f3 testimagneetin magneettikenttää H vastaavaa suuretta. Magneettikentän H avulla voidaan sulkea mielivaltaisesti kielikoskettimeksi suunniteltu kosketin 2.3 25 testaustarkoitusta varten, eli kuivapariston 1 varaustilan ja kipinäsytyttimen 6 toiminnan valvontaa varten. Kosket-timet 2.1-2.3 käsittävät kaikki kiinteitä koskettimia K. ja liikkuvia koskettimia Kb. Tällöin voi olla kyse sähköme- • i · *·* ' kaanisista kytkimistä, jotka on avautumissuunnassa 30 jousikuormitettu ja joita - kun vaikutussuureet fl-f3 « *·*'· ylittävät mainitun raja-arvon - käytetään sulkeutumissuun- • · · *<t<! taan. Koskettimet 2.1-2.3 voidaan muodostaa myös elektro- nisten kytkinten avulla. Lämpötila-, paine- tai mag-... neettikenttäriippuvina mittauslaitteen näyttämän määrittä- *!’ 35 jinä toimivat kaavamaisesti piirretyt anturit 3.1 (lämpö- « · 7 106820 tila-anturi), 3.2 (paineanturi) ja 3.3 (kielikosketin), joiden katkoviivoin merkityt vaikututusviivat osoittavat, että mainittujen raja-arvojen ylittyessä tuotetaan analogiset koskettimensulkemisvaikutussuureet f1 tai f 2 tai f 3 .

5 Ensimmäinen laukaisuelementti AEl käsittää lämpötila-anturin 3.1 ja koskettimen 2.1, toinen laukaisuelementti AE2 käsittää paineanturin 3.2 ja koskettimen 2.2, ja kolmas laukaisuelementti AE3 käsittää magneettikentästä riippuvan anturin 3.3 ja koskettimen 2.3.

10 Suurjännitemoduulin 4 plus- tai miinus-lähtöliitti- miin 4.3 tai 4.4 on liitetty sähköisen kipinäsytyttimen 6 kipinäväli 6a-6b sähköisten suurjännitejohtojen 6.1 tai 6.2 välityksellä. Johtoon 6.1 on sijoitettu varausvastus 8, ja varausvastuksen 8 ja kipinävälin 6 vä.liin on liitet-15 ty molemmat johdot 6.1, 6.2 varauskondensaattorin 5 välityksellä. Kipinäsytytin 6 on varustettu kaasua läpäisevällä ruiskutussuojalla 7. Kuten voidaan havaita, kaikki tämän kokonaisuudessaan Zl:llä merkityn sytytyslähteen rakenneosat on sijoitettu kosteus-, paine- ja lämpötilasuo-20 jatusti metallikotelon 9 sisään ja kaapeloitu siihen. Metal likot elon 9 seinämän läpäisevät ainoastaan kipinäsytyttimen 6 ja paineenmittausjohdon (ei kuvattu kuviossa 1, tarkastellaan kuitenkin myöhemmin kuvion 3 pohjalta) sähköiset syöttöjohdot.

25 Laukaisutapauksessa, esimerkiksi valvottavan kaasuja seoksen ylilämpötilan kohdalla, ylittyy säädettävä lämpö- tilan raja-arvo. Tällöin saadaan nuolen fl mukaisesti läm- • r potilasta riippuvasti käynnistyvä laukaisuelementti AEl • < · V ‘ käynnistymään. Tällöin on edullisen suoritusmuodon mukai- 30 sesti kyse lämpökytkimestä (ei kuvattu kuviossa 1) . Koske- - '·"* tin 2.1, jota siis voidaan käyttää lämpökytkimen välityk- ·*[*: sellä, suljetaan, ja suurjännitemodulia 4 syötetään kuiva- - _ ; paristolta 1 tasavirralla. Tässä suurjännitemoduulissa 4 synnytetty suurjännite saadaan sen liittimistä 4.3, 4.4; *;* 35 se synnyttää vastuskytkentä-yhdistelmän 8, 5 välityksellä « · » a · « • « 8 106820 sahahampaan muotoisesti kulkevan sytytyssuurjännitteen molempiin sytytyselektrodeihin 6a, 6b. Sytytyspulssitoisto-jen (toistoaika) ajallinen etäisyys voi olla useita minuutteja, koska kunkin, ajoittain toteutetun vetytilavuu-5 den "poislepattamisen" tai polttamisen jälkeen kuluu tietty aika, kunnes on jälleen syntynyt sytyttävä seos. Paristolla 1 on sellainen kapasiteetti, että toistuvat tai ajoittain tapahtuvat sytytystapahtumat voivat ulottua usealle päivälle. Suurjännitemoduuli 4 on edullisesti 10 elektroninen rakenneyksikkö, joka muuntaa matalajännite-kuivaparistolta saatavan tasajännitteen tarvittavaksi suur- tai kipinäjännitteeksi. Se muuttaa samalla tasavir-ran muunnettavaksi pulssivirraksi. Periaatteessa voitaisiin kuvion 1 mukaisessa sytytyslähteessä Z1 käyttää elek-15 tronisen kytkimen tai katkojan (esimerkiksi transistorin) sijaan myös mekaanista katkojaa, joskin elektroniselle suoritusmuodolle on annettava etusija.

Kuvion 2 mukaisessa sytytyslähteessä Z2 on kuvattu joitakin suurjännitemodulin kytkentäelementtejä yksityis-20 kohtaisemmin. Kellogeneraattori 13 luovuttaa kytkimen 2 jonkin koskettimen 2.1-2.3 sulkeutuessa perään kytketyn suurjännite-transistorin 11 kantaan pulssijonon. Tämän , kanta-kollektori-välin kanssa rinnan on kytketty suoja- diodi 10. Transistorin emitteri on liitetty miinusjohtoon 25 1.2. Varauskondensaattori 5 on kytketty emitterin ja kol- lektorin väliin. Kuivapariston 1 plus johdon 1.1 ja kollek- « torin väliin on kytketty sytytysmuuntajan 12 ensiökäämi • · 12a. Johtavassa transistorissa 11 sen läpi virtaa emitte- • · 1 ri-kollektori-välin kautta paristovirta. Se varastoi täl- 30 löin induktiivista energiaa. Mikäli transistori 11 sulje- ·' ’ taan vastaavan kantajännitteen avulla, indusoituu toisio- • · · käämiin 12b suur- tai sytytysjännite. Siitä seuraa syty-, tyskipinöinä ilmeneviä purkauksia kipinävälissä 6. Tran- ,···. sistori 11 toimii samoin kuin transistorisytytyksen tran- 35 sistori moottoriajoneuvossa.

« « I « « · « « « 9 106820

Edellä selitetyt sytytyslähteet Z1 (kuvio 1) tai Z2 (kuvio 2) kontrolloivat syttyvien vety-ilma -seosten polttamista ydinteknisessä laitoksessa. Näitä ovat etenkin ydinreaktorilaitokset, joissa on vesijäähdytteiset ydin-5 reaktorit, eli painevesi-, kiehutusvesi- tai raskasvesi-ydinreaktorilaitokset, jotka käsittävät painelujän teräs-ja/tai betonisuojuksen sisällä suojarakennuksen, jossa häiriötilanteessa voi syntyä syttyvä vety-ilma -seos. Tämä saadaan palamaan kontrolloidusti käyttämällä sytytysläh-10 teitä Z1 ja/tai Z2, jotka on sijoitettu suojarakennuksen sisään hajautetusti. Kuvioista 1 ja 2 voidaan havaita perusrakenne : a) Sytytyslähde on varustettu omavaraisella, säännöllisin aikavälein varaustilansa suhteen tarkastettavissa 15 olevalla energia-akulla 1. Se on edullisesti kuivaparisto, joka toimii luotettavasti aina n. 200 °C:een lämpötila-tasoon saakka. Erityisen hyvin tätä varten soveltuvat ns. litium-kerääj ät.

b) Sytytystapahtuman laukaisemiseksi on laite vä-20 hintään yhden lämpötilasta riippuvasti käynnistyvän lau- kaisuelementin AE1 lisäksi varustettu toisella paineesta riippuvasti käynnistyvällä laukaisuelementillä AE2, jol-, : loin ensimmäinen laukaisuelementti AE1 on lämpötila-antu rinsa 3.1 välityksellä lämpöä johtavassa kosketuksessa 25 valvottavan kaasuseoksen kanssa, ja toinen laukaisuele-mentti AE2 on paineanturinsa 3.2 välityksellä painetta siirtävässä kosketuksessa valvottavan kaasuseoksen kanssa, * <r • · "1 kuten kuvioiden 3-7 pohjalta vielä tullaan tarkastelemaan.

• · '

Kolmannen laukaisuelementin AE3 kohdalla, joihin kuuluvat 30 magneettikentästä riippuva anturi 3.3, kosketin 2.3, vai- **'* kutusnuoli f3, on kyse toiminnankoestuslaitteesta, jota ··· myös tullaan tarkastelemaan vielä yksityiskohtaisemmin.

Kuten alussa jo mainittiin, olisi kuitenkin myös mahdol- lista varustaa laite vielä yhdellä laukaisuelementillä, 'Γ 35 joka käynnistyy muuhun fysikaaliseen suureeseen, esimer-• « « · « • « « « • « 10 106820 kiksi H2-pitoisuuteen valvottavassa kaasuseoksessa (ei kuvattu) .

c) Vähintään kaksi laukaisuelementtiä AE1 ja AE2 on kytketty siten, että vain toisen laukaisuelementin AE1 tai 5 AE2 käynnistyessä aikaansaadaan energia-akun 1 purkaantu minen kipinäsytyttimeen 6, jolloin onnettomuustilanteessa, joka voi kestää pitkähkön ajan, esimerkiksi 3-5 päivää, syntyy kipinäsytyttimessä 6 sytytyskipinöitä, jotka tämän ajanjakson ajan toistuvat tietyin aikavälein. Laukaisuele-10 mentit ΑΕΙ, AE2 on siis liitetty toisiinsa tai-ehdon tapaan, eli niiden koskettimet 2.1 ja 2.2 on kytketty rinnan toisiinsa nähden. Toistojakso voi, kuten jo mainittiin, olla etenkin usean minuutin pituinen, koska vetytilavuuden palamisen jälkeen kuluu tietty aika, kunnes taas on synty-15 nyt syttyvä seos.

Kuviot 3-7 kuvaavat kuvioiden 1 ja 2 mukaisten sy-tytyslähteiden mekaanis-sähköistä toteutusta. Metallikote-loa 9 varten on muodostettu painetiivis kapseli painetii-viistä teräskuvusta 9.1, joka kuvun alapuolisen aukon alu-20 eella käsittää rengaslaipan 9.2. Tämän rengaslaipan 9.2 kanssa on laipoitettu yhteen massiivinen pohjalevy 9.3, joka osien 9.1 ja 9.2 tapaan koostuu myös korroosiota kestävästä teräksestä. Rengaslaipan 9.2 ja pohjalevyn 9.3 väliin on lisätty ainakin yksi O-rengas 14, jonka vastaan-25 ottaa siihen sopiva rengasura 15 ja joka kuvatussa osien 9.2, 9.3 yhteenjännitetyssä tilassa on painettu litteäksi • · · · ,··*γ joustavan muodonmuutoksen tapahduttua. Laipparuuvej a on • · I!’ merkitty numerolla 16, niiden päitä 16.1:llä, niiden kier- • · * ' revarsia 16.2:11a, niihin kuuluvia kierrereikiä pohjale- 30 vyssä 9.3 tunnuksella 16.3:11a sekä läpireikiä rengaslai- * ‘ passa 9.2 tunnuksella 16.4. Vain yksi laipparuuvi 16 on • · · *...· kuvattu hiukan perusteellisemmin; laippaliitoksen 9.2-9.3 | vastakkaiselle puolelle on piirretty laipparuuvi 16 keski- viivaa pitkin.

i « « « I I « · « * · « ♦ ♦ ♦ ♦ # « · 106820

Massiiviseen pohjalevyyn 9.3 on se sisäpuolelta päin asennettu lämpötilasta riippuvasta käynnistyvä lau-kaisuelementti AE1. Tämä laukaisuelementti on kapselin muotoinen ja se on lämpöä hyvin johtavassa kosketuksessa 5 massiivisen pohjalevyn 9.3 kanssa. Ennen kaikkea on kyse lämpöelementistä, joka on suunniteltu ns. lämpökytkimeksi, jonka molempia ylöspäin ulkonevia kosketinveitsiä on merkitty tunnuksin 17.1 ja 17.2. Sähköinen liitäntä tämän lämpökytkimen ja kaasutiiviisti valetun sytytyselektronii-10 kan rakenneyksikön 18 (esitetty katkoviivoin piirretyn laatikon avulla) välille syntyy pistokaapelin välityksellä (yksinkertaisuuden vuoksi jätetty pois kuvauksesta). Mainitussa lämpökytkimessä yhdistyvät lämpötila-anturi ja kosketin.

15 Toinen laukaisuelementti AE2 (vrt. kuviot 1 ja 2) on painekytkin AE2, joka kiinnikkeen 19 (ks. myös kuvio 4) avulla on kiinnitetty pöytälevyjärjestelyn 20 ylempään metalliseen pöytälevyyn 20.1. Tämä pöytälevyjärjestely 20 on osa pohjalevyn 9.3 sisäpuolelle kiinnitettyä kannatin-20 laitetta T, johon on kiinnitetty sytytyselektroniikan 18 sähköisen/elektronisen kytkennän elementit mukaan lukien pitkäikäinen paristojärjestely 100 ja vähintään yksi painekytkin AE2. Kannatinlaite T käsittää jo mainitun pöytä-levyjärjestelyn 20, jota sidepulttien 20.3 välityksellä , 25 pidetään pohjalevyn 9.3 päällä tietyllä etäisyydellä täs- tä, jolloin alempi pöytälevy 20.2 koostuu eristeaineesta ‘111' ja kannattaa alapinnallaan sytytyselektroniikan 18 raken- • ·

Hl neyksikköä, kun viimeksi mainittua kannattaa kannatinlevy • · · *** 20.4, joka välilevyjen 21 välityksellä on ruuvattu kiinni 30 eristeainelevyyn 20.2, jolloin yhtä ruuveista on merkitty *'* numerolla 22. Väliholkkien 20.5 välityksellä metallista • · · ylempää pöytälevyä 20.1 pidetään samansuuntaisena tai • suuntaistasoisena alempaan pöytälevyyn 20.2 nähden side- ,···„ pulttien 20.3 avulla, joiden ylemmästä pöytälevystä 20.1 • · « « · 12 106820 ylöspäin ulostyöntyviin kierrepäihin on ruuvattu kuhunkin pidätysmutteri 23 ja lisälevyt 24 (ks. myös kuvio 6).

Pidätysruuvien 25 avulla on ylempään pöytälevyyn 20.1 kiinnitetty U:n muotoinen kiinnike 19 painekytkintä 5 AE2 varten (kuviot 4 ja 6) . Paineenmittausjohto 26 on viety massiivisen pöytälevyn 9.3 läpi painetiiviisti ja liitetty painekytkimeen AE2 painetiiviisti liitosvälineen 27 välityksellä. Tähän välineeseen 27 kuuluu hattumutteri 27.1, jonka avulla on kytketty (ei-kuvattu) kartiomainen 10 suukappale vastaavasti kartiomaisesti muodostetun paine-kytkimen AE2 liitosjohdon 27.2 vastasuukappaleeseen. Vastaava (normitettu) kytkentäkohta sijaitsee pohjalevyn 9.3 ulkopuolella mittausjohdon 26 jatkokappaleessa ja sitä on merkitty numerolla 28. Samoin kuin välineen 27 liitospää 15 27.2 on myös tämä liitospää 28.2 kotelotiivis ja varustet tu monisärmällä ruuviavainten asettamista varten, kun taas toinen liitospää käsittäen (kuviossa näkymättömän) kartio-maisen liitos-suukappaleen liitetään painetiiviisti hattu-mutterin 28.1 välityksellä liitospäähän 28.2. Tämä on 20 suunniteltu pieneksi istukaksi, joka on hitsattu pohjalevyn 9.3 ulkopuolelle tiiviisti ja joka ympäröi läpireiän 29. Sitä on laajennettu hiukan siltä kohtaa, johon mittaus johdon 26 pää 26.a on liitetty, ja tämä pää 26.a on hitsattu pohjalevyyn 9.3 myös tiiviisti (rengashitsisaumat 25 30, 31) .

Ulos työntyvä mittausjohdon 26 pää 26b päättyy ei-kuvatussa paineenmittauspäässä kohtaan, joka on sovelias “I paineenmittausta varten. Paineenmittauspää voi sijaita • · · « t * • kotelosta 9 etäisyydeltä, joka on vain muutamia metrin 30 murto-osia, aina usean metrin etäisyydelle. Kuten mainit- < • * tiin, on ylempään pöytälevyyn kiinnitetty myös paristojär- • · · jestely 100. Kulmakappale 101 on yhdeltä kyljeltään 101a ruuvattu kiinni ylempään pöytälevyyn 20.1, ja ylöspäin · .

.···, työntyvään kylkeen 101b on kiinnitetty molemmat kiinnitys- 35 leuat 102a ja 102b kierrepultin 103 avulla liittäen täten • « i « i * · ♦ « · « I I M « • * 106820 13 molemmat paristokappaleet 100a, 100b. Kierrepultin 103 päälle, joka toisesta päästään on kiinnitetty kylkeen 101b (ks. kiinnihitsattu pidätysmutteri 104) on työnnetty kiin-nitysleuka 102b, ja mutterin ja lisälevyn 101, 106 avulla 5 se on vedetty tiukasti kylkeä 101b vasten. Kierrepultin 103 vapaaseen päähän työnnetään sitten, kun paristot 100a, 100b on asetettu paikoilleen, toinen kiinnitysleuka 102a, ja kiristetään siipimutterin 107 ja jousi-lisälevyn 107a avulla. Kiinnitysleuat 102a, 102b on kiinnitettävien pa- 10 ristojen 100a, 100b ympärysmittaa vastaavasti varustettu uramaisilla syvennyksillä 108. Sähköisiä liitosjohtoja paristolta 100 ja painekytkimeltä AE2 sytytyselektroniikan yksikköön 18 ei ole kuvattu, ei myöskään liitoskaapelia tältä sytytyselektroniikalta 18 massiiviseen sokkaan 32, 15 joka ulommaisessa päässään kannattaa toista sytytyselek-trodia 6a kahdesta sytytyselektrodista 6a, 6b.

Pohjalevy 9.3 on varustettu edullisesti keskisesti suurjänniteläpiviennillä HS korkeapotentiaalista sytytys-elektrodia 6a varten. Sen vastakkaisella puolella sijait-20 see maapotentiaalissa oleva vastaelektrodi 6b. Molempien sytytyselektrodien 6a, 6b iskuetäisyyttä voidaan säätää, ja niitä pidetään tietyllä etäisyydellä pohjalevystä 9.3 . kannatinkappaleissa 32, 33. Toinen näistä kannatinkappa- ; leista on jo mainittu massiivinen sokka 32, joka läpäisee 25 pohjalevyyn 9.3 tiiviisti asetetun suurjännite-eristekap- paleen 34 keskisesti ja tiiviisti ja käsittää alaspäin ul- ,···, konevassa päässään säädettävän kiinnittimen 32.1 sokan tai • · ’.!* neulan muotoista sytytyselektrodia 6a varten. Eristekap-

• · I

* paleessa 34 on kaulaosa 34.1 käsittäen O-rengastiivisteen 30 35, joka läpäisee tiivistetysti keskisen reiän 9.31 pohja- - * ‘ levyssä 9.3, jolloin kaulaosa on kiinnitetty pohjalevyn • · « 9.3 sisäpuolelle myös mekaanisesti stabiilista eristeai- ,·<: neesta koostuvan mutterin 34.2 välityksellä. Massiivisen sokan 32 läpivientiä varten eristeainekappaleen 34 läpi on 4 4 1 käytettävissä ns. metalli-keramiikka -liitoksia, jotka * · • 49 4*9 106820 ovat riittävän lämpötilakestäviä. Virumismatkojen suurentamiseksi on eristekappale 34 varustettu olakkein 34.3 ja rivoin 34.4. Vastaelektrodia 6b kannattaa pohjalevyn 9.3 alapuolelle ruuvatun sidepultin 33 vapaa pää - myös sää-5 dettävän kiinnittimen 33.1 sisäpuolella. Molemmat säädettävät kiinnittimet 32.1, 33.1 on varustettu vinosti poratuilla rei'illä 36, joihin neulan muotoiset sytytyselek-trodit 6a, 6b työnnetään siten, että ne toisiinsa nähden pienimmällä etäisyydellä ^ olevista vastakkaisista elek-10 trodikärjistä niiden toisiin päihin katsottuna kulkevat aian vaakatasoon nähden kallistetusta, minkä avulla saavutetaan se, että mahdollinen lauhdevesi poistuu heti alaspäin eikä voi vaikuttaa iskuetäisyyden ax määräämiin sytytysominaisuuksiin. Säädettäviin kiinnittimiin 32.1 ja 15 33.1 kuuluvat sokan 32 tai pultin 33 päissä sijaitsevat keskiset reiät 37, jotka leikkaavat vinoreikien 36 kanssa. Keskisiin reikiin on ulkopuolelta ruuvattu kiristysruuvit 38, joissa on myös tarkemmin nimeämättömät vinoreiät ja jotka sokan muotoiset sytytyselektrodit 6a tai 6b läpäise-20 vät näissä vinorei1issä. Jos kiristysruuvit kiristetään sytytyselektrodien 6a, 6b sisäänasettamisen ja niiden etäisyysasetuksen jälkeen, jännittyvät kiristysruuvit 38 kireälle, jolloin kiristysruuvien 38 vapaassa päässä on lähemmin kuvaamattomat vastamutterit, jotka toimivat vään- . 25 tövarmistuksena.

< ( ,j. Tuulen- ja ruiskutusvesisuojaa varten on sytytys- elektrodeja 6a, 6b välittömästi ympäröivä elektrodisuoja- • · tila 39 pohjalevyn 9.3 alapuolelta ympäröity suojalevyllä • t · • 40 (vrt. myös kuvio 7). Tämä suojalevy 40 voi olla rei'i- 30 tetty siivilän tapaan, jotta suojatilassa 39 oleva kaasu- • ' seos olisi mahdollisimman tarkka kopio suojarakennuksen • · · *../ kaasuseoksesta; sektorialueelta 40a (kuvio 7) jätetään sähköisen kipinäsytyttimen 6 tarvitseman tuulisuojan takia .··. rei 1 itys pois. Kosketussuojan takia on edelleen edullista * · *11 35 peittää suojalevyn 40 alaspäin oleva aukko tulenkestävästä • · * · · • 1 » • · « : t : t • · 15 106820 eristeaineesta valmistetulla verkolla (kuviossa 7 esitetty osittain).

Kuvio 5 kuvaa ylhäältä päin kielikoskettimen 2.3 lasiputkea. Tätä kosketinta on kuvattu myös kuvioissa 1 ja 5 2; se toimii kolmantena laukaisuelementtinä AE3. Se laukaistaan käsin testimagneetin avulla, ja siten nuolet f3 kuvaavat magneettivoimaa vastaavaa suuretta, joka sulkee kielikoskettimen 2.3, kun testimagneetilla lähestytään ulkoa päin kielikosketinta. Siten on myös mahdollista il-10 man että painetiivis kotelo 9 avataan valvoa kuivapariston 1 tai 100 ja sytytyselektroniikan 18 elektronisen/sähköi-sen kytkennän toimintaa. Tällainen valvonta suoritetaan säännöllisin väliajoin, esimerkiksi päivittäin tai viikottain, ja - kun koestuksen tuloksena on, että paristo-15 järjestelyn 1 tai 100 varaustila ei enää riitä - paristot uusitaan. Kyseeseen tulevat tällöin myös ladattavat paristot. Kielikoskettimien sähköisiä syöttöjohtoja ei ole kuvattu; magneettisesti kiinni-asentoon saatettavat koske-tinliuskat on merkitty 2.3a:11a ja 2.3b:llä. Kuviosta 5 20 voidaan vielä havaita lämpökytkimen AE1 kotelon pohjapiirros, joka on suunniteltu radioputkien kantaa muistuttavaksi ja joka on kiinnitysruuvien 41 avulla ruuvattu kiinni pohjalevyyn 9.3.

• · · • · · · • · · • · • · • « · ··· • · « • · « ♦ • · « • » • · · « « • · • · 1 · • · ·

Claims (14)

16 106820

1. Laite syttyvän vety-ilma -seoksen polttamiseksi kontrolloidusti, jota sisältyy kaasuseokseen ydinteknises-5 sä laitoksessa, etenkin ydinreaktorilaitoksen suojaraken-nuksessa, tunnettu siitä, että sillä on seuraavat tunnusmerkit: a) se käsittää vähintään yhden sytytyslähteen (Zl, Z2), johon on liitetty kipinäsytytin (6) sytytystapahtuman 10 laukaisemiseksi, jolloin sytytyslähde (Zl; Z2) on varustettu omavaraisella energia-akulla (1; 100), ja onnettomuustilanteen aikana, joka voi kestää pitkähkön ajanjakson, syntyy kipinäsytyttimessä (6) sytytyskipinöitä, jotka toistuvat tietyin aikavälein tämän ajanjakson ajan, 15 b) sytytystapahtuman laukaisemiseksi on suunniteltu ainakin ensimmäinen lämpötilasta riippuvasti käynnistyvä laukaisuelementti (AE1) ja ainakin toinen paineesta riippuvasti käynnistyvä laukaisuelementti (AE2), jolloin ensimmäinen laukaisuelementti (AE1) on lämpöä johtavassa 20 kosketuksessa ja toinen laukaisuelementti (AE2) painetta siirtävässä kosketuksessa valvottavan kaasuseoksen kanssa, c) molemmat laukaisuelementit (ΑΕΙ, AE2) on kytketty siten, että vain toisen laukaisuelementin (ΑΕΙ, AE2) käynnistyessä aikaansaadaan energia-akun (1, 100) purkaan-25 tuminen kipinäsytyttimeen (6) . • i.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n- • » • « · · .···, n e t t u siitä, että se käsittää sähköisen/elektronisen * · • · {· kytkennän suurjännite-sytytyskipinöiden tuottamiseksi en- • · 5. simmäisen tai toisen laukaisuelementin (ΑΕΙ, AE2) käynnis-. 30 tyessä, ja että siihen on suunniteltu painetiivis kotelo Ml»· (9) käsittäen massiivisen pohjalevyn (9.3), jolloin aina- • · ···* kin yksi lämpötilasta riippuvasti käynnistyvä laukaisuele- mentti (3.1) on asennettu pohjalevyn (9.3) sisäpuolelle lämpöä johtavaan kosketukseen tämän kanssa, ja että pohja-35 levy (9.3) on varustettu suurjänniteläpiviennillä (HS) • · · • · 17 korkeapotentiaalista sytytyselektrodia (6a) varten, jonka vastakkaisella puolella sijaitsee maapotentiaalissa oleva vastaelektrodi (6b), ja että pohjalevyn (9.3) sisäpuolelle kiinnitettyyn kannatinlaitteeseen (T) on kiinnitetty säh-5 köisen/elektronisen kytkennän (18) elementit mukaan lukien pitkäikäisen paristojärjestelyn (100) ja vähintään yhden painekytkimen (AE2), joista viimeksi mainittu on liitetty kotelon (9) painetiiviisti läpäisevään paineenmittausjohtoon (26) .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tun nettu siitä, että molempia sytytyselektrodeja (6a, 6b) , joiden iskuetäisyys (ax) on säädettävissä, kannattavat kannatinkappaleet (32, 33) tietyllä etäisyydellä pohjale-vystä (9.3).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että paineenmittausjohto (26) läpäisee pohjalevyn (9.3).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että suurjännite-sytytyselektrodin 20 (6a) kannatinkappale (32) on massiivinen sokka, joka lä päisee pohjalevyyn (9.3) tiiviisti asetetun suurjännite-eristekappaleen (34) keskisesti ja joka vapaassa, alaspäin ' ulkonevassa päässään käsittää säädettävän kiinnittimen (32.1) toista (6a) sokan tai neulan muotoista sytytyselek- 25 trodia (6a, 6b) varten.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen laite, »»»» .···. tunnettu siitä, että vastaelektrodi (6b) sijaitsee • ·> .·*. pohjalevyn (9.3) alapuolelle ruuvatun sidepultin (33) va- * « · paassa päässä vastaavassa säädettävässä kiinnittimessä 30 (33.1) .

• ' # ] * 7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että sokan tai neulan muotoiset ·:*·· sytytyselektrodit (6a, 6b) kulkevat niiden pienimmällä .·**. etäisyydellä (a1) toisistaan olevista vastakkaisista is 106820 elektrodipäistä niiden toisiin päihin katsottuna vaakatasoon nähden kallistetusti.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuulen- ja roiskevesisuojaa 5 varten sytytyselektrodit (6a, 6b) välittömästi ympäröivää elektrodi-suojatilaa (39) ympäröi pöhjalevyn (9.3) alapuolella suojalevy (40).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että suojalevyn (40) alaspäin osoittava 10 aukko on peitetty kosketussuojausta varten harvasilmäisel-lä, sytytystapahtumaa haittaamattomalla verkolla (42).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että verkko (42) koostuu tulenkestävästä eristeaineesta.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen on muodostettu paine-tiivis kapseli painetiiviistä teräskuvusta (9.1) käsittäen rengaslaipan (9.2) koteloa (9) varten kuvun aukon ja massiivisen pohjalevyn (9.3) alueelle, jolloin rengaslaippa 20 (9.2) ja pohjalevy (9.3) on laipoitettu toisiinsa paine- tiiviisti.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen lai-' te, tunnettu siitä, että siihen on suunniteltu lisäksi kolmas magneettisesti käynnistyvä laukaisuelement-25 ti (AE3), joka käynnistyessän aikaansaa myös energia-akun (1,100) purkaantumisen kipinäsytyttimeen (6). *!II

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, t u n- • t • · **" n e t t u siitä, että laukaisuelementtien (ΑΕΙ, AE2) kos- ♦ · 4 *** 1 kettimien (2.1, 2.2) kanssa sähköisesti rinnakkain on kyt- 30 ketty kielikosketin (2.3), ja kielikoskettimen putki on • '· sijoitettu pohjalevyn (9.3) sisäpuolelle siten, että kie- • · « likoskettimen magneettitoimisen sulkeutumisen avulla ulkoa päin voidaan valvoa sytytyslähteen (Zl, Z2) toimintaa sekä · · ··._ energia-akkuna toimivan pariston (100) varaustilaa. ♦ 1 ♦ ♦ • « « 106820

14. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kannatinlaite (T) käsittää side-pulttien (20.3) välityksellä pohjalevyn (9.3) päällä tietyllä etäisyydellä tästä pidetyn pöytälevyjärjestelyn (20) 5 käsittäen alemman eristeaineesta valmistetun pöytälevyn (20.2), jonka alapinnalle on kiinnitetty sähköisen/elekt-ronisen sytytyskytkennän (18) rakenneyksikkö, sekä käsittäen metallisen ylemmän pöytälevyn (20.1), johon paristo-järjestely (100) ja ainakin yksi painekytkin (AE2) on 10 kiinnitetty. ·· · ···» ··« • · • | • ·♦ • « C • · · • 1 ♦ < Ml·» ♦ « • · ··· ♦ · • » » » · 20 106820