FI74833B - Anordning foer noedkylning av en tryckvattenkaernreaktor. - Google Patents

Description

74833

Laite painevesiydinreaktorin hätäjäähdyttämiseksi

Keksintö koskee painevesiydinreaktorin hätäjääh-dytyslaitetta, jolla jäähdytysneste suihkutetaan reak-5 torin primaaripiiriin.

Ydinreaktorin primaaripiirin ollessa toiminnassa siinä on vettä, joka sisältää noin 155 baarin paineisena boorihappoa. Vettä käytetään paineastiassa sijaitsevan reaktorin sydämen jäähdyttämiseen ja myös sen 10 reaktiivisuuden valvomiseen.

Reaktorin primaaripiiri, johon on sijoitettu höy- rygeneraattorit, toimii samalla reaktorin sydämessä esiintyvän lämmön siirtäjänä höyrygeneraattoreihin, joissa syöttövesi muuttuu höyryksi primääriveden kanssa ta-15 pahtuvan lämmönvaihdon kautta.

Jos primaaripiirissä on vuoto, tämä on kompensoitava suihkuttamalla primääripiiriin lisää vettä. Jos vuoto on hyvin suuri, ja kun on kysymys esim. primaari-piirin putkijohdon repeämästä, joudutaan hyvin lyhyen 20 ajan kuluessa käyttämään erittäin paljon jäähdytysnes tettä, joka on boorihappoa sisältävää vettä, jotta pystyttäisiin välttämään sydämen erittäin huomattava lämpötilan nousu, joka saattaisi aiheuttaa sydämen sulamisen .

25 Jos vuoto on pieni, jolloin primaaripiirin pai ne laskee vain suhteellisen vähän, suihkutetaan primääripiiriin jäähdytysvettä, jonka paine on suurempi kuin primaaripiirin ominaispaine. Tällöin käytetään erityis-piiriä, jota nimitetään tilavuudenohjauspiiriksi. Se on 30 sen varmuustilan ulkopuolella, jossa reaktorin paineas tia sijaitsee.

Kun vuodot ovat huomattavia, on käytettävä aina reaktorin hätäjäähdytyslaitetta suihkuttamaan jäähdytys-nestettä. Tällaista järjestelmää nimitetään varmuussuih-35 kutusjärjestelmäksi.

Tällainen varmuussuihkutusjärjestelmä käsittää yleensä varaajayksikön, jossa on noin 40 baarin paineista 2 74833 jäähdytysnestettä ja joka on sovitettu reaktorin varmuus-tilaan, sekä kaksi erillistä suihkutuspiiriä varmuusti-lan ulkopuolella.

Varaajissa on jäähdytysvettä, jonka paine on 40 5 baaria (varaajista käytetään yleensä nimitystä keskipai- nevaraajat). Varaajat yhdistetään primaaripiirin jokaisen silmukan kylmiin haaroihin käyttämällä välissä venttiiliä, joka avautuu kun primaaripiiri paine alittaa varaajan paineen. Varaajat muodostavat vesivaraston, 10 jonka lämpötila on tasapainossa suojatilan sisäpuolen kanssa ja jonka yläpuolella jokin kaasu esim. paineistettu typpi ylläpitää yli 40 baarin paineen.

Suojatilan ulkopuolelle sovitetut suihkutuslait-teet käsittävät ainakin yhden kaksoispiirin, jossa on 15 suur- ja keskipainepumput, sekä ainakin yhden kaksoispiirin, jossa on pienpainepumput, joihin syötetään jäähdys-tysvettä reaktorin varastosäiliöstä, jossa on booripi-toista vettä.

Suihkutuspiiriin tai -piireihin kuuluvien suur-20 tai keskipainepumppujen nimellistoimintapaine on noin 100 baaria, kun kyseessä on ydinreaktori, jossa on neljä 1300 MW silmukkaa, kun taas pienpainepumppujen nimellistoimintapaine on alle 20 baaria.

Jos reaktorin primaaripiirissä on huomattava re-25 peämä, suihkutuspiirit ja keskipainevaraaja käynnistyvät hyvin nopeasti ja syöttävät suuren määrän vettä primaa-ripiiriin, jolloin voidaan välttää reaktorin sydämen muodostavien polttoaineyksiköiden vahingoittuminen niiden liiallisesta kuumenemisesta johtuen ja huolehtia sydämen 30 lisäjäähdytyksestä jäähdytysnestekierrätyksen avulla.

Varaajia voidaan kuitenkin pitää käynnissä vain hyvin vähän aikaa (alle minuutin) primaaripiirissä todetun repämän jälkeen.

Tänä hyvin lyhyenä aikana primaaripiiri siirtyy 35 nimellistoimintapaineestaan, ts. 155 baarista, vain muutaman baarin paineelle.

3 74833

Kuitenkin reaktorin sydän ja sen ympärillä oleva paineastiayksikkö ovat vielä kuumia, joten pienpainesuih-kutuspiiri on pidettävä toiminnassa niin kauan, että reaktori pystytään jäähdyttämään.

5 On siis välttämätöntä käyttää aikakin kahta eri laista pumppusuihkutusjärjestelmää, joiden pumppujen paineet ovat erilaiset ja jotka on sijoitettu reaktorin suojatilan ulkopuolelle.

Reaktorin suojaamiseen käytettävien laitteiden on 10 täytettävä erittäin tiukat rakennevaatimukset, ja jokainen järjestelmä on nimenomaan kaksoisjärjestelmä.

Tilavuudenvalvontapiiriä voidaan ilmeisesti käyttää suurpainesuihkuttamiseen primaaripiirin saatua repeämän, mutta sen on tällöin kuitenkin oltava erikoisraken-15 teinen, niin että se pystyy täyttämään varmuusjärjestelmältä edellytettävät vaatimukset.

Joka tapauksessa suojasuihkutuspiirien rakenteellinen laajuus ja monipuolisuus edellyttävät tuntuvaa investointia .

20 Toisaalta primaaripiirin paineen laskettua hyvin alhaiseksi varmistetaan pienpainesuihkutuspiirin avulla, että paineastia täyttyy jäähdytysvedellä, ja nimenomaan myös sydämen toiminnan jatkuminen, ts. että sydän on jatkuvasti kokonaan veden alla ja että sen jäähdyttäminen 25 tapahtuu vettä kierrättämällä. Nämä erittäin tärkeät toiminnot on suoritettava suojapiirin avulla, joka on varsinaisen reaktoritilan ulkopuolella. Tämän vuoksi tämä piiri on suunniteltava siten, että reaktorin toiminta pystytään varmistamaan mahdollisimman hyvin.

30 Aikaisemmin on ehdotettu automaattisia suojajär jestelmiä, jotka on sijoitettu reaktorin suojatilaan.

Nämä eivät kuitenkaan pysty selviytymään kaikista vahin-kotilanteista, varsinkaan silloin, kun on kysymys suurista repämistä primaaripiirin jossain kylmässä haarassa.

35 Automaattilaitteisiin on liitettävä vielä muita käyttölaitteita, esim. pumppulaitteistoja, jotka mahdollisesti on sijoitettava reaktoritilaan.

74833

Keksinnön tarkoituksena oli kehittää laite paine-vesiydinreaktorin hätäjäähdyttämiseksi suihkuttamalla jäähdytysnestettä reaktorin primaaripiiiriin kun siinä esiintyy vuotoa, joka laite käsittää ainakin yhden kak-5 soissuihkutuspiirin, jossa on pumppuväline, joka on sijoitettu reaktorin varmuustilan ulkopuolelle, ja ainakin yhden varaajayksikön, jossa on tietty määrä paineistettua jäähdytysnestettä, jolloin varaajat on sovitettu reaktorin varmuustilaan ja liitetty primaaripiirin kylmiin 10 haaroihin, joiden kautta painevesi menee reaktorin paineastiaan, venttiilin välityksellä, joka avautuessaan saa aikaan jäähdytysnesteen suihkuttamisen primaaripiiriin. Tällaisen apujäähdytyslaitteen on pystyttävä toimimaan kaikissa mahdollisissa onnettomuustilanteissa, myös va-15 kavimmissa, ilman että käytetään täydellistä pumppusuih- kutusjärjestelmää, jossa on alayksiköt, jotka on sijoitettu reaktorin suojatilan ulkopuolelle ja joilla voidaan suorittaa paineeltaan erilaisia suihkutustoimintoja.

Keksinnön mukaiselle painevesiydinreaktorin hätä-20 jäähdytyslaitteelle on tunnusomaista, että se käsittää primaaripiiriin jokaisen kylmän haaran haarautumana venttiilin välityksellä ja toisistaan riippumattomina - ensimmäisen jäähdytysnestevaraajän, jonka ensimmäinen paine P1 on primaaripiirin nimellispainetta pienempi ja 25 - toisen jäähdytysnestevaraajän, jonka toinen paine P2 on painetta Pl pienempi, - jolloin jäähdytysnesteen suihkuttaminen kummankin varaajan kautta primaaripiiriin tapahtuu vastaavien venttiilien avautuessa automaattisesti, kun primaaripiirin pai- 30 ne putoaa paineen Pl vastaavasti P2 alapuolelle, ja että kummankin kaksoissuihkutuspiirin, pumppuväline käsittää - kaksi pumppua, jotka on sovitettu sarjaan kanavaan, joka on yläjuoksun puolella yhteydessä jäähdytysnestevaras-toon ja alajuoksun puolella reaktorin primaaripiiriin, 35 jolloin alajuoksun puolelle sovitetun pumpun nimellistoi-mintapaine ylittää huomattavasti yläjuoksun puolelle sovitetun pumpun nimellistoimintapaineen, jonka pumpun nosto- 5 74833 puoli on yhteydessä alajuoksun puolella sijaitsevan pumpun imupuoleen, ja jolloin alajuoksun puolella olevaan pumppuun nähden haaroitetun ja sulkuventtiilillä varustetun piirin osa mahdollistaa myös yläjuoksun puolella olevan 5 pumpun suoran yhteyden primaaripiiriin.

Keksinnön ymmärtämisen helpottamiseksi sitä selostetaan nyt lähemmin esimerkin avulla viittamalla tällöin oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviona painevettä käyttävän 10 ydinreaktorin paineastiaa, kahta primaaripiirisilmukkaa, joista toinen on katkennut kylmän haaran kohdalta, sekä osaa erään aikaisemman rakenteen mukaisesta suojajärjestelmästä , kuviossa 2 nähdään keksinnön mukainen apujäähdy-15 tyslaite, joka on liitetty neljä silmukkaa käsittävään ja painevettä käyttävään ydinreaktoriin, ja kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen jäähdytyslaitteen eri elementtien suihkutusmääriä ajan funktiona; lähtökohta on tällöin repeämä primaaripiirin yhdessä kylmässä 20 haarassa.

Kuviossa 1 on kaaviona painevettä käyttävän ydinreaktorin paineastia 1. Siinä on reaktorin sydän 2, ja tämän ympärillä kotelo 3, joka rajaa jäähdytysveden kierron.

Kuviossa 1 nähdään myös kaksi primaaripiirisilmuk-25 kaa. Oikealla näkyvässä silmukassa on repeämä siinä kanavassa, jota pitkin primaarivesi palaa takaisin paineastiaan. Silmukan tätä osaa nimitetään kylmäksi haaraksi.

Kuviossa 1 vasemmalla näkyvä silmukka on sen sijaan ehjä. Siinä on höyrygeneraattori 5, jonka alaosa, joka si-30 jaitsee ryhmän 6 käsittävän putkilevyn alapuolella, on jaettu kahteen osaan 7 ja 8. Nämä ovat yhteydessä vastaavasti primaaripiirin silmukan kuumaan haaraan 9 ja kylmään haaraan 10.

Kuuma haara 9 on yhteydessä paineastian sisäpuolel-35 lelle reaktorin sydämen 2 sulkevan kotelon 3 sisäpuolen välityksellä .

Kylmä haara, jossa on primaaripumppu 11, on puolestaan yhteydessä kotelon 3 ympärille sijoitetun paineastian 6 74833 sisempään kehäosaan.

Reaktorin ollessa normaalikäytössä primaariveden kierrätys tapahtuu nuolien 12 esittämällä tavalla. Primaari-vesi, joka kuumenee joutuessaan kosketukseen reaktorin sy-ö dämen kanssa, menee kuumaan haaraan 9, sitten höyrygene-raattorin tulo-osaan, ryhmään 6 ja generaattorin poisto-osaan 8 sekä edelleen kylmään haaraan 10, jolloin se siirtyy renkaan muotoiseen kehätilaan kotelon 3 ja sen seinämän välissä. Vesi, joka jäähtyy ja synnyttää höyryä joutuessaan 10 kosketukseen sekundaariveden kanssa höyrygeneraattorissa 5, laskeutuu paineastian alaosaan ja siirtyy sen jälkeen paineastian keskiosaan kotelon 3 sisäpuolelle, jossa se kuumenee joutuessaan kosketukseen sydämen muodostavien polttoaine-elementtien kanssa.

15 Jotta primaaripiirin paine ja lämpötila saadaan pysy mään täysin rajattuina, reaktorin toiseen silmukkaan on järjestetty paineistin (kuvio 1, paineistin on sijoitettu esimerkiksi oikeanpuoleisen silmukan kuumaan haaraan).

Primaaripiirin oikeanpuoleisen silmukan elementit, 20 jotka vastaavat vasemmanpuoleisen silmukan (kuvio 1) elementtejä, on varustettu muuten samoilla viitenumeroilla, rautta niihin on lisätty heittomerkki.

Oikeanpuoleisen silmukan kylmässä haarassa 10' on repeämä, jossa putken päät ovat siirtyneet kokonaan irti 25 toisistaan,niin että vuotoala on kaksi kertaa primaaripiirin haaran poikkileikkaus.

Tällöin on siis kysymys suurimmasta mahdollisesta putkivahingosta, ja kuten myöhemmin voidaan todeta, se on vaikutukseltaan pienempi kuin jokin primaaripiirin kuuman -30 haaran samankokoinen repeämä.

Kuviossa 1 nähdään myös karkeana kaaviona kumpaankin silmukkaan sijoitettu keskipainevaraaja (kohdat 16 ja 17). Niissä on jäähdytysvesivarasto, jossa on boorihappoa ja typpeä paine 42 baaria.

35 Varaajat on yhdistetty primaaripiirin silmukoiden kylmiin haaroihin venttiilillä,joka avautuu, kun primaari- 7 piirin paine alittaa 42 baaria. 7 4 8 3 3

Kylmän haaran 10' saatua repeämän primaaripiirin vesi vuotaa pois jolloin piirin paine laskee nopeasti erittäin pieneksi.

5 Valvonta- ja hälytyssignaalit, jotka syntyvät paineis- timeen rekisteröidyn paineen perusteella, saavat ensin aikaan reaktorin pakkopysähtymisen, ts. ohjaustankojen putoamisen alas, ja sen jälkeen varmuussuihkutuksen.

Repeämien ollessa pieniä pystytään syöttämään riittä-10 västi vettä yksinomaan pumppujärjestelmän avulla, koska primaaripiirin paine ei laske tällöin niin paljon, että keski-painevaraajat käynnistyisivät.

Primaaripiirin repeämän ollessa taas suuri (kuva 1) paineen aleneminen aiheuttaa varaajien 16 ja 17 käynnis-15 tymisen, jolloin ne suihkuttavat booripitoista vettä primaaripiirin kylmiin haaroihin.

Repeämän tapahduttua syntyvä primaaripiirin veden-kierto on esitetty avonuolilla 20.

Kylmän haaran suuren repemän ollessa kyseessä muut-20 tuu paineen alentuessa sydämeen kohdistuva syöttömäärä (däbit coeur). Rengaskokoojaan (däbit vapeur) estää aluksi keskipainevaraajien veden laskeutumisen paineastiaan.

Tämä ohitustoiminto lakkaa paineen alenemisen päättyessä, ja vesi, joka tulee suihkutuspiirin kolmesta alajärjestel-25 mästä, edistää tehokkaasti paineastian täyttymistä.

Putkirepeämän aikana keskipainevaraajien tehtävänä on suihkuttaa erittäin suuri määrä vettä suhteellisen lyhyen ajan kuluessa. Vesimäärä vastaa tällöin paineastian alaosan täyttömäärää sekä sydämen kotelon ja paineastian väli-30 sen osan täyttömäärää. Kun vedenpinta alkaa nousta sydämessä, syntyy polttoaine-elementtien kohdalla höyryä. Tällaisen höyryn poistaminen, jota kylmän haaran repeämän ollessa kyseessä höyrygeneraattorien putkien ja pumppujen synnyttämä huomattava vastus jarruttaa, rajoittaa hyvin voimakkaas-35 ti vedenpinnan nousemista sydämessä.

Keskipainevaraajat huolehtivat tällöin siitä, että paineastian alaosa, rengaskokooja (sydämen kotelon ja paineastian välissä) ja sydämen alaosa täyttyvät nopeasti vedellä.

8 74833 Tällöin tarvitaan siis sellainen suihkutuslaite, jolla saadaan aikaan riittävän iauan kestävä veden suihkutus sydämen upottamiseksi kokonaan ja yksinomaan tämän vaiheen aikana, mikäli halutaan välttää kaikkia niistä vahinkoja, 5 joita primaaripiirissä voi syntyä. Tämä koskee erityisesti kylmässä haarassa tapahtunutta repämää.

Kaikissa erilaisissa vahinkotapauksissa, sydämen täydellinen upottaminen mukaanluettuna, suihkutuspumput huolehtivat jäämätehon poistamisesta ja sydämen pitkäaikais-10 jäähdytyksestä joko allassäiliön jäännöskapasiteetin avulla (suora suihkutusvaihe) tai tämän säiliön tason ollessa alhainen suihkutusjärjestelmän pumppujen imulla kammiotilan altaisiin liittyen (uudelleenkierrätysvaihe).

Seuraavassa selostetaan kuvion 2 avulla keksinnön 15 mukaista varmuussuihkutusjärjestelmää, jonka avulla voidaan selvittää edellä kuvatun kaltainen repeämä ja jatkaa reaktorin sydämen toimintaa sen jälkeen, ilman että joudutaan käyttämään niitä kahta lisäpumppujärjestelmää, jotka on sijoitettu reaktorin kammiotilan ulkopuolelle.

20 Kuvio 2 on kaavio varmuussuihkutusjärjestelmästä,jonka toinen puoli on reaktorin kammiotilassa 21 ja toinen puoli sen ulkopuolella.

Kuviossa 2 tiiviissä kammiossa 21 oleva osa on oikealla ja toinen osa taas vasemmalla. Tällöin esitetty apu-25 jäähdytyslaite liittyy neljä jäähdytyssilmukkaa käsittävään ydinreaktori in.

Kuviossa 2 nähdään neljä johtoa 22a, 22b, 22c ja 22d, joilla keskipainevaraajat 24 ja pienpainevaraajät 25 yhdistetään reaktorin jokaiseen kylmään haaraan.

30 Kuviossa 2 on esitetty myös kaksi kanavaa 23a ja 23b, jotka yhdistävät suihkutuspiirit pumpun avulla reaktorin kuumiin haaroihin.

Jokaiseen johtoon liittyy haarajohdon avulla keski-painevaraaja 24 ja pienpainevaraaja 25.

3 35 Keskipainevaraajissa 24 on jokaisessa n. 30 m vettä (2000 PPM booria sekä typpeä, jonka paine Pl on 25-30 baaria).

9 74833 3

Jokaisessa pienpainevaraajassa 25 on 20 m vettä (2000 PPM booria typen paineen P2 ollessa n. 15 baaria).

Keskipainevaraajat 24 on yhdistetty kanaviin 22 venttiilillä 26, joka on reaktorin ollessa toiminnassa, ai-5 na auki, sekä venttiilillä 27. Se liittyy venttiiliin 28, joka on kanavassa 22. Molemmat venttiilit 27 ja 28 suihk-kuttavat booripitoista vettä, jota on varaajassa 24, kylmään haaraan kuin primaaripiirin paine alittaa varaajan paineen (25-30 baaria).

10 Pienpainevaraajat 25 on yhdistetty kanaviin 22 vent tiilillä 29, joka on reaktorin ollessa toiminnassa aina auki, sekä venttiilillä 31, jonka kautta kanavaan 22 suihkutetaan vettä, kun kanavan paine alittaa varaajan 25 paineen (n. 15 baaria).

15 Myös kanavat 22 on yhdistetty venttiilien 32, 33 ja 34 avulla pumppusuihkutuslinjoihin. Käyttöosat on tällöin sijoitettu kammiotilan 2, ulkopuolelle.

Jokainen suihkutuslinja käsittää keskipainepumpun 36, joka on asennettu sarjaan pumpun 37 kanssa. Tämä on 20 taas pienpainepumppu, jonka painepuoli tekee mahdolliseksi pumpun 36 imupuolen syöttämisen.

Pumppu 36 on pumpun 37 alapuolella molempien pumppujen syöttövarastoon nähden, jona toimii reaktorialtaiden 3 40 syöttösäiliö, jossa on 300 m vettä (3000 PPm booria).

25 Pumppuun 36 liittyy ohituspiiri 41, joka voi olla suljettu venttiilillä 42. Piiri 41 mahdollistaa booripitoi-sen veden suoran sihkuttamisen primaaripiiriin pumpun 37 pienpaineella, kun venttiili 42 on auki.

Pumpun 37 imupuolen ja kammiotilan 21 altaan välil- 30 le voidaan myös järjestää yhteys suihkutetun jäähdytysnesteen ja tiivistetyn höyryn vastaanottamiseksi tilaan 21.

Kun vesi jäädytetään sitten toisen piirin avulla, se voidaan kierrättää uudelleen primaaripiiriin pitkä-aikaistoi-tona alhaisella paineella ja pienemmällä syötöllä.

35 Paitsi edellä selostettuja järjestelmiä, joissa jääh dyttäminen tapahtuu poistamalla lämpöreaktorin sydämestä ja primaaripiiristä, käytetään reaktoritilaan liittyvää ruis- 74833 10 kutusmenetelmää, joka siirtää poistetun energian ulkopuoliseen kylmään säiliöön.

Tässä ruiskutusjärjestelmässä käytetty jäähdytysvesi menee kammiotilan altaaseen samanaikaisesti kuin repeämän 5 sattuessa primaaripiiristä "karannut" vesi. Tämä allas ja sen jäähdytysjärjestelmä mahdollistavat suojatilaan suihkutetun booripitoisen jäähdytysveden uudelleenkierrätyksen.

Venttiilit 32 ja venttiili 43, joka sijaitsee kanavassa 23, tekevät mahdolliseksi jäähdytysveden suihkutta-10 misen joko kylmiin haaroihin kanavien 22 avulla tai sekä kylmiin että kuumiin haaroihin kanavien 22 ja 23 avulla.

Pumppujen 36 nimellistoimintapaine on n. 100 baaria 3 syöttömäärän ylittäessä tällöin 500 m /h.

Ulkopuolisten suihkutuspiirien pumppujen käynnistä-15 rninen tapahtuu heti, kun primaaripiirissä on todettu repeämä.

Kuvioon 3 viittaamalla selostetaan nyt kuvion 2 mukaisen apujäähdytyslaitteen toimintaa silloin, kun primaa-ripiirin johonkin kylmään haaraan on tullut huomattava repeämä, ts. kun on kysymys todella vakavasta vahingosta, jota 20 on selostettu edellä kuvioon 1 viittaamalla.

Kuvioon 3 on merkitty erikseen apujäähdytyslaitteiden komponenttien suihkuttamat määrät ja suihkutettu kokonaismäärä ajan funktiona. Lähtökohdaksi on otettu primaaripiirissä todetun repeämän havaitsemisajankohta.

25 Edellä kuvatun suihkutuslaitteen tehon havainnollis tamiseksi on tehty seuraavat epäedulliset olettamukset: - on voitu käyttää vain yhtä pumppuyksikköä 36-37, joka syöttää samanaikaisesti reaktorin neljää kylmää haaraa ja jonka reaktorin sydämen jäähdyttämiseen käytettä- 30 västä syöttömäärästä on vähennetty neljännes, mikä vastaa sitä vesimäärää, joka vuotaa ulos primaaripiirin kylmän haaran halkeamasta, - neljännes keskipainevaraajien kokonaissyöttömää-rästä vuotaa ulos primaaripiirin halkeamasta, joten sitä 35 ei voida käyttää reaktorin jäähdyttämiseen, 11 74833 - samoin neljännes pienpainevaraajien kokonaissyottomäärästä menee hukkaan primaaripiirin halkeaman kautta.

Keskipainevaraajien 50 syöttökäyrä on esitetty yhtenäisenä viivana ja pienpainevaraajien 51 syöttökäyrä taas pisteviivana pumppupiirin 52 syöttökäyrän varjostettuna vii-5 vana ja suihkutettua kokonaissyöttöä esittävä käyrä 53 katkoviivana.

Kuviosta 3 voidaan nähdä, että suunnilleen 15 sekunnin kuluttua primaaripiirin kylmän haaran repeämisestä keski-painevaraajät alkavat suihkuttaa vesivarastoaan primaari-10 piirin kylmiin haaroihin; kyseisen piirin paine on tällöin laskenut varaajien käynnistyspaineen alapuolelle.

Maksimisyöttöön päästään kuitenkin vasta 20-30 sekunnin kuluttua primaaripiirin halkeaman toteamisesta.

Primaaripiirin paine on siis laskenut muutamaan baa-15 riin, ja pienpainevaraajat, jotka ovat alkaneet suihkuttaa vettä primaaripiirin paineen laskettua nf 15 baariin, ovat tällöin saavuttaneet maksimisyöttömääränsä, jolloin myös kokonaissyöttömäärä on maksimi.

Tämä erittäin voimakas suihkutusmäärä tekee aikai-20 sempien laitteiden käyttöä vastaavalla tavalla mahdolliseksi sen, että paineastian alaosa pystytään täyttämään sekä jäähdyttämään samanaikaisesti paineastia, osa primaaripii-riä ja sydämen alaosa.

Keskipainevaraajien suorittama suihkutus lakkaa 25 suunnilleen 50 sekunnin kuluttua kylmän haaran halkeamisen jälkeen.

Pienpainevaraajien suihkuttama määrä laskee progressiivisesti, kun maksimiarvo on saavutettu. Tämä johtuu pienemmästä paine-erosta varaajan ja primaaripiirin välillä, 30 joka on suunnilleen reaktorirakennuksen ympäristön paineessa.

Näiden pienpainevaraajien syöttö lakkaa vasta n. 400-500 sekunnin kuluttua repeämän ilmestymisestä.

Ennen keskipainevaraajien suihkutukeen loppumista suihkutuspiirin pumput käynnistyvät ja syöttävät vettä va-35 kiona pysyvän lisämäärän, joka liittyy pienpainevaraajien syöttömäärään.

12 74833 50 sekunnin kuluttua suihkutus käsittää vain pien-painevaraajien ja pumppupiirin syötön.

Kun 50 sekunnin syöttömäärä lisätään pienpaineva-raajien 400/500 sekunnin pituisena aikana suorittamaan 5 syöttöön, pumppujärjestelmä pystyy huolehtimaan vedenpinnan pikaisesta nousemisesta reaktorin sydämessä, jolloin sydämen kotelon ja paineastian välisen hydraulisen käyttö-kuormituksen korkeus pysyy ennallaan.

Pienpainevaraajien tehtävänä on siis täydentää keskiyö painepumppujen syöttöä sydäntä upotettaessa veteen tosin suhteellisen pienellä syöttömäärällä, mutta riittävän pitkän ajan kuluessa,niin että sydän tulee kokonaan veden peittoon.

Tämän jälkeen pumppupiiri toimii pitkän aikaa ainoastaan reaktorin jäähdyttämistä varten.

15 Paineen ollessa heikko (repeämä on huomattavan suuri) keskipainesuiHcutuspumput ohitetaan ja veden uudelleenkier-rätys tapahtuu yksinomaan syöttöpumppujen avulla.

Voidaan siis todeta, että keksinnön mukaan pystytään suorittamaan seuraavat toiminnot: paineastian nopea 20 jäähdyttäminen ja osittain täyttäminen, sydämen täydellinen upottaminen uudestaan veteen ja paineastian pitkäaikainen jäähdyttäminen painevaraajayksikön ja pumppuyksikön avulla.

Keksinnön mukaisessa laitteesa voidaan, kun keskipai-nepumppu 36 yhdistetään syöttöpumppuun 37, saada aikaan 25 riittävän suuri syöttö, niin että pystytään kompensoimaan primaariveden hukka repeämän ollessa pieni tai keskisuuri sekä välttämään reaktorin sydämen "vajaa toiminta", ts. se tilanne, jolloin sydän ei ole enää kokonaan jäähdytysveden peitossa.

30 Kun repeämä on pieni tai keskisuuri, voidaan reakto rin sydämen vajaa toiminta välttää keksinnön mukaisella laitteella käyttämällä yksinomaan pumppujärjestelmää ja jättämällä keski- ja pienpainevaraajat kokonaan pois.

Keksinnön mukaisen pumppujärjestelmän parantunut 35 suorituskyky mahdollistaa keskipainevaraajien avauspaineen alentamisen 40 baarista n. 25-30 baariin, mikä merkitsee 13 74833 varaajien suunnittelun kannalta luonnollisesti huomattavaa säästöä.

Aikaisemmissa laitteissa keskipainevaraajien avaus-paineen piti olla suhteellisen suuri, sillä pumppujärjestel-5 mien suihkutussyötöllä ei pystytty riittävästi rajoittamaan sydämen uudelleenupotusvaihetta, kun kyseessä oli pienempi vahinko kuin primaaripiirin kylmän haaran huomattava repeämä.

Kun on kysymys primaaripiirin kylmän haaran suures-10 ta repeämästä, jolloin paine laskee nopeasti tässä piirissä, ei kannata käyttää keskipainevaraajien avulla tapahtuvaa, suhteellisen suuren paineen omaavaa suihkuttamista.

Kun kyseessä on primaaripiirin pieni tai keskisuuri repeämä tai höyryputken repeämä tarvittava täydennys saa-15 daan aikaan suihkuttamalla vettä suihkutuspumppujen avulla (keskipaine), joita syöttöpumput syöttävät. Syöttöpumppui-hin syötetään jäähdytysvettä reaktorin altaiden säiliöstä taas niin kauan kuin primaaripiirin paine on liian alhainen.

Pitemmän ajan kuluessa jäähdyttäminen tapahtuu 20 suihkutuskierrätyksenä sekä kylmiin että kuumiin haaroihin pienpainepumppujen avulla kierrättämällä uudelleen suojatilan altaaseen tullut vesi.

Kun primaaripiirin repeämä on suuri, pitkäaikais-jäähdytys tapahtuu samoin yksinomaan kierrättämällä vettä 25 pumppupiirin avulla ja varastoimalla vesi kammiotilan altaaseen.

Tämä uudelleenkierrätys voidaan suorittaa yksinomaan pienpainesyöttöpumpuilla. Tällöin venttiilit 42, joilla keskipainepumput voidaan oikosulkea, ovat auki.

30 Suihkuttaminen voi tapahtua kierrättämällä vettä yksinomaan kylmissä haaroissa tai samanaikaisesti kuumissa ja kylmissä haaroissa avaamalla venttiilit 43.

Keksinnön mukaisella apujäähdytyslaitteella voidaan siis suorittaa kaikki tarpeelliset toiminnot reaktorin 35 primaaripiiriini kohdistuvan vahingon laadusta riippumatta k^ttämällä tällöin vain yhtä suihkutusjärjestelmää, joka 14 74833 käsittää suojatilan ulkopuolelle järjestetyt käyttöelementit, ja kahta avauspaineiltaan erilaista varaajayksikköä.

Pienpainevaraajayksikön avulla sydän saadaan uudelleen veden peittoon primaaripiirin paineen alennettua.

5 Keksintö ei rajoitu edellä selostettuun rakennemuo- toon, vaan siihen kuuluu kaikki muunnelmat.

Näin ollen voidaan siis käyttää erityyppisiä varaajia siitä hetkestä lähtien, jolloin niiden automaattinen kiinnikytkentä on primaaripiirin paineen alenemeisesta 10 johtuen mahdollista.

Lisäksi voidaan käyttää kahta varaajayksikköä, joiden avauspaineet ovat erilaiset, suihkutuspiirin kanssa, jonka pumppulaitteet on sijoitettu reaktorin kammiotilan ulkopuolelle.

15 Kun kaksi pumppua kytketään sarjaan pumppupiiriin, tästä on kuitenkin se etu, että voidaan käyttää suuren syöt-tömäärän ja keskipaineen omaavia laitteita sellaisten laitteiden kanssa, joilla on suuri syöttömäärä ja pieni paine. Tällöin tulee kysymykseen vain toinen pumppu, ts. pienpaine-20 pumppu. Toinen pumppu oikosuljetaan.

Keksinnön mukainen apujäähdytyslaite soveltuu kaikkiin painevettä käyttäviin ydinreaktorityyppeihin primaari-piirin silmukoiden lukumäärästä riippumatta.

Claims (5)

15 74833

1. Laite painevesiydinreaktorin hätäjäähdyttämiseksi suihkuttamalla jäähdytysnestettä reaktorin primaari-5 piiriin kun siinä esiintyy vuotoa, joka laite käsittää ainakin yhden kaksoissuihkutuspiirin, jossa on pumppuväline (36,37), joka on sijoitettu reaktorin varmuustilan (21) ulkopuolelle, ja ainakin yhden varaajayksikön (24,25), jossa on tietty määrä paineistettua jäähdytysnestettä, jol-10 loin varaajat on sovitettu reaktorin varmuustilaan (21) ja liitetty primaaripiirin kylmiin haaroihin, joiden kautta painevesi menee reaktorin paineastiaan, venttiilin välityksellä, joka avautuessaan saa aikaan jäähdytysnesteen suihkuttamisen primaaripiiriin, tunnettu siitä, 15 että se käsittää primaaripiirin jokaisen kylmän haaran haarautumana venttiilin (27,31) välityksellä ja toisistaan riippumattomina - ensimmäisen jäähdytysnestevaraajän (24), jonka ensimmäinen paine P1 on primaaripiirin nimellispainetta pienempi 20 ja - toisen jäähdytysnestevaraajän (25), jonka toinen paine P2 on painetta Pl pienempi, - jolloin jäähdytysnesteen suihkuttaminen kummankin varaajan (24,25) kautta primaaripiiriin tapahtuu vastaavien 25 venttiilien (27,31) avautessa automaattisesti, kun primaaripiirin paine putoaa paineen Pl vastaavasti P2 alapuolelle, ja että kummankin kaksoissuihkutuspiirin, pumppuväline käsittää - kaksi pumppua (36,37), jotka on sovitettu sarjaan kana-30 vaan, joka on yläjuoksun puolella yhteydessä jäähdytysnestevaras- toon (40) ja alajuoksun puolella reaktorin primaaripiiriin, jolloin alajuoksun puolelle sovitetun pumpun (36) ni-mellistoimintapaine ylittää huomattavasti yläjuoksun puolelle sovitetun pumpun (37) nimellistoimintapaineen, jonka pumpun 35 (37) nostopuoli on yhteydessä alajuoksun puolella sijait sevan pumpun (36) imupuoleen, ja jolloin alajuoksun puolella olevaan pumppuun nähden haaroitetun sulkuventtiilillä 74833 16 (42) varustetun piirin (41) osa mahdollistaa myös yläjuoksun puolella olevan pumpun (37) suoran yhteyden primaari-piiriin .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n -5 n e t t u siitä, että kun kysymyksessä on ydinreaktori, jonka primaaripiirin paine on noin 155 bar, paine P1 on 25-30 bar ja paine P2 noin 15 bar.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen pumppuvälineillä 10 (36,37) varustettu suihkutuspiiri on liitetty primaari- piirin kylmiin haaroihin ja ainakin yhteen tämän piirin kuumaan haaraan, ts. primaaripiirin siihen putkeen, jonka kautta primaarivesi, joka on kuumentunut jouduttuaan kosketukseen reaktorin sydämen kanssa, voidaan johtaa 15 höyrygeneraattoreihin. 74833

1. Anordning för nödkylning av en tryckvattenkärn-reaktor genom insprutning av en kylvätska i reaktorns pri-5 märkrets da i denna uppstär läckage, vilken anordning om-fattar ätminstone en dubbelsprutkrets med ett pumpmedel (36,37), vilken placerats utanför reaktorns säkerhetsut-rymme (21), och ätminstone en ackumulatorenhet (24,25) med en bestämd mängd trycksatt kylvätska, varvid ackumu-10 latorerna är anordnade i reaktorns säkerhetsutrymme (21) och anslutna tili de kalla grenarna i primärkretsen, via vilka det trycksatta vattnet gär tili reaktorns tryckkärl medelst en ventil, vilken da den öppnas ästadkommer in-sprutande av kylvätska i primärkretsen, känneteck-15 n a d därav, att den omfattar säsom förgrening tili pri-märkretsens vardera kalla gren via en ventil (27,31) och oberoende frän varandra - en första kylvätskeackumulator (24), vars första tryck P1 är lägre än primärkretsens nominella tryck, och 20. en andra kylvätskeackumulator (25), vars andra tryck P2 är lägre än trycket Pl, - varvid sprutandet av kylvätskan via vardera ackumulatorn (24,25) sker genom att respektive ventiler (27,31) öppnar sig automatiskt dä trycket i primärkretsen faller under 25 trycket Pl respektive P2, och att pumpmedlet i vardera dubbelsprutkretsen omfattar - tvä pumpar (36,37) anordnade i serie i en kanal, vilken uppströms star i förbindelse med ett kylvätskeförräd (40) och nedströms med reaktorns primärkrets, varvid nominella 30 funktionstrycket i den nedströms anordnade pumpen (36) be-tydligt överstiger nominella funktionstrycket i den uppströms anordnade pumpen (37) , och varvid uppfordrings-sidan av pumpen (37) stär i förbindelse med den nedströms belägna pumpens (36) sugsida, och varvid en del av kretsen 35 (41), vilken är förgrenad i förhällande tili den nedströms belägna pumpen och försedd med en spärrventil (42), mög-