HU201419B

HU201419B - Nuclear reactor of tank

Info

Publication number: HU201419B
Application number: HU86693A
Authority: HU
Inventors: Pramod Batheja; Dietmar Bittermann; Istvan Erdoedy; Peter Rau
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1986-02-19
Publication date: 1990-10-28
Also published as: CH668853A5; DE3516583A1; HUT43424A

Abstract

In nuclear reactors having a reactor pressure vessel (1) and hydraulic drives (12) for control rods (10) which are operated by means of the reactor coolant via a control unit (15), which form the highest point (31) of distributing pipes (26), a venting line (32) with a substantially smaller cross-section than that of the control pipes (26) is provided. At the free end of this venting line (32) a non-return valve (34) is arranged, in order to avoid air or vapour being sucked in given an underpressure. <IMAGE>

Description

A találmány tárgya tartályos magreaktor, mely folyadékhűtésű reaktormagot és a reaktorteljesítmény szabályozása céljából a vezérlőrudak mozgatására hidraulikus hajtóműveket tartalmaz, miközben a hidraulikus hajtóművek áramlás szabályozására szolgáló szelepeket tartalmazó vezérlőegységgel vannak összekötve, mely szelepek a hűtőfolyadék egy részét szivattyú közbeiktatásával csövek segítségével a vezérlőegységen keresztül a hidraulikus hajtóművekhez vezetni képesek.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a tank-core reactor comprising a fluid-cooled reactor core and hydraulic actuators for controlling the reactor power, which are connected to a control unit comprising valves for controlling the flow of hydraulic actuators, the valves being connected to they can drive.

Ismeretes, hogy hasonló magreaktorok hidraulikus hajtóműveinek csöveinél a felső szakaszban nem akadályozható meg, hogy a hűtőfolyadékkal való feltöltéskor légzárványok keletkezzenek. Ebből adódóan a reaktor üzeme közben a hidraulika folyadékként szolgáló hűtőfolyadékból gáz kiválással kell számlni. Az ilyen levegő - vagy gázkiválások károsan befolyásolják a vezérlőrudak üzemét. Ezért a gázkiválások elkerülése fontos feladat.It is known that in the upper section of the hydraulic drive pipes of similar nuclear reactors, it is not possible to prevent air inclusions when filling with coolant. Therefore, during the operation of the reactor, gas is to be counted from the coolant used as hydraulic fluid. Such release of air or gas adversely affects the operation of the control rods. Therefore, avoiding gas escapes is an important task.

Egy hasonló magreaktor a DE-AS 1178 526 számú vizsgálat után közzétett szabadalmi leírásból ismeretes. A magreaktor vezérlőrúdjait az itt ismertetett megoldásnál is a reaktor teljesítményének szabályozása érdekében ugyancsak hidraulikus úton, a hidraulika közeg átáramlási keresztmetszetének megváltoztatásával, nyomásváltoztatással mozgatjuk. A hűtés itt is két körös, a primer hűtő körben üzemszerűen nyomásváltozás lép fel, ha a szekunder hűtőkörben a hűtőközeg nyomását egy vezetőcsatoma útján megváltoztatjuk. Ezt a nyomásváltoztatást egy dugattyú és a csatomafal közti résméret változtatásával érik el.A similar nuclear reactor is known from DE-AS 1178 526. In the embodiment described herein, the control rods of the nuclear reactor are also moved hydraulically in order to control the reactor power, by changing the cross-section of the hydraulic fluid flow and by changing the pressure. Here, too, cooling occurs in two circuits, a pressure change in the primary cooling circuit that occurs when the pressure of the refrigerant in the secondary cooling circuit is changed via a guide channel. This pressure change is achieved by varying the gap size between a piston and the hub wall.

A hűtőközeg áramlásában fellépő nyomásváltozás befolyásolja a vezérlőrudak helyzetét. A hűtővezetékben az időegység alatt átáramló hidraulika közeg mennyiségétől függően a vezérlőrúd vagy megemelkedik vagy pedig lebegő helyzetben marad. Teljes fojtásnál vagy pedig igen erős nyomáscsökkenésnél a vezérlőrúd saját súlyának következtében lesüllyed. Ilyen nagy mértékű fojtás jöhet létre a hűtőközeg áramlásában gázzárvány miatt is.The change in pressure in the refrigerant flow affects the position of the control rods. Depending on the amount of hydraulic fluid flowing through the cooling line during the time unit, the control rod will either rise or remain in a floating position. At full throttle or very strong pressure drop, the control rod will sink due to its own weight. Such a large choke can also occur in the refrigerant flow due to a gas barrier.

Ennek az ismert megoldásnak hiányossága, hogy a hűtőfolyadékkal való feltöltésnél, valamint a magreaktor üzemelése során keletkező gázkiválás okozta lég- és gázzárványok eltávolítása nincs megoldva.A disadvantage of this known solution is that the elimination of air and gas inclusions caused by gas evolution during the filling with coolant and during the operation of the nuclear reactor is not solved.

A találmány célja olyan tartályos magreaktor kifejlesztése, melynél a lég- ill. gázzárványok kilalkulása kizárt.It is an object of the present invention to provide a containerized nuclear reactor in which the air or gas inclusions are excluded.

A találmány feladata, hogy megoldja a hűtőfolyadékként szolgáló hidraulika közegből esetleg kiváló levegő- és gázrészecskék folyamatos összegyűjtését és eltávolítását a hidraulikus rendszerből anélkül, hogy a magreaktor normál üzemelését megzavarná. A kitűzött célt olyan tárgyi kialakítással érjük el, hogy a vezérlőegység a csövek és legalább egy nyomóvezeték legmagasabb pontját képezi, ahol előnyösen egy gyűjtőtér van, a gyűjtőtér pedig a csövek keresztmetszeténél kisebb keresztmetszetű légtelenítő vezetékkel a reaktortartállyal össze van kötve.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide for the continuous collection and removal of air and gas particles from the hydraulic fluid that is used as the coolant fluid without disturbing the normal operation of the nuclear reactor. The object is achieved by an object design such that the control unit forms the highest point of the pipes and at least one discharge line, preferably having a collecting space, and the collecting space being connected to the reactor vessel by a vent line of smaller cross section than the pipes.

Célszerűnek bizonyultak a találmány szerinti magreaktor olyan kiviteli alakjai, amelyeknél a levegő ill. gázok eltávolítása tartós reaktorüzem esetén is biztosított. A légtelenítő vezeték a hidraulikus hajtómű csöveivel párhuzamosan van kapcsolva, és keresztmetszete egy fojtó szeleppel olyan legkisebb értékre 2 van szabályozva, hogy a gázok elvezetésére még éppen elegendő legyen.Embodiments of the nuclear reactor according to the invention, in which the air or air inlet is used, have proved to be advantageous. degassing is ensured even in the case of a prolonged reactor operation. The vent line is connected in parallel with the hydraulic gear pipes and its cross-section is adjusted to a minimum value 2 with a throttle valve so that it is just enough to drain the gases.

Egy találmány szerinti előnyös kivételi alak szerint a vezérlőegység egy felfelé csúcsban végződő gyűjtőteret tartalmaz. A légtelenítő vezeték ebből a csúcsból indul ki, így az összes gáz elvezetése biztosított, ugyanis a hidraulikus rendszerben a lég- ill. gázzsákok jelenléte káros.In a preferred embodiment of the present invention, the control unit comprises an upwardly collecting end space. The vent line starts from this peak, which ensures that all gas is drained, since the hydraulic system is designed for air and air flow. the presence of gas bags is harmful.

A légtelenítő vezeték méretezése szempontjából előnyös, ha a hidraulika folydék áramlási sebessége a gyűjtőtérben kisebb mint lm/s. Az áramlást létrehozó hajtóerőt a hidraulikus rendszer a reaktortartály hűtőfolyadékának nyomásánál 3-5 bar-ral nagyobb nyomása biztosítja. A találmány szerinti légtelenítő vezetékben az áramlási sebeség legalább 5 m/s, ami biztosítja, hogy az esetleges gázbuborékok biztonsággal eltávozzanak. A légtelenítő vezeték keresztmetszete mintegy 1/20-a a csövek keresztmetszetének.It is advantageous for the size of the bleed pipe to have a flow rate of hydraulic fluid in the collecting chamber of less than 1 m / s. The flow generating force is provided by the hydraulic system at a pressure of 3 to 5 bar above the reactor vessel coolant pressure. The vent line of the present invention has a flow rate of at least 5 m / s, which ensures that any gas bubbles are safely removed. The vent line has a cross-section of about 1 / 20th of the pipe cross-section.

A légtelenítő vezeték szabad végén előnyösen egy visszacsapó szelep van elhelyezve. Ez a szelep a vezeték légtelenítését biztosítja, ugyanakkor megakadályozza a hidraulikus rendszer nyomáscsökkenése esetén a levegő vagy gáz behatolását.Preferably, a non-return valve is provided at the free end of the vent line. This valve provides venting of the line while preventing air or gas from entering when the hydraulic system is depressurised.

A visszacsapószelep célszerűen záró értelemben elő van feszítve. Ezáltal egy bizonyos túlnyomást biztosíthatunk, ami megakadályozza a reaktor hűtőfolyadékának kigőzölgését. A visszacsapószelep zárótagja egy rugó által van előfeszítve, mint az a hasonló visszacsapószelepeknél szakember számára ismert.The non-return valve is preferably pre-tensioned. This provides a certain overpressure which prevents the reactor coolant from evaporating. The shut-off valve of the non-return valve is pre-tensioned by a spring, as is known in the art for similar non-return valves.

A találmányt az alábbiakban célszerű példaképpeni kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol azThe present invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which:

1. ábra a találmány szerinti tartályos magreaktor függőleges metszete, aFigure 1 is a vertical sectional view of a tank reactor according to the invention, a

2. ábra pedig a légtelenítőrendszer kinagyított metszete.Figure 2 is an enlarged sectional view of the venting system.

Az ábrázolt forróvízreaktor 2 reaktormagot tartalmazó 1 reaktortartályt ábrázol, melyet 3 biztonsági burkolat véd és felső részén 5 hőcserélőt tartalmaz. Az 5 hőcserélő elválasztja a 1 reaktortartály belsejében levő primer hűtővizet a 6 szekunderkörtől, mely koncentrikus 7 és 8 csővezetékekkel van az 5 hőcserélőre csatlakoztatva, és a hőenergiát kisnyomású gőz vagy forróvíz formájában szállítja az ábrán nem vázolt fogyasztóhoz.The hot water reactor shown shows a reactor vessel 1 containing a reactor core 2, which is protected by a safety cover 3 and has a heat exchanger 5 on its upper part. The heat exchanger 5 separates the primary cooling water inside the reactor vessel 1 from the secondary circuit 6, which is connected to the heat exchanger 5 by concentric pipelines 7 and 8 and conveys the heat energy in the form of low pressure steam or hot water to a consumer not shown.

A 2 reaktormag teljesítményét 10 vezérlőrudakkal szabályozzuk, melyeket a reaktorteljesítmény csökkentése érdekében a 2 reaktormagba süllyesztünk, mint azt a 10’ vezérlőrúd esetében láthatjuk. A 10 vezérlőrudak emelését hidraulikus 12 hajtómű végzi, mely példaképpen a 1 reaktortartály 14 fedelére van erősítve.The power of the reactor core 2 is controlled by the control rods 10 which are lowered into the reactor core 2 to reduce the reactor power, as can be seen with the control rod 10 '. The lifting of the control rods 10 is performed by a hydraulic actuator 12, which is mounted, for example, on the lid 14 of the reactor vessel.

A 12 hajtóműveket a 15 vezérlőegység a 26 csöveken át egy 16 nyomóvezetékkel táplálja. Hidraulika folyadékként az 1 reaktortartályban levő 17 primer hűtőfolyadék szolgál, amelynek 18 folyadékszintjét az 1. ábra jelöli. A 17 primer hűtőfolyadékot egy 21 szivattyú 20 szívócsövön keresztül szállítja a 15 vezérlőegységen keresztül a 26 csövekbe.The actuators 12 are supplied by the control unit 15 via a pressure line 16 through the pipes 26. The hydraulic fluid is the primary coolant 17 in the reactor vessel 1, the fluid level of which is shown in Figure 1. The primary coolant 17 is supplied by a pump 21 via suction pipe 20 via control unit 15 to the tubes 26.

A 20 szívócső el van választva egy a 1 reaktortartály belsejében szilárdan szerelt alsó 23 szakaszra és egy 25 csatlakozó rész fölötti 24 csonkra. A 25 csatlakozó rész bitosítja, hogy a 14 fedél levételekor a 21 szivattyún és a forróvízreaktor gőzterében a tömítettség visszaállítható legyen.The suction pipe 20 is separated by a lower section 23, which is rigidly mounted inside the reactor vessel 1, and a nozzle 24 above the connection part 25. The coupling portion 25 makes it possible to restore the tightness of the pump 21 and of the hot water reactor steam when the cover 14 is removed.

HU 201419 ΒHU 201419 Β

A 2. ábra a reaktor 14 fedélnek az egyszerűsített ábrázolásban vázolt 15 vezérlőegységet tartalmazó része. A reaktortartály 14 fedél alatti 250 belső terén a 16 nyomóvezeték áthatol. Ez táplálja a 15 vezérlőegység fel nem tüntetett szelepein keresztül a 26 csöveket, melyek az 1. ábrán vázolt 12 hajtóművekhez vezetnek. A 26 csövek a 15 vezérlőegység csúcsán levő 28 gyűjtőtérből indulnak ki, mely a 2. ábrán látható módon egy kúpos 30 fedőrészt tartalmaz. A 32 légtelenítő vezeték a 30 fedőrész csúcsán kialakított 31 bemélyedésbe nyúlik be, és a 28 gyűjtőtéren, valamint a 15 vezérlőegység házán keresztül a 14 fedél alatti 250 belső télbe vezet.Figure 2 is a section of the reactor cover 14 containing a control unit 15 outlined in simplified form. The pressure vessel 16 passes through the inner space 250 of the reactor vessel under cover 14. This feeds the tubes 26 through the unselected valves of the control unit 15 which lead to the gear units 12 shown in FIG. The tubes 26 extend from a collecting space 28 at the top of the control unit 15, which, as shown in FIG. 2, comprises a conical top portion 30. The vent line 32 extends into a recess 31 formed at the top of the cover portion 30 and passes through the collecting space 28 and the housing of the control unit 15 to the inner winter 250 under cover 14.

A hidraulika folyadék 16 nyomóvezetékének átmérője példaképpen 60 mm, így áramlási keresztmetszete 2830 mm². Ebből a 28 gyüjtőtér belsejében 1 m/s-nél kisebb áramlási sebeség adódik, s ez az az érték, amellyel a hidraulika folyadékul szolgáló hűtőfolyadék a 26 csövekbe ömlik.The hydraulic fluid pressure line 16, for example, has a diameter of 60 mm and thus has a flow cross section of 2830 mm ² . This results in a flow velocity of less than 1 m / s inside the collection chamber 28, which is the value at which the hydraulic fluid coolant flows into the tubes 26.

A 26 csövek átmérője 25 mm, így egy 26 cső keresztmetszete 490 mm*. Eközben a nyomás bennük a 28 gyüjtőtér nyomásával egyezik meg, tehát 3-5 bar-ral nagyobb értékű, mint a 1 reaktortartályban uralkodó példaképpen 15 bar értékű nyomás.The tubes 26 have a diameter of 25 mm so that a tube 26 has a cross-section of 490 mm *. Meanwhile, the pressure in them is equal to the pressure in the collector space 28, i.e., 3 to 5 bar higher than the pressure of 15 bar in the reactor vessel 1, for example.

A fenti nyomás a 32 légtelenítő vezetékben egy állandó, 6-7 m/s sebességű áramlást hoz létre, miközben a 32 légtelenítő vezeték átmérője 4 mm, keresztmetszete pedig 13 mm². Ezen áramlás által a hidraulikus rendszerben található, a 28 gyüjtőtérben kivált összes gáz elvezethető, mielőtt a 26 csöveken át a 12 hajtóművekhez kerülne és ott zavart okozna.The above pressure in the vent line 32 produces a constant flow of 6-7 m / s while the vent line 32 has a diameter of 4 mm and a cross-section of 13 mm ² . All of the gas generated by this flow in the hydraulic system and generated in the accumulation chamber 28 can be discharged before being introduced into the gear units 12 through the pipes 26 and causing disturbance there.

A 32 légtelenítő vezeték reaktor 250 belső terébe visszavezető szabad 33 végén egy 34 visszacsapószelep van elhelyezve, mely 35 zárótagként egy golyót tartalmaz, s melyet egy 36 rugó a 37 szelepünknek nyom. A rugóerő záró értelemben egy előfeszítést biztosít, mellyel a 28 gyüjtőtérben uralkodó előbbiekben említett 3-5 bar túlnyomás fenntartható akkor is, ha a 32 légtelenítő vezetékben az áramlás csökken.At the free end 33 of the vent line 32, which recirculates into the interior space 250 of the reactor, is a non-return valve 34 which contains a ball as a closure member 35 and is pressed by a spring 36 onto our valve 37. In the final sense, the spring force provides a pre-tension to maintain the above-mentioned 3 to 5 bar overpressure in the storage compartment 28 even when the flow in the vent line 32 is reduced.

A 34 visszacsapószelep azt is biztosítja, hogy a 16 nyomóvezetékben fennálló nyomás csökkenésekor a csatlakozó 26 csövek ne szívjanak gőzt a 1 reaktortartály 250 belső teréből, amennyiben a hidraulikus vezérlés 21 szivattyúit kikapcsoljuk. így a 26 csövekben állandóan folyadék marad, és a további üzemeléshez a 26 csöveket nem kell feltölteni.The non-return valve 34 also ensures that when the pressure in the discharge line 16 decreases, the connecting tubes 26 do not draw steam from the inner space 250 of the reactor vessel 1 when the hydraulic control pumps 21 are turned off. Thus, the tubes 26 will remain fluid throughout and the tubes 26 will not need to be filled for further operation.

Claims

A tank core reactor comprising a liquid-cooled reactor core and hydraulic actuators for controlling the reactor power to move the control rods while being connected to a control unit comprising valves for controlling the flow of the hydraulic actuators, the valves being connected to the control fluid via a pumping means; characterized in that the control unit (15) forms the highest point of the pipes (26) and at least one pressure line (16), preferably having a collecting space (28) and a collecting space (28) smaller than the cross-section of the pipes (26) is connected to the reactor vessel (1) by a cross-sectional vent line (32).

(Priority: February 22, 1985)

Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the cover part (30) of the control unit (15) comprises a pointed collecting space (28) and the venting line (32) extends from the upper vertex of the collecting space (28).

(Priority: February 22, 1985)

Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the vent line (32) has a cross-section of 1/20 or less than the cross-section of the tubes (26).

(Priority: February 22, 1985)

4. A nuclear reactor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a non-return valve (34) is provided at the free end (33) of the vent line (32),

The nuclear reactor according to claim 4, characterized in that the stop member (35) of the non-return valve (34) is biased by a spring (36).

(Priority 08-08-1985)