SE407123B - Skyddssystem for en kernkraftanleggning innefattande minst en till reaktorkerlet ansluten lagringstank for heutronabsorbator - Google Patents

Description

i25 74Û5251r5 2 vilka automatiskt åstadkommer att reaktorns styrstavar införas i reaktorhärden för att stoppa klyvningsprocessen. Reaktorns kylmedie- temperatur börjar därvid snabbt sjunka till en lägre nivå, eftersom värme fortfarande överföres till den sekundära vätskan i ånggenera- ptorn. För att säkerställa att en effektökning icke sker i reaktorn är det emellertid önskvärt att reaktiviteten i reaktornhärden ytter- ligare minskas. Tidigare har man för detta ändamål använt en tank . med en kemisk neutronabsorbator i form av koncentrerad borsyra, som kopplades till inloppet till insprutningspumpar i säkerhetssystemet.

Vid utlösning av en signal, som indikerar onormalt uppförande hos ïreaktorn, pâverkas pumparna så att borsyra snabbt insprutas i reaktor- härden för att förhindra eller motverka effektökning i reaktorn.

En väsentlig nackdel med detta system är att tiden mellan start :_av pumparna och borsyrainsprutningen under vissa förhållanden är tillräckligt lång för att reaktorn skall fortsätta att generera värme, och en snabb och fullständig avstängning av reaktorn uppnås Kicke. Denna typ av insprutningssystem kräver vidare en komplicerad styrutrustning för att sätta systemet i funktion, vilket icke endast komplieerar insprutningen av borsyra i reaktorhärden utan även ökar kostnaderna för reaktoranläggningen. Dessutom kräves stora högtrycks- pumpar för att inspruta borsyran i reaktorn. e En annan naakdai- följer av att dat är nödvändigt att full- ständigt isolera borsyratankarna från reaktorns huvudkylsystem, när a tankarna ärii beredskapstillstånd. Om en läcka skulle uppstå i ven- tilerna, som isolerar borsyratankarna, är det möjh.gt att eftersom -ïïett tryckfall uppträder över tanken, borsyran långsamt avledes till a 35, den primära kylmedieslingan, och förekomst av borsyra i denna skulle därvid ogynnsamt påverka reaktorns funktion. Å Huvudändamålet med uppfinningen är därför att åstadkomma ett enkelt och relativt billigt system för insprutning av en neütron- absorberande vätska i reaktorhärden med minimal tidsfördröjning. efter igångsättning.

-Uppfinningen avser sålunda en skyddsanordning för en kärn- reaktoranläggning innefattande ett reaktorkärl med flera primära kylmedieslingor, vilka vardera innefattar en ånggenerator och en pump för att pumpa kylmedium från reaktorkärlet genom ånggeneratorn, ovarvid skyddsanordningen innefattar minst en lagríngstank, som inne- »håller en neutronabsorbator och är ansluten till reaktorkärlet. Upp- finningan kannataakaaa av att tanken har att inlopp anslutet till utloppssidan på minst en av pumparna för det primära kylmediet och ; s¿en kärnreaktor; ; p74os2s1-5 3 ett utlopp anslutet till insugningssidan på minst en av de övriga pumparna i det primära kylsystemet, och att isolationsventiler är anordnade vid motsatta sidor av tanken för att normalt isolera tanken från de primära kylmedieslingorna, samt att anordningar finns för att öppna nämnda ventiler vid mottagandet av en nödsignal.

Uppfinhingen skall i det följande närmare beskrivas med hänvis- ning till bifogade ritningar, som visar ett utföringsexempel på upp- 'finningen.

Fig. är en schematisk bild av skyddssystemet och visar hur ineutronabsorbatortanken och pumparna är anordnade i förhållande till Fig. 2 är en sidvy, delvis i sektion, som visar utförandet av % en neutronabsorbatortank.

Fig. 3 är en planvy av tanken enligt fig. 2.

Fíg. Ä visar i större skala ett munstycke beläget i tankens botten.

I de olika ritningsfigurerna användes samma hänvisningsbe- teckningar för att beteckna samma delar.

I fig. 1 visas en kärnreaktor 10 innefattande ett reaktorkärl 12 med en reaktorhärd 1% av vanlig typ för alstring av värme. Tre separata och lika rörslingor A, B och C, vilka vardera är försedda med ett inlopp 16 för kylmedium, ett utlopp 18 och en pump 20, leder kylmedium från reaktorn till en_i slingan anordnad ånggenerator 22.

För att nyttiggöra värmet som tillförs kylmediet i varje slinga överför varje ånggenerator 22 värme från reaktorns kylmedium till en sekundär vätska i en slinga, som innefattar ângledningar 23, en turbin 2#,'en kondensor 26 och en matningspump 28 ansluten till ånggeneratorerna. Turbinen är kopplad till en elektrisk generator, som lämnar kraft till ett elektriskt system.

När ett avbrott inträffar i en ångledning 23 mellan ånggenera- torerna och turbínen i den sekundära slingan, träder lämpliga tem- peratur- och/eller tryckkänsliga anordningar och flödeskännande anordningar i funktion och åstadkommer att styrstavar införs i reaktorhärden för att stoppa klyvningsprocessen. På grund av den negativa temperaturkoefficienten i härden kan trots detta effekt- alstringen åter sätta igång även efter införingen av styrstavarna.

Såsom visas i fig. 1 är en ledning 30 ansluten-till utlopps- sidan av en pump 20 i en av slingorna för att tillföra primärt kyl- medium till ett par parallellkopplade ventiler 32, vilka har sina utgångssidor anslutna till en bortank 35 företrädesvis genom pumpar _ 71405251-5 ø '35 Ä n3#. En förbiledning 36 säkerställer tillförsel till bortanken 35 i det fall att pumparna 34 icke fungerar. Stoppventiler 38 förhindrar återströmning från tanken 35 till reaktorns kylsystem.

Tanken 35 innehåller en neutronabsorberande vätska såsom bor- 'syra eller kaliumpentaborat. I det visade utföringsexemplet inne- håller den neutronabsorberande vätskan en 12%-ig vattenlösning av ffborsyra, vilken hålls vid en minimitemperatur av 7000 för att hindra bor från att utfällas från lösningen vid lägre temperaturer; En indikator HO visar nivån för borsyran.

När ventilerna 32 öppnas kommer pumpen 20 för primärt kyl- medium i slingan C att pumpa kylmedium under tryck till botten av bortanken 35, Så att neutronabsorbatorn drivs ut från tanken genom ett par parallellkopplade motordrivna ventiler #2 och in i ledningar W 4%, H6 och H8, vilka leder till de två övriga slingorna A och B i reaktorn. Var och en av dessa slingor innehåller även parallell- kopplade stoppventiler 50 för att förhindra backströmning i systemet.

En utjämningstank 52 för borsyran är kopplad parallellt med tanken 35 för att hålla tanken full och klar för användning. Det är viktigt att borsyran i tanken 35 icke läcker eller på annat sätt sipprar in i reaktorns primära kylslinga, eftersom borsyran tjänstgör som neutronabsorbator för reaktorn. Om ventilerna 32 och 38 på ena sidan om tanken 35 och ventilerna #2 och 50 på den andra sidan skulle läcka, kommer tydligen det därigenom uppkomna tryckfallet över tanken att medföra att borsyra gradvis sipprar in i den primära kyl- slingan. För att eliminera denna eventualitet är en tryckutjämnande förbiledning 54 kopplad parallellt med tanken på visat sätt, så att tryck vid motsatta sidor av tanken kommer att utjämnas, varför ström- ning genom tanken icke sker. Ledningen 5% har en på lämpligt sätt avpassad liten genomströmningsarea i jämförelse med huvudströmled- ningen genom tanken 35, så att endast en liten mängd av flödet från pumpen 20 kommer att passera förbi tanken 35, när systemet träder i funktion. .

Om ett avbrott skulle inträffa under drift i någon av ångled- ningarna 23 i slingan ånggenerator-turbin¿ detekterar lämpliga temperaturkännande organ i systemet att ett avbrott förekommer och påverkar lämplig styrutrustning och ventilreläer, som öppnar venti-' lerna 32 och 38, 42 och 50. Detekteringsorganen och det elektriska systemet, som utför dessa funktioner, är i huvudsak desamma som vanligen används i skyddssystem mot ångavbrott och skall därför icke här beskrivas i detalj. När ventilerna öppnas, etableras en direkt H0 2 vuoszsí-5 förbindelse mellan borsyratanken 35 och lågtemperaturdelarna A och B av de primära slingorna mellan reaktorn och ånggeneratorerna. Reak- torns kylmediepump 20 eller pumparna 3Ä om dessa används pumpar därvid primärt kylmedium från slingan C in i borsyratanken 35, varvid bor- syra från tanken 35 tvingas ut i rörsystemet för direkt tillförsel till de två återstående lågtemperaturdelarna A och B, som är an- slutna till reaktorns inloppsöppningar. Delen C kan även användas om så önskas. Mängden borsyra i tanken 35 väljs så att den ger den :önskade reaktivitetssänkningen i reaktorn för att därigenom säker- ställa fullständig avstängning av reaktorn och stopp för värme- - alstringen i denna.

Fördelarna med det ovan beskrivna skyddssystemet ligger främst i systemets enkelhet och genom att kylmediumtrycket i reaktorn ut- nyttjas. En relativt liten tryckdifferens erfordras för att införa neutronabsorbatorlösningen i reaktorn. Ventilerna på båda sidor om tanken 35 öppnas helt enkelt vid mottagning av en signal från de temperatur- eller flödeskänsliga organen, som är belägna i led- ningarna mellan ånggeneratorerna och turbinen, eller temperatur- kännande organ i den primära slingan. Ingen ytterligare styrfunktion eller styranordning erfordras för att systemet skall fungera på avsett sätt.

Borsyratanken är lämpligen belägen nära reaktorns primära kylslingor, så att tiden mellan starten för ventilmotorerna eller -reläerna och den faktiska insprutningen av borsyra av reaktorni 'minskas.

Såsom visas i fig. 2, 3 och 4 har tanken 35 ett inlopp 60, ett utlopp 62 och ett flertal stöd 6% svetsade eller på annat sätt fästade vid tankens utsida. För att möjliggöra tillgång till tankens ' inre för rengöring eller andra ändamål är en cirka H5 cm vid man- lucka 66 svetsad vid tankens vägg. Inloppet 60 är försett med ett munstycke 68, visat i fig: 4, vilket är försett med perforeringar 70 fördelade på dess cylindriska yta och ändyta. Vätska som införs i tanken strömmar genom perforeringarna 70 utåt och fördelas så att neutronabsorbatorn mera likformigt fördelas mot utgången 62 och till reaktorns primära kylsystem. För att åstadkomma ännu bättre fördel- ning kan en perforerad platta 72 vara fastsvetsad vid tankens väggar.

Denna platta är likaledes försedd med ett flertal hål 7% för jämn fördelning av vätskan. Elektriska uppvärmningsorgan 76 är anordnade i tanken för att hålla lösningen vid en tillräckligt hög temperatur för att förhindra utfällning av bor. *2405251-5 6 - ;Wa _a För att sätta systemet i funktion utsänds en nödsignal från tryck- eller temperaturkännande organ, som på konventionellt sätt är anordnade i systemet och aktiverar anordningar utförda att öppna ventilerna 32 och #2 och att starta hjälppumpsmotorerna 3% om så önskas. t Innehållet i tanken 35 töms omedelbart till insugningssidan Üpå cirkulationspumparna 20, vilka vidarebefordrar den högkoncentre- lrade box-lösningen till, reaktorkäïrlet.

Claims (4)

7 - 71105251-5 Patentkrav

1. l. Skyddssystem för en kärnkraftanläggning, vilken innefattar ett reaktorkärl (l2) med ett flertal primära kylmedieslingor (A,B,C), vilka vardera innefattar en ånggenerator (22) och en pump (20) för att pumpa kylmedium från reaktorkärlet (12) genom ånggeneratorn (22), varvid skyddssystemet innefattar minst en lagringstank (35), som innehåller en neutronabsorbator och är ansluten till reaktorkärlet (12), k ä n n e t e c k n a t av att tanken (35) har ett inlopp (60) anslutet till utloppssidan av minst en av nämnda pumpar (20) i de primära kylmedieslingorna och ett utlopp (62) anslutet till inloppssidan av minst en av pumparna (20) i de primära kylmedie- slingorna, och att isolationsventiler (32, 42) är anordnade på mot- satta sidor av tanken (35) för att normalt isolera tanken (35) från de primära kylmedieslingorna (A,B.C), och att anordningar (R) finns för att öppna ventilerna (32, 42) vid mottagning av en signal indikerande nödtillstånd.

2. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att utjäm- ningsledningar (54) med relativt liten tvärsektion är kopplade mellan tankens inlopp och utlopp för att förhindra ventilläckning genom tanken (35).

3. System enligt krav l eller 2, k ä n nu e t e c k n a t av uppvärmningsorgan (70) i tanken (35) för att hålla den däri befint- liga neutronabsorbatorlösningen vid en förutbestämd temperatur.

4. System enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c'k n a t av att nämnda lagringstank (35) är anordnad nära intill reaktor- 'kärlet (12). ANFÖRDA PUBLIKATIONER: US 3 528 884 (176~37)