DE2430725C3

DE2430725C3 - Überdruckentlastung für eine Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2430725C3
Application number: DE2430725A
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Helf; Hans-Peter Dipl.-Ing. Schabert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1974-06-26
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2430725B2; DE2430725A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überdruckentlastung für eine Kernreaktoranlage mit einer einen nuklearen Dampferzeuger einschließlich Sicherheitshülle und aus dieser herausführenden Frischdampfleitungen, die mit je einer im Inneren der Sicherheitshülle gelegenen Absperrarmatur absperrbar sind und die jeweils eine mit einem im Inneren der Sicherheitshülle angeordneten Überdruckventil versehene Entlastungsleitung aufweisen.

Aus der Zeitschrift »Atomwirtschaft« vom Febr. 1968, Seite 96 und 97, ist eine Siedewasserreaktoranlage bekannt, bei der die vom Reaktordruckbehälter ausgehenden Frischdampfleitungen, die aus der Sicherheitshülle herausführen, mit je einem Absperrventil vor und hinter der Sicherheitshülle versehen sind. Vor dem inneren Absperrventil sind an jede Frischdampfleitung ein Sicherheitsventil und eine als Entlastungssystem bezeichnete Leitung angeschlossen, die in eine Kondensationskammer im Inneren der Sicherheitshülle führt und eine nicht näher bezeichnete Armatur enthält. In der Kondensationskammer wird der Dampf niedergeschlagen, um den Druck in der Sicherheitshülle zu begrenzen. Bei einer aus der Zeitschrift »Atomwirtaktoranlange sind außerhalb der Sicherheilshülle \ ier Dampfleitungen, die von vier Dampferzeugern zu einer Dampfturbine führen, parallel ,u vier Überdruckventilen noch Abblaseventile zugeordnet, die über motorisch absperrbare Ventile an die Abblaseleitungen von zwei der Überdruckventile angeschlossen sind. Bei der genannten Anlage rechnet man offenbar damit, daß die Überdruckventile außerhalb der Sicherheitshülle unbedingt zuverlässig arbeiten, also nicht nur bei dem

ίο gewünschten Überdruck öffnen, sondern nach dem Abblasen auch wieder schließen. Dieses Schließen Lsi nämlich deshalb wichtig, weil sonst bei Schaden an den Rohren des Dampferzeugers, die den radioaktiven Primärkreis von dem aktivitälsfreien Sekundärkreis trennen, Radioaktivität mit dem Dampf aus der Sicherheitshülle herausgetragen wird. Eine solche Zuverlässigkeit erfordert jedoch einen sehr hohen Aufwand.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine für die Sicherheit unerläßliche Druckentlastung ohne die Gefahr einer Freisetzung von Radioaktivität zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung umfaßt zwei Ausführungsvarianten. Einmal ist vorgesehen, daß bei einer Druckwasserkernreaktoranlage die Entlastiingsleitungen aus der Sicherheitshülle herausführen, daß in jeder Entlasturgsleitung parallel zu dem Überdruckventil ein weitpres Überdruckventil mit einem anderen Ansprechdruck angeordnet ist und daß dem Überdruckventil mit dem niedrigen Druck ein Absperrventil vorgeschaltet ist.

Hier kann das im Normalfall arbeitende Überdruckventil mit dem niedrigen Ansprechdruck für den Fall einer Störung abgesperrt werden, bevor nennenswerte Mengen an Radioaktivität austreten. Das daneben vorhandene Überdruckventil mit dem anderen Ansprechdruck sorgt für eine Entlastung für den Fall, daß die nukleare Dampferzeugung danach noch Überdruck produziert. Jedenfalls kann die Kühlung des Reaktors durch die Frischdampfabfuhr gesteuert werden. Damit wird vermieden, daß durch eine zu schnelle Abkühlung Schaden im Druckwasserreaktor oder den zu diesen gehörenden Dampferzeugern auftreten. Auch eine erneute Kritikalität auf Grund eines negativen Temperaturkoeffizienten der Reaktivität kann auf diese Weise unterbunden werden. Ein Versagen des Überdruckventils mit dem höheren Ansprechd'uck ist nicht zu erwarten, weil dieses Ventil im Normalfall nicht benutzt wird, so daß seine Wirkungsweise auch nicht durch Verschleiß oder ähnliches beeinträchtigt sein kann.

Die andere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Druckwasserkernreaktoranlage die Entlastungsleitungen aus der Sicherheitshülle herausführen, daß in jeder Entlastungsleitung parallel zu dem Überdruckventil ein weiteres Überdruckventil angeordnet ist und daß beiden Überdruckventilen ein Absperrventil vorgeschaltet ist, die derart miteinander gekoppelt sind, daß bei öffnen des einen Absperrventils das andere schließt. Dabei können die beiden Absperrventile als Drei-Wege-Ventile baulich vereinigt sein.

Mil der Kopplung wird sichergestellt, daß für die Entlastung stets ein gewisser Minimal-Qucrschnitt zur Verfügung steht. Andererseits kann man durch \bsperren jedes der beiden Überdruckventile außer Betrieb nehmen. Im Normalfall wird man für die gekoppelten Ventile eine Mittelstellung wählen, so daß beide

schaft« Nov. 197! Seite 5SO bekannten Druckvvasserre- Überdruckventile für eine Druckentlastung zur

gung stehen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben. Für gleiche Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet.

In F i g. 1 ist von einem Druckv asserleistungsreaktor für beispielweise 1300MWe die kugelförmige Sicherheitshülle 1 angedeutet, die alle Teile des Primärkreises umschließt, von denen die Gefahr einer S'rahlung ausgehen könnte. Zu diesen Primärkririskomponenien zählt ein Dampferzeuger 2, der in bekannter Weise mit dem nicht dargestellten Reaktordruckbehälter verbunden ist, in dessen Reaktorkern die zur Dampferzeugung notwendige Wärme entsteht. Der Dampferzeuger 2 hat beispielsweise einen höchsten Betriebsdruck von 90 bar und einen Auslegungsdruck von 100 bar. Von seinem Frischdampfauslaß 3 führt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Frischdampfleitung 4 über eine Durchführung 5 in der Wand der Sich^rheitshülle I zu einer Turbinenleitung 6. Die Frischdampfleitung 4 enthält im Inneren der .Sicherheitshülle 1 eine Absperrarmatur 7.

Eine Leitung 10 führt mit einer Durchführung 11 durch die Sicherheitshülle zu einem äußeren Auslaß 12. Im Verlauf dieser Leitung 10 sind zwei parallelgeschaltete Überdruck ilile 14 und 15 angeordnet. Das Ventil 14 hat einen Ansprechdruck von 90 b. \ der des Überdruckventils 15 liegt höher, er bcirägt eiwa 100 bar. Dem Überdruckventil 14 ist ferner ein Absperrventil 16 vorgeschaltet. Eine Reihenschaltung von zwei Absperrventilen 20 und 21, die im Zuge niner Abgasleitung 22 angeordnet sind, führt ebenfalls zum Auslaß 12. Sie ist für den Fall vorgesehen, daß nach dem Ende des Leistungsbetriebs des Druckwasserreaktors Nachzerfallswärme als Frischdampf aus dem Dampferzeuger 2 abzuführen ist, wenn infolge einer Störung der nicht gezeichnete Turbinenkondensator dazu nicht zur Verfügung steht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Überdruckventil 14 außerhalb der Sicherheitshülle 1 angeordnet, das Überdruckventil mit dem höheren Ansprechdruck 15 sitzt innerhalb der Sicherheitshülle. Dem Überdruckventil 14 mit einem Ansprechdruck von 90 bar ist das im Inneren der Sicherheitshülle 1 angeordnete Absperrventil 16 vorgeschaltet. Zwischen beiden liegt eine Durchführung 24 durch die Sicherheitshülle.

Im Gegensatz zu der in F i g. I dargestellten Anordnung ist die Abblasleitung 22 mit einer Durchführung 25 durch die Sicherheitshülle 1 selbständig nach außen geführt und an den Auslaß 12 angeschlossen. Hierbei liegt die eine Armatur 20 im Inneren der Sicherheitshülle, die andere 21 außerhalb.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. j enthält die Frischdampfleitung 4 außer der Absperrarmatur 7 im Inneren der Sicherheitshülle 1 eine weitere, als Eckventil ausgebildete Absperrarmatur 28 außerhalb der Sicherheitshülle. Die Armaturen in der durch die Durchführung 11 aus der Sicherheitshülle herausführenden Leitung zum Auslaß 12 liegen dagegen sämtlich im Inneren der Sicherheitshülle 1. Zu ihnen gehört die Abblasleitung 22 mit den in Reihe geschalteten Armaturen 20 und 21 sowie die Parallelschaltung der Überdruckventile 14 und 15, die hier mit gleichem Ansprechdruck von 90 bar ausgeführt sind.

Den Überdruckventilen 14 und 15 sind zwei Absperrventile 30 und 31 zugeordnet, die über Gestänge 32 und 33 mit einem eemeinsamen Antrieb 34 eekoDoelt sind. Die Kopplung ist so eingerichtet, daß die beiden Ventile, die gleich ausgebildet sind, in der Mittellage gleich weit, zum Beispiel 50%, geöffnet sind. Wird das eine Ventil weiter geöffnet, so wird gleichzeitig das

s andere Ventil wegen der Kopplungen 32 und 33 stärker geschlossen. Bei vollständiger Öffnung des einen Ventils ist das andere Ventil vollständig gesperrt und umgekehrt. Bei dieser Schaltung reicht ein Auslegungsdruck von 90 bar für den Dampferzeuger aus. Die

ίο beiden gekoppelten Absperrventile können konstruktiv auch zu einem Drei-Wege-Ventil zusammengebaut werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind die beiden Überdruckventile 14 und 15 außerhalb der Sicherheitshülle angeordnet. Dabei ist die Durchführung 36 als Drosselstelle ausgebildet, um sicherzustellen, daß bei einem hypothetischen Bruch des nicht absperrbaren Überdruckventils 15 nur eine ungefährliche Ausströmraie entstehen kann. Der Ansprechdruck des Über-

;o druckventils 14 beträgt beispielsweise 90 bar. der des Ventils 15 liegt mit 100 bar darüber. Dem Überdruckventil 14 ist die Abblasleitung 22 mit den in Reihe liegenden Ventilen 20 und 21 außerhalb der Sicherheitshülle parallelgeschaltet. Im Störungsfall können daher das Überdruckventil 14 und die Abblasleitung 22 mit dem vorgeschalteten Absperrventil 16 abgeschaltet werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist der Ansprechdruck der Überdruckventile 14 und 15, die in Übereinstimmung mit Fig. 4 in Parallelschaltung zur Abgasleitung 22 außerhalb der Sicherheitshülle 1 angeordnet sind, gleichermaßen auf 90 bar eingestellt. Hierbei ist jedoch das Überdruckventil 14 mit der Abblasleitung 22 hinter der Durchführung 5 an die Frischdampfleitung 6 angeschlossen, in der eine Absperrarmatur 38 vorgesehen ist. Die Auslaßleitung 10 enthält ein Absperrventil 40, das mit dem Absperrventil 7 der Frischdampfleitung 4 mechanisch gekoppelt ist. Zu diesem Zweck sind die Ventile 7 und 40 über Gestänge 32 und 33 mit dem gemeinsamen Antrieb 34 verbunden, der ebenso wirkt wie anhand der F i g. 3 erläutert wurde.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. fa ist gegenüber

der Anordnung nach F i g. 5 das Ventil 40 nicht mit der Absperrarmatur 7 gekoppelt, sondern druckabhängig gesteuert. Zu diesem Zweck ist ein Kolbenantrieb 42 über zwei Absperrventile 43 und 44 in einer Druckleitung 45, die an die Leitung 10 vor dem Ventil 40 angeschlossen ist. so beaufschlagt, daß das Ventil 40 bei einem Druck von 80 bar odei mehr geöffnet ist, bei einem Druck von 70 bar oder weniger dagegen schließt. DLse Anordnung stellt sicher, daß bei Nichtschließen des Überdruckventils 15 das Ausdampfen des Dampferzeugers 2 schon nach geringem Druckabfall beendet wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 führt die Frischdampfleitung 4 über die Absperrarmatur 7 im Inneren der Sicherheitshülle 1, die Durchführung 5 und das Eckventil 28 zur Turbinenleitung 6. Die Abblasleitung 22 führt mit den Ventilen 20 und 21 über die

f,o Durchführung 25 zum Auslaß 12 aus der Sicherheitshülle 1 heraus. Im Inneren der Sicherheitshülle sind die beiden Überdruckventile 14 uid 15 angeordnet, denen Absperrventile 30 und 31 vorgeschaltet sind. Die beiden Absperrventile sind in Übereinstimmung mit F i g. 3

(15 durch Gestänge 32 und 33 mit dem gemeinsamen Antrieb 34 gekoppelt. Die Auslaßleitung 10 führt über die Durchführung 11 in einen Abblasetank 45 außerhalb der Sicherheitshülle 1. Dieser Abhlasetank ist im

unteren Bereich 46 etwa bis zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Der darüber liegende Raum 47 enthält ein kompressibles Gas, /um Beispiel Luft. Durch eine Berstscheibe 48 ist dafür gesorgt, daß der Behälter 45 bei zu starker Beaufschlagung nicht bersten kann. s

Das Ausführungsbcispiel nach [-" i g. 8 hai neben der Frischdampflcitung 4 mit der Abspcrrarmalui 7 innerhalb der Sicherheitshüllc 1, der das Ventil 28 außerhalb der Sicherhcitshülle 1 nachgeschüttet ist, als weitere Leitung nur die Auslaßleitung 10, die in den Abblasetank 45 führt. Dieser ist jedoch mit einer Rückkühleinrichtung verschen. Sie umfaßt einen Rückkühlkreis 50 mit einer Pumpe 5t und einem Wärmetauscher 52, der über eine Leitung 53 zum Beispiel mit Flußwasser beaufschlagt werden kann. Der in den Abblasctank 45 führenden. Leitung ist noch ein Überdruckventil 55 zugeordnet, das beispielsweise einen Ansprechdruck von 15 bar aufweist, während die Berstscheibe 48 auf 20 bar ausgelegt ist. Mit der Rückkühleinrichtung ist der Abblasctank 45 in der Lage. über längere Zeit hinweg die über die Abblasercgclvcntile 20, 21 abgegebene Nachwärmelcisiung des abgeschalteten Reaktors gänzlich ohne l'rcisctzung von Radioaktivität aufzunehmen.

Die beiden Überdruckventile 14 und 15, die gleich ausgebildet sind und den gleichen Ansprechdruck von zum Beispiel 90 bar haben, werden beim Ausführungsbcispiel der I" ig. 8 über ein Drei-Wcgc-Vcntii 57 beaufschlagt, das ebenso wie die miteinander gekoppelten Ventile 30, 31 dafür sorgt, daß beim Absperren des einen Überdruckventils der DurchlalJquerschnitt zum anderen weiter geöffnet wird.

In den I 1 g. 9 und 10 ist in zwei zueinander senkrechten Schnitten die konstruktive Anordnung de Leitungen dargestellt, die in I'i g. 7 aufgeführt sind. Di Inschdampfleitungen sind dabei erst in dem Bereich gezeichnet, in dem sie außerhalb des Trümmersehulz/y linders 60 liegen, der die nicht weiter dargestellten l'rimärkreiskoponcntcn des Druckwasserreaktors einschließt. Man erkennt, daß die l-'rischdampfleitung 4 in Bereich zwischen der Sicherheiishülie 1 und einem dies nach außen abdeckenden Schutzgehäuse 61 mit einen· Doppelrohr 62 umgeben ist. das die Durchführung durch die .Sicherheitshülle 1 umfaßt. Vor dem Doppel rohr 62 ist im Inneren der Sicherheitshüllc 1 di Absperrarmauir 7 angeordnet. Dahinter sitzt die al Lckventil 28 ausgebildete äußere Absperrarmatur i einer eigenen Kammer 63, die auf der Innenseite vo dem IkMongebäudc 61 und auf der Außenseite v;> einem Vorsprung64 begrenzt wird.

Der Vorsprung 64 umschließt, durch eine Zwischen wand 65 von der Kammer 63 getrennt, auch di Auslaßleitung 10 mit dem Abblasctank 45 in eine weiteren Kammer 66. Die Durchführung 11 ist ebcnfall: mit einem Doppclrohr 67 kombiniert, das sich von dei Sicherheiishülie 1 in die Kammer 66 erstreckt. In inneren der Sicherhcitshülle 1 sind die Leitungen 4 uni 10 durch eine Betonwand 68 voneinander gctrcnn Weitere Betonwände 69 und 70 schirmen die Lcimngc nach außen ab, wo weitere Prischdampflcitungcn 4' un 4" für den ("all angeordnet sind, daß von mehrere Dampferzeugern mehrere rrischdampflcitungcn au der Sichcrheitshülle führen. Die Überdruckventile 1 und 15 mit den ihnen vorgeschalteten Absperrventile 30 und 31, die über die Kopplungen 32, 33 miicinantlc verbunden sind, sind nur schematisch angedeutet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überdruckentlastung für eine Kernreaktoranlage mit einer einen nuklearen Dampferzeuger einschließenden Sicherheitshülle und aus dieser herausführenden Frischdampfleitungen, die mit je einer im Inneren der Sicherheilshülle gelegenen Absperrarmatur absperrbar sind und die jeweils eine mit einem im Inneren der Sicherheitshülle angeordneten Überdruckventil versehene Entlastungsleitung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Druckwasserkernreaktoranlage die Entlastungsleitungen (10) aus der Sicherheitshülle (1) herausführen, daß in jeder Entlastungsleitung (10) parallel zu dem Überdruckventil (H) ein weiteres Überdruckventil (15) mit ein?m anderen Ansprechdruck angeordnet ist und daß dem Überdruckventil (14) mit dem niedrigen Druck ein Absperrventil (16) vorgeschaltet ist.

2. Überdruckentlastung für eine Kernreaktoranlage mit einer einen nuklearen Dampferzeuger einschließenden Sicherheitshüllc und aus dieser herausführenden Frischdampfleitungen, die mit je einer im Inneren der Sicherheitshülle gelegenen Absperrarmatur absperrbar sind und die jeweils eine mit einem im Inneren der Sicherheitshülle angeordneten Überdruckventil versehene Entlastungsleitung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Druckwasserkevnreaktoranlage die Entlastungsleitungen (10) aus der Sicherheitshülle (1) herausführen, daß in jeder Entlastungsleitung (10) parallel zu dem Überdruckventil (14) ein weiteres Überdruckventil (15) angeordnet ist und daß beiden Überdruckventilen (14, 15) ein Absperrventil (30,31) vorgeschaltet ist, die derart miteinander gekoppelt sind, daß bei öffnen des einen Absperrventils das andere schließt.

3. Überdruckentlastupg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absperrventile als Drei- Wege-Ventil (57) baulich vereinigt sind.