DE2951458C2

DE2951458C2 - surge tank

Info

Publication number: DE2951458C2
Application number: DE2951458A
Authority: DE
Inventors: Pius Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Mackert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1983-01-05
Also published as: DE2951458A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgleichsbehälter, insbesondere für Flüssigkeitskreisläufe mit Volumenschwankungen in Kernkraftwerken, mit einem Flüssigkeitsraum. der mit dem Flüssigkeitskreislauf über eine ι» vom Boden des Behälters ausgehende Flüssigkeitsleitung verbunden si. mit einem über dem Flüssigkeitsraum liegenden Gasraum, und mit einem Rohr zum Ausgleich von Druckschwankungen. über das der Behälter mit der Atmosphäre verbunden ist. r>The invention relates to an expansion tank, in particular for fluid circuits with volume fluctuations in nuclear power plants, with a fluid space. the outgoing to the fluid circuit via a ι »from the bottom of the container connected fluid line si. with a gas space above the liquid space, and with a pipe to compensate for pressure fluctuations. through which the container is connected to the atmosphere. r>

Solche Ausgleichsbehälter sollen oei den genannten Volumenschwankungen Flüssigkeit aufnehmen bzw. abgeben, so daß sich ihr Flüssigkeilsvolumen und entsprechend auch ihr Gasvolumen ändert. Dazu müssen die Ausgleichsbehälter »atmen« können, damit w keine unzulässigen Druckschwankungen im System auftreten. Zu diesem Zweck hat man. wie zum Beispiel die DE-AS 11 77 449 und die DE-OS 22 08 575 zeigen von der Oberseite von Ausgleichsbehältern ausgehende U-förmige Rohre vorgesehen, die eine direkte Verbin- ■»' dung zwischen dem Gasraum des Ausgleichsbehälters und der Atmosphäre darstellen. Die bekannten Ausgleichsbehälter sind Teil von hydraulischen Anlagen, nämlich sogenannten Hydraulikspeichern, bei denen es offenbar nicht darauf ankomm:, ob die Flüssigkeit durch '" die Verbindung mit der Atmosphäre beeinflußt wird. Dies mag daran liegen, daß durch Membranen oder andere Bauteile eine weitgehende Trennung vorliegt.Such compensating tanks should take up or release liquid oei the mentioned volume fluctuations, so that their liquid wedge volume and accordingly also their gas volume changes. "For this, the expansion tank" must breathe can to make w no undue pressure fluctuations in the system. For this purpose one has. such as DE-AS 11 77 449 and DE-OS 22 08 575 show U-shaped pipes extending from the top of expansion tanks, which represent a direct connection between the gas space of the expansion tank and the atmosphere. The known expansion tanks are part of hydraulic systems, namely so-called hydraulic accumulators, in which it obviously does not matter whether the fluid is influenced by the connection with the atmosphere. This may be due to the fact that membranes or other components are largely separated is present.

Anders ist dagegen der Fall, wenn ein direkter Luftzutritt zum System verhindert werden soll, damil J"' chemische Umsetzungen ausgeschlossen sind, andererseits aber ein Überlauf möglich sein muß. Zum Beispiel könnte das dem Kühlwasser aus Gründen des Korrosionsschutzes üblicherweise zugegebene Hydrazin durch Kohlendioxyd und Sauerstoff der Luft *>ⁿ abgebaut werden.On the other hand, the case is different if direct air access to the system is to be prevented, since chemical reactions are excluded, but on the other hand an overflow must be possible the air *> ^{n are} broken down.

Zur Vermeidung chemischer Umsetzungen hat man sich bisher dadurch geholfen, daß eine an den Gasraum angeschlossene Leitung über eine Kalkvorlage geführt wurde, die als (X^-Absorber dient. ">To avoid chemical reactions, one has hitherto helped by putting one in the gas space connected line was led over a lime deposit, which serves as (X ^ absorber. ">

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, das Atmen der Behälter zu ermöglichen, ohne daß chemische Mittel eingesetzt werden, clic überwacht und unter Umständen regeneriert werden müssen. Erfindungsgemäß is» bei einem Ausgleichsbehälter der eingangs genannten Art das Rohr als Flüssigkeilssteigrohr ausgebildet, das vom Flüssigkeitsraum des Behälters ausgeht und mindestens in die maximale Höhe der Oberseite des Behälters führt. Das Steigrohr, das zugleich als Oberlauf genutzt werden kann, besitzt einen so kleine.i Querschnitt, daß die chemische Beanspruchung der Flüssigkeit durch die Luftatmosphäre vernachlässigt werden kann, weil die Außenluft nur mit der Flüssigkeit im Steig, ohr in Berührung kommt. Dabei wird in Kauf genommen, daß der Druck in dem Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsraumes nicht mehr praktisch identisch mit dem äußeren Luftdruck ist, weil die im Ausgleichsbehälter nunmehr nach Art eines Windkessels abgeschlossene Luftblase fei Schwankungen im Flüssigkeitssystem mehr oder weniger stark komprimiert wird. Die Druckunierschiede, die zu einem veränderlichen Wasserstand im Steigrohr führen, weil die Wassersäule im Steigrohr im Druckgleichgewicht mit dem eingeschlossenen Luftvolumen im Behälter und der Wassersäule im Behälter oberhalb der Einmündung des Steigrohres steht, sind jedoch sehr gering. Sie sind durch die Höhe des Steigrohres als Maß für den maximalen Überdruck im Behälter begrenzt.The invention is based on the object of allowing the container to breathe without the use of chemical agents must be used, clic monitored and possibly regenerated. According to the invention is »at an expansion tank of the type mentioned, the pipe is designed as a liquid wedge riser pipe, which from Liquid space of the container goes out and leads at least to the maximum height of the top of the container. The riser pipe, which can also be used as an upper course, has such a small cross-section that the chemical exposure of the liquid by the air atmosphere can be neglected because the Outside air only comes into contact with the liquid in the riser. It is accepted that the pressure in the gas space above the liquid space is no longer practically identical to the outside Air pressure is because the air bubble in the expansion tank is now closed off like an air chamber If there are fluctuations in the fluid system, more or is less compressed. The differences in printing which lead to a variable water level in the riser pipe, because the water column in the riser pipe in the Pressure equilibrium with the enclosed air volume is in the container and the water column in the container above the confluence of the riser pipe but very little. You are by the height of the riser pipe as a measure of the maximum overpressure in the Container limited.

Da der Querschnitt des Steigrohres, wie oben ausgeführt, maßgebend für die chemische Beanspruchung der Flüssigkek ist. macht man ihn möglichst klein. Er sollte höchstens so groß wie der der Flüssigkeitsleitung sein, die den Ausgleichsbehälter mit dem Flüssigkeitskreislauf verbindet. Dann ist die Geschwindigkeit der Verschiebung der Flüssigkeitssäule im Steigrohr praktisch ebenso groß wie die der Flüssigkeitsbewegung in der Flüssigkeitsleitung, die wiederum durch die Geschwindigkeit der Volumenänderung im Flüssigkeitskreislauf gegeben ist. Bei langsamen, beispielsweise durch thermische Ausdehnung bestimmten Volumenänderungen kann man deshalb auch mit wesentlich kleineren Querschnitten des Steigrohres auskommen.Since the cross-section of the riser pipe, as stated above, is decisive for the chemical stress the liquid is. make it as small as possible. It should not exceed the size of the liquid line which connects the expansion tank with the fluid circuit. Then the speed is the displacement of the liquid column in the riser is practically as great as that of the liquid movement in the liquid line, which in turn is determined by the rate of change in volume in the Liquid cycle is given. In the case of slow, for example determined by thermal expansion Volume changes can therefore also be made with significantly smaller cross-sections of the riser pipe get along.

Das obere Ende des Steigrohres ist vorteilhaft U-förmig ausgebildet. Man verhindert damit das Hineinfallen von Verschmutzungen und ermöglicht außerdem das Auffangen überlaufender Flüssigkeiten. Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.The upper end of the riser pipe is advantageously U-shaped. That prevents that Falling in of dirt and also enables the collection of overflowing liquids. To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Ausgleichsbehälter, bestehend aus dem Behälter 1 der bei vorzugsweise zylindrischer Grundform mit zum Beispiel 0.8 m Durcnmesser durch einen Boden 2 und einen Deckel 3 abgeschlossen ist. Am Boden 2 ist eine Flüssigkeitsleitung 4 angebracht.die zu einem nuklearen Zwischenkühlkrcis eines Druckwasserreaktors führt. In diesem soll mit Hilfe des Ausgleichsbehälters für einen bestimmten und nur in geringen Grenzen veränderlichen Druck gesorgt werden, wenn sich das Volumen des Flüssigkeitskreislaufes insbesondere durch Betriebsleckagen. Temperaturänderungen oder dergleichen geringfügig um zum Beispiel 75 Liter ändert.The drawing shows a schematic representation of an expansion tank, consisting of the tank 1 with a preferably cylindrical basic shape with, for example, 0.8 m diameter through a base 2 and a lid 3 is complete. At the bottom 2 a liquid line 4 is attached.die to a nuclear Intermediate cooling circuit of a pressurized water reactor leads. In this should be variable with the help of the expansion tank for a certain and only within small limits Pressure can be taken care of when the volume of the fluid circuit increases, in particular due to operational leaks. Temperature changes or the like changes slightly by, for example, 75 liters.

Das Innere des Behälters 1 umfaßt einen Flüssigkeitsraum 6. dessen Flüssigkeitsspiegel 7 in dem schraffierten Bereich 8 um zum Beispiel 15 cm schwanken kann, so daß sich eine Obergrcn/.e T für den Flüssigkeitsstand ergibt. Die Flüssigkeit ist ebenso wie in dem nuklearen Zwischenkühlkreis sogenanntes Deionat. das heißt chemisch möglichst sauberes Wasser, das zur Verbesserung des Korrosionsschutzes mit 0,03 Volumen-% Hydrazin gemischt ist.The interior of the container 1 comprises a liquid space 6, the liquid level 7 of which can fluctuate by, for example, 15 cm in the hatched area 8, so that an upper size T results for the liquid level. As in the nuclear intermediate cooling circuit, the liquid is so-called deionized water. that is, water that is as chemically clean as possible, mixed with 0.03% by volume of hydrazine to improve corrosion protection.

Unterhalb des nor;,i.tiL-n FlüsMgU'usspiegels 7, T ist ein Flüssigkeitssteigrohr IC an die Seitenwand des Behälters 1 angebracht, zum Beispiel angeschweißt. Das Flüssigkeiis-Sieigrohr ragt, wie man sieht, über die maximale Höhe der Oberseite des Behälters 1 hinaus. Sein U-förmig gebogenes oberes Ende 11 liegt über dem Deckel 3.A liquid riser pipe IC is attached, for example welded, to the side wall of the container 1 below the normal liquid level 7, T. As can be seen, the liquid sieve pipe protrudes beyond the maximum height of the top of the container 1. Its U-shaped curved upper end 11 lies above the cover 3.

Das Flüssigkeiis-Steigrohr 10 enthält in seinem unteren Bereich 12 ebenfalls Deionat. Der Flüssigkeitsspiegel im Steigrohr schwankt jedoch um mehr als 2 m zwischen den Grenzen 13 und 13' entsprechend den Fiüs^i.jitÄiänden 7 und T. The liquid riser pipe 10 also contains deionized water in its lower region 12. However, the liquid level in the riser fluctuates by more than 2 m between the limits 13 and 13 'according to the fiüs ^ i.jitÄiände 7 and T.

Der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts des Flüssigkeits-Steigrohres 10 beträgt beim Ausführungsbeispiel mit 8 cm nur etwa Vm des Durchmessers des Behälters 1. Deshalb ist die mit der Außenlufl in Berührung kommende Queisehrvitsfläche der Flüssigkeit nur etwa '/too der Fläche, die bei freiem Lufttriti zum Gasraum 15 oberhalb des Flüssigkeitsraumes 6 für chemische Einwirkungen maßgebend v^äre. Entsprechend genng ist die chemische Einwirkung, zumal chemische Umsetzungen zunächst auf die Flüssigkeitssäule im Flüssigkeits-Sieigrohr 10 beschränkt sind.The diameter of the circular cross-section of the liquid riser pipe 10 is in the embodiment with 8 cm only about Vm the diameter of the Container 1. Therefore, the surface of the liquid that comes into contact with the outside air is the same only about '/ too of the area that is free air triti to the gas space 15 above the liquid space 6 for chemical effects are decisive. Corresponding The chemical effect is given, especially since chemical reactions initially affect the column of liquid are limited in the liquid sieve tube 10.

Das üi-ue Rüssigkeits-Steigrohr 10 lean» auch als Überlauf wirken, wenn etwa bei Störungen eine Überspeisung des Ausgleichsbehälter auftreten sollte. Dabei verhindert das U-förmige Ende II, daß austretende Flüssigkeit am Flüssigkeits-Steigrohr 10 herabrinnt. Änderungen des im Gasraum Ϊ5 eingeschlossenen Luftvolumens, die etwa durch Ausgasen aus der Flüssigkeit oder durch in-Lösung-gehen vorkommen könnten, sind so geringfügig, daß sie keine Beeinträchtigung der Funktion des Ausgleichsbehälters darstellen.The üi-ue liquid riser pipe 10 lean »also act as an overflow if, for example, an overfeed of the expansion tank should occur in the event of a malfunction. The U-shaped end II prevents escaping liquid from running down the liquid riser pipe 10. Changes in the volume of air enclosed in the gas space Ϊ5 , which could occur, for example, from outgassing from the liquid or from going into solution, are so minor that they do not impair the function of the expansion tank.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Expansion tank, especially for fluid circuits with fluctuations in volume in nuclear power plants. with a liquid wedge chamber, which is connected to the liquid circuit via one of the bottom of the The container outgoing liquid line is connected, with a lying above the liquid space Gas space, and with a pipe to compensate for pressure fluctuations. about which the container with the κι Atmosphere connected is characterized by that the tube is designed as a liquid riser pipe (10), which from the liquid space (6) of the container (1) goes out and at least in the maximum height of the top of the container (1) ii leads.

2. Expansion tank according to claim 1, wherein the upper end of the riser pipe U-shaped with after outlet cross-section directed downwards, characterized in that the cross-section of the> t> Liquid * - jteigrohres (10) is at most as large as that of the Rüssigkeiisleitung (4).