Claims (6)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Borierung von Primärkühlmittel in einer wassergekühlten Kernreaktoranlage, insbesondere zur Erzielung einer ausreichenden Abschaltreaktivität bei Störfällen, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrierte Borsäure in geschmolzenem Zustand in einem mit dem Primärkühlkreislauf verbindbaren Behälter (1) gelagert wird und dass die Schmelze Wasser enthält, wobei das Verhältnis Borsäure/ Wasser und die Temperatur des Behälterinhalts so festgelegt werden, dass das sich im Behälter bildende Wasserdampfpolster den Behälterinhalt auf einem Druck hält, der oberhalb des Druckes in der Primärkühlleitung liegt und dass die Temperatur der Schmelze höher liegt als die Primärkühlmitteltemperatur.1. A method for borating primary coolant in a water-cooled nuclear reactor plant, in particular for achieving sufficient shutdown reactivity in the event of accidents, characterized in that concentrated boric acid is stored in the molten state in a container (1) that can be connected to the primary cooling circuit and that the melt contains water, wherein the boric acid/water ratio and the temperature of the tank contents are set in such a way that the water vapor cushion that forms in the tank keeps the tank contents at a pressure that is above the pressure in the primary cooling line and that the temperature of the melt is higher than the primary coolant temperature.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen als Behälter zur Lagerung der geschmolzenen Borsäure dienenden, mit einer Druck- und Temperaturmessvorrichtung versehenen, beheizten Druckspeicher und wenigstens eine Verbindungsleitung zwischen Druckspeicher und Primärkühlmittelleitung aufweist und dass wenigstens ein Ventil zur Absperrung der Verbindung zwischen Druckspeicher und Primärkühlleitung vorhanden ist.2. Device for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that it has a heated pressure accumulator which serves as a container for storing the molten boric acid and is provided with a pressure and temperature measuring device and at least one connecting line between the pressure accumulator and the primary coolant line and that at least one valve to shut off the connection between the pressure accumulator and the primary cooling line.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (11) heizbar ist und wenigstens ein Rückschlagventil (15) aufweist.3. Device according to claim 2, characterized in that the connecting line (11) can be heated and has at least one check valve (15).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterauslass (13) mit einem Ventil (14) versehen ist.4. Device according to claim 2, characterized in that the container outlet (13) is provided with a valve (14).
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) an seinem Aussenmantel mit einer Heizung (6) versehen ist und Messstellen (8,9,10) für Druck, Temperatur und Füllstand aufweist.5. Device according to claim 2, characterized in that the container (1) is provided with a heater (6) on its outer jacket and measuring points (8,9,10) for pressure, temperature and fill level.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter wenigstens mit einer Berstscheibe (5) versehen ist.6. Device according to claim 2, characterized in that the container is provided with at least one bursting disc (5).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Borierung von Primärkühlmittel in einer wassergekühlten Kernreaktoranlage insbesondere zur Erzielung einer ausreichenden Abschaltreaktivität bei Störfällen.The invention relates to a method for borating primary coolant in a water-cooled nuclear reactor plant, in particular to achieve sufficient shutdown reactivity in the event of accidents.
Bisher wird Borsäure zur Borierung als mehr oder weniger konzentrierte (max. 12%ig) wässrige Borsäurelösung in die Primärkühlmittelleitungen eingespeist. Die Borsäurelösung ist in sogenannten Borsäure-Vorratsbehältern gelagert und erfordert ein grosses Lagervolumen innerhalb des Reaktorgebäudes eines Kernkraftwerkes.To date, boric acid has been fed into the primary coolant lines as a more or less concentrated (max. 12%) aqueous boric acid solution for boration. The boric acid solution is stored in so-called boric acid storage tanks and requires a large storage volume within the reactor building of a nuclear power plant.
Bei bestimmten Störfällen wird die Borsäurelösung mit Pumpen in den Primärkühlkreislauf gedrückt, die bei Betrieb über die Notstromversorgung kostbare Energie verbrauchen.In certain incidents, the boric acid solution is pressed into the primary cooling circuit with pumps, which consume valuable energy when operated via the emergency power supply.
Weiterhin hat sich als nachteilig gezeigt, dass die einzuspeisende Borsäurelösung wegen des grossen Temperaturgefälles zwischen der Borsäurelösung und dem Primärkühlmittel gefährliche Spannungen an den Einspeisestutzen hervorruft.Furthermore, it has been shown to be disadvantageous that the boric acid solution to be fed in causes dangerous stresses on the feed connection due to the large temperature gradient between the boric acid solution and the primary coolant.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu finden, das erlaubt, mit geringem Lagervolumen und mit geringer Hilfsenergiezufuhr ausreichende Mengen von Borsäure unter hohem Druck in die Primärkühlmittelleitungen einzuspeisen.The object of the invention is therefore to find a method that allows sufficient quantities of boric acid to be fed into the primary coolant lines under high pressure with a small storage volume and with little auxiliary energy supply.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass konzentrierte Borsäure in geschmolzenem Zustand in einem mit dem Primärkühlkreislauf verbindbaren Behälter gelagert wird und dass die Schmelze Wasser enthält, wobei das Verhältnis Borsäure/ Wasser und die Temperatur des Behälterinhalts so festgelegt werden, dass das sich im Behälter bildende Wasserdampfpolster den Behälterinhalt auf einem Druck hält, der oberhalb des Druckes in der Primärkühlleitung liegt und dass die Temperatur der Schmelze höher liegt als die Primärkühlmitteltemperatur.The object is achieved by storing concentrated boric acid in a molten state in a container that can be connected to the primary cooling circuit and that the melt contains water, with the boric acid/water ratio and the temperature of the container contents being determined in such a way that the water vapor cushion that forms in the container keeps the contents of the vessel at a pressure above the pressure in the primary coolant line and that the temperature of the melt is higher than the primary coolant temperature.
Diese Massnahmen haben den Vorteil, dass relativ kleine Behälter ausreichen und kostbarer Lagerraum innerhalb des Sicherheitsbehälters für andere Zwecke eingesetzt werden kann. Ausserdem wird sichergestellt, dass keine hohen Tempe-raturtransienten an den Einspeisestutzen auftreten.These measures have the advantage that relatively small containers are sufficient and valuable storage space within the containment can be used for other purposes. In addition, it is ensured that no high temperature transients occur at the feed sockets.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen als Behälter zur Lagerung der geschmolzenen Borsäure dienenden, mit einer Druck- und Temperaturmessvorrichtung versehenen, beheizten Druckspeicher und wenigstens eine Verbindungsleitung zwischen Druckspeicher und Primärkühlmittelleitung aufweist und dass wenigstens ein Ventil zur Absperrung der Verbindung zwischen Druckspeicher und Primärkühlleitung vorhanden ist.The device for carrying out the method is characterized in that it has a heated pressure accumulator, which serves as a container for storing the molten boric acid and is provided with a pressure and temperature measuring device, and at least one connecting line between the pressure accumulator and the primary coolant line, and that at least one valve for shutting off the There is a connection between the pressure accumulator and the primary cooling line.
Vorzugsweise ist die Verbindungsleitung heizbar ausgeführt und weist weiterhin ein Rückschlagventil auf.The connecting line is preferably designed to be heatable and also has a non-return valve.
Auch ist der Behälterauslass vorzugsweise mit einem Ventil versehen.Also, the container outlet is preferably provided with a valve.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Behälter an seinem Aussenmantel mit einer Heizung versehen und weist Messstellen für Druck, Temperatur und Füllstand auf.According to a preferred embodiment, the container is provided with a heater on its outer casing and has measurement points for pressure, temperature and filling level.
Aus Sicherheitsgründen ist der Behälter vorzugsweise mit wenigstens einer Berstscheibe versehen.For safety reasons, the container is preferably provided with at least one bursting disc.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird anhand einer schematischen Zeichnung erläutert.The method according to the invention and the device for carrying out the method are explained using a schematic drawing.
Mit 1 wird ein Behälter bezeichnet, der als Druckspeicher ausgebildet ist und aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 besteht.1 denotes a container which is designed as a pressure accumulator and consists of a lower part 2 and an upper part 3 .
Am Flansch 4 sind Ober- und Unterteil mit geeigneten Mitteln zu einem druckdichten Behälter verbunden. Eine im Oberteil eingebaute Berstscheibe 5 verhindert eine Beschädigung des Behälters 1 bei einer unzulässigen Druckerhöhung.At the flange 4, the upper and lower parts are connected by suitable means to form a pressure-tight container. A bursting disc 5 installed in the upper part prevents damage to the container 1 in the event of an impermissible increase in pressure.
Der Behälter ist bis zur Höhe 7 mit hochprozentiger geschmolzener Borsäure und einer geringen Menge Wasser gefüllt. Er weist eine Heizung 6 auf, die vorzugsweise an der Aussenfläche seines Mantels angebracht wird. Mit dieser wird der Behälterinhalt auf die gewünschte Temperatur gebracht. Druck, Temperatur und Füllstand des Behälterinhalts wird mit Hilfe von Messstellen 8,9,10 überwacht. Über die Verbindungsleitung 11 ist der Behälter mit der Primärkühlmittelleitung 12 einer nicht dargestellten, wassergekühlten Kernreaktoranlage verbunden. Der Behälterauslass 13 ist mit einem vorzugsweise motorgesteuerten Ventil 14 ausgerüstet, das in der Art eines Tankbodenventils ausgeführt sein kann. In der Verbindungsleitung 11 ist ein Rückschlagventil 15 eingebaut. Die Verbindungsleitung 11 ist mit einer Heizung 16 versehen, um die Schmelze bis zum Einspeisen in die Primärkühlmittelleitung auf der gewünschten Temperatur halten zu können. Behälter 1 und Verbindungsleitung 11 werden mit einer nicht dargestellten Isolierung versehen.The container is filled to level 7 with high-percentage molten boric acid and a small amount of water. It has a heater 6 which is preferably attached to the outer surface of its jacket. This is used to bring the contents of the container to the desired temperature. Pressure, temperature and level of the container contents is monitored using measuring points 8,9,10. The container is connected to the primary coolant line 12 of a water-cooled nuclear reactor plant (not shown) via the connecting line 11 . The container outlet 13 is equipped with a preferably motor-controlled valve 14, which can be designed in the manner of a tank bottom valve. A check valve 15 is installed in the connecting line 11 . The connecting line 11 is provided with a heater 16 in order to be able to keep the melt at the desired temperature until it is fed into the primary coolant line. Container 1 and connecting line 11 are provided with insulation, not shown.
Das erfindungsgemässe Verfahren läuft wie folgt ab. Die im Behälter befindliche Borsäureschmelze wird auf einer Temperatur oberhalb der Primärkühlmitteltemperatur gehalten. Ebenso wird aufgrund des Wasserdampfpolsters und des Wärmeinhalts der Borsäureschmelze der Behälterinhalt auf einem Druck gehalten, der oberhalb des Druckes in der Primärkühlmittelleitung liegt.The process according to the invention proceeds as follows. The boric acid melt in the tank is kept at a temperature above the primary coolant temperature. Likewise, due to the water vapor cushion and the heat content of the boric acid melt, the container contents are kept at a pressure that is above the pressure in the primary coolant line.
Wird nun die Einspeisung von Borsäure, z.B. bei Vorliegen eines Störfalles, notwendig, so wird das Ventil 14 geöffnet, und hochkonzentrierte Borsäure strömt ohne fremde Hilfsmittel in die Primärkreisleitung, wodurch wesentlich schneller die Abschaltreaktivität erreicht wird, als bei den bekannten Verfahren.If it is now necessary to feed in boric acid, e.g. in the event of an accident, the valve 14 is opened and highly concentrated boric acid flows into the primary circuit line without external aids, which means that the shutdown reactivity is achieved much more quickly than with the known methods.
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2525
3030
3535
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6565
GG
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings