DE1274752B - Schnellabschaltsystem fuer wassergekuehlte Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4S07¥W PATENTAMT Int. α.:

G21d

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 74 752.3-33 (L 57320)

25. August 1967

8. August 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellabschaltsystem für wassergekühlte Kernreaktoren mit mehreren Absorberstäben, bestehend aus einem mechanischen Antrieb für normale Stellbewegungen und einem hydraulischen Antrieb zur Schneilabschaltung, Ausgleichverbindungen zwischen Reaktordruckgefäß und dem hydraulischen Antrieb, und Drucktanks, die zum Teil mit Hydraulikmittel gefüllt sind, über dessen Flüssigkeitsspiegel ein Druckgaspolster liegt, die mit Mitteln zum Regeln des Füllstandes und des Druckes versehen sind und die über Rückschlagventile mit den hydraulischen Antrieben in Verbindung stehen.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1169 596 ist ein Schnellabschaltsystem für Siedewasserreaktoren bekannt, bei dem Absorberstäbe mit kombinierten, mechanischen Antrieb für normale Stellbewegungen und hydraulischem Antrieb für Schnellabschaltung verwendet sind, welche jeweils Ausgleichsverbindungen zwischen Reaktordruckgefäß und hydraulischem System besitzen und bei dem Drucktanks über Rückschlagventile auf die Steuerstabantriebe geschaltet sind. Die Verwendung von zwei voneinander unabhängigen Systemen ist aus Sicherheitsgründen erforderlich. Der mechanische Antrieb gestattet es, den Absorberstab genau in eine vorgesehene Stellung zu bringen, also die normalen Stellbewegungen auszuführen, während der hydraulische Antrieb für den Gefahrenfall vorgesehen ist, in dem der sichere Zustand des Reaktors durch schnelles Einschießen des Stabes in den Reaktorkern herbeigeführt ist. Aus der bekannten Auslegeschrift ist zu entnehmen, daß das Hydraulikmittel gleichzeitig Reaktorkühlmittel ist und daß zum Zweck der Gasabgabe Ausgleichsverbindungen zwischen Reaktordruckgefäß und hydraulischem Antrieb vorhanden sind. Der Drucktank gibt bei einem Befehl zur Schnellabschaltung sein Hydraulikmittel an den hydraulischen Antrieb ab. Das Hydraulikmittel wird innerhalb des Drucktanks durch ein Gaspolster auf dem erforderlichen Druck gehalten.

Durch die genannte Auslegeschrift ist es bekannt, jedem hydraulischen Antrieb je einen Drucktank zuzuordnen, der jeweils die Instrumentierung zur Druckhaltung und Nachfüllung bzw. Neufüllung aufweist. Die Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Aufwand an Drucktanks und Instrumentierung wesentlich zu verringern, ohne daß die Sicherheitsbelange vernachlässigt werden. Zu berücksichtigen ist insbesondere, daß von der Vielzahl von Antrieben nur einer oder eine sehr geringe Anzahl ausfallen darf, damit der Reaktor noch genügend sicher abgeschaltet wird.

Schnellabschaltsystem für wassergekühlte
Kernreaktoren

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
6000 Frankfurt, Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dr. Klaus Traube, 6000 Frankfurt;

Heinz Acher, 6360 Friedberg

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß alle Drucktanks gleichzeitig auf alle hydraulischen Antriebe geschaltet sind.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Drucktanks 15 sind parallel geschaltet und ihre gemeinsame Tankableitung 14 führt zu einer Ringleitung 13', an die die Antriebsanschlüsse 10 mit Anschlußabsperrventilen 11 über Rückschlagventile 12 geschaltet sind. Es sind mehrere Antriebsanschlüsse 10 über ein Gruppenrückschlagventil 12' gemeinsam an die Ringleitung 13' und damit an die drei Drucktanks 15 angeschlossen. Denkbar ist natürlich, daß nur ein hydraulischer Antrieb über je ein Rückschlagventil 12 an die Ringleitung 13' angeschlossen ist, wie durch das Abgangsfeld 28 dargestellt. Die Drucktanks weisen vor ihrer gemeinsamen Tankableitung 14 je ein Schnellöffnungsventil 16 auf, welches im Gefahrenfall geöffnet wird, so daß Druckmittel zum hydraulischen Antrieb ausströmen kann. Die Drucktanks 15 enthalten Druckmittel, beispielsweise Wasser, welches unter dem Druck eines Gaspolsters, beispielsweise eines Stickstoffpolsters, steht. Druckmittel fließt durch die Druckmittelzuleitung 18 über das geöffnete Druckmittelzuleitungsventil 25 in den Drucktank 15 bzw. über das Druckmittelableitventil 24 und die Druckmittelableitung 19 aus dem Tank. Der Füllstandsregler 27 beeinflußt den Öffnungszustand der beiden Ventile 24, 25 in Abhängigkeit von der Druckmittelmenge im Drucktank 15. Die Gaszufuhr bzw. der Gasabzug erfolgt über die Gaszuleitung 20 bei geöffnetem Gaszuleitungsventil 22 bzw. über die Gasablaßleitung 21 bei geöffnetem Gasablaßventil 23. Der Öffnungszustand der beiden Ventile 22, 23 wird durch den Druckregler 26 in Abhängigkeit vom Gasdruck im Drucktank geregelt.

809 589/386

Die Drucktanks 15 weisen beidseitig Tankabschlußventile 17 auf. Damit das Schnellabschaltsystem bei Ausfall der Tankableitung 14 bzw. der Ringleitung 13' immer noch betriebsfähig ist, ist eine zweite Gruppe von Drucktanks 15' vorgesehen, die über die Parallelringleitung 13" und Gruppenrückschlagventil 12" auf alle hydraulischen Antriebe einwirken. Alle Drucktanks der Gruppe 1 und der Gruppe 2 sind in gleicher Weise instrumentiert.

Im vorliegenden Fall sind also zweimal drei Drucktanks 15 auf die hydraulischen Antriebe über zwei voneinander getrennte Ringleitungen 13 geschaltet. Je drei Drucktanks sollen insgesamt sowohl das Druckmittelvolumen als auch das Gasvolumen aufweisen, das man bei Verwendung von Einzeltanks je Antrieb insgesamt benötigen würde. Derartige Drucktanks sind mit erträglichem technischen Aufwand nur dann auszuführen, wenn das Gas auf eine freie Druckmittelfläche einwirken kann. Zwar sind diese Tanks baulich aufwendiger, als die bisher ver- ao wendeten Einzeltanks, jedoch ist die Anzahl sehr gering, so daß dieser Mehraufwand nicht ins Gewicht fällt. Der direkte Kontakt zwischen Gas und Druckmittel führt zu einer Lösung des Gases im Druckmittel in gewissem Umfang. Da jedoch Gasausgleichsverbindungen zwischen Reaktordruckgefäß und hydraulischem Antrieb vorgesehen sind, können die gelösten Gasmengen in den Reaktor abgeführt werden. Bei NichtVorhandensein von Gasausgleichsverbindungen wäre mit einer Gaspolsterbildung innerhalb des Antriebes zu rechnen, so daß bei Schnellabschaltung das Gas komprimiert werden würde, wodurch mit einer geringeren Beschleunigung des Absorberstabes in den Reaktorkern bzw. mit Totzeiten gerechnet werden müßte.

Die Schnellöffnungsventile 16 müssen bei großen Durchschnittsquerschnitten in kurzer Zeit öffnen. Die erforderlichen Öffnungszeiten können mit hydraulischen Ventilen erreicht werden. Jeder Drucktank muß schnell geschlossen werden, wenn der vorgegebene niedrigste Druckmittelstand erreicht ist. Das wird beispielsweise durch nicht dargestellte Schnellschlußventile erreicht, die das Austreten von Gas in größeren Mengen verhindern. Falls in Sonderfällen jedoch einmal größere Mengen Gas in den hydraulisehen Antrieb gelangen, so können diese durch die Ausgleichsverbindungen in den Reaktor entweichen, wodurch völlige Betriebsunfähigkeit des Antriebes ausgeschlossen ist.

Bei Schnellabschaltung arbeiten normalerweise alle sechs Drucktanks auf alle Antriebe. Zum Antrieb steht doppelt soviel Druckmittel bereit, wie bisher, da bereits drei Drucktanks die erforderlichen Druckmittel und Gasvolumen enthalten. Die Sicherheit ist damit wesentlich vergrößert, da der Absorberstab in der Abschaltlage gehalten werden kann, bis sein mechanischer Antrieb nachgelaufen ist. Sofern man zunächst den sehr schweren Unfall, nämlich Bruch einer Ringleitung, ausschließt, hat man damit eine außerordentlich starke Absicherung gegen das Ausfallen mehrerer Drucktanks, beispielsweise durch Versagen eines Schnellöffnungsventils 16. Auch der Bruch eines Antriebsanschlusses 10 oder eines Leitungsstückes zwischen Anschlußabsperrventil 11 und einem Rückschlagventil 12 setzt nur den betreffenden Antrieb bzw. die Antriebsgruppe außer Betrieb, da der Ausfluß des Druckmittels aus der gebrochenen Leitung bei weitem durch das zur Verfügung stehende, große Drucktanksvolumen abgedeckt werden kann. Dazu ist es erforderlich, diese Leitungen mit möglichst geringem Querschnitt zu versehen, den Druckmitteldruck jedoch ausreichend groß zu wählen, damit ein genügender Druckmittelmengentransport zur schnellen Bewegung der Absorberstäbe erreicht wird. Der Querschnitt der Ringleitungen muß genügend groß sein. Die schwerste denkbare Störung des Schnellabschaltsystems ist der Bruch einer ganzen Ringleitung. Die Gruppenrückschlagventile 12' bzw. 12" verhindern dann den Rückfluß aus der intakten Ringleitung, so daß man auch dann noch 100% Drucktankvolumen zur Verfügung hat. Es läßt sich jetzt sogar noch die Kombination des Bruches einer Ringleitung und des Ausfalls einer der drei Drucktanks, beispielsweise der Gruppe 1 für die intakte Ringleitung 13' abdecken. Das bedeutet, daß den hydraulischen Antrieben nur zwei Drittel des Wasservolumens einer Gruppe zur Verfügung steht, was für die Abschaltung an sich absolut ausreicht, jedoch das Halten eines Absorberstabes in der Abschaltlage bis zum Nachfahren des mechanischen Antriebs nicht mehr sicher gewährleistet. Für diesen Fall kann eine ratschenartig wirkende Sperre vorgesehen werden, bei der eine Klinke in sägeformähnliche Ausnehmungen eines mit dem Absorberstab verbundenen Teiles greift und dadurch das Abgleiten des Absorberstabes verhindert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schnellabschaltsystem für wassergekühlte Kernreaktoren mit mehreren Absorberstäben, je einem kombinierten Antrieb für jeden Absorberstab, bestehend aus einem mechanischen Antrieb für normale Stellbewegungen und einem hydraulischen Antrieb zur Schnellabschaltung, Ausgleichsverbindungen zwischen Reaktordruckgefäß und dem hydraulischen Antrieb, und Drucktanks, die zum Teil mit Hydraulikmittel gefüllt sind, über dessen Flüssigkeitsspiegel ein Druckgaspolster liegt, die mit Mitteln zum Regeln des Füllstandes und des Druckes versehen sind und die über Rückschlagventile mit den hydraulischen Antrieben in Verbindung stehen, dadurchgekennzeichnet, daß alle Drucktanks (15) gleichzeitig auf alle hydraulischen Antriebe geschaltet sind.

2. Schnellschaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hydraulische Antriebe gemeinsam über ein Rückschlagventil (12') an die Drucktanks (15) angeschlossen sind.

3. Schnellabschaltsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktanks (15, 15') gruppenweise zusammengefaßt sind, und daß jede Gruppe über ihr zugeordnete Gruppenrückschlagventile (12', 12") auf alle hydraulischen Antriebe geschaltet ist.

4. Schnellabschaltsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktanks jeder Gruppe für 100% Druckmittelbedarf ausgelegt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1169 596.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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