DE1539726A1 - Sicherheitsanordnung fuer ausserhalb des Kernreaktor-Druckbehaelters befindliche Anlagen eines Kuehlgaskreislaufes - Google Patents

Sicherheitsanordnung fuer ausserhalb des Kernreaktor-Druckbehaelters befindliche Anlagen eines Kuehlgaskreislaufes

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DE1539726A1 DE19661539726 DE1539726A DE1539726A1 DE 1539726 A1 DE1539726 A1 DE 1539726A1 DE 19661539726 DE19661539726 DE 19661539726 DE 1539726 A DE1539726 A DE 1539726A DE 1539726 A1 DE1539726 A1 DE 1539726A1
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cooling gas
circuit
sealing cylinder
pipe
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
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Description

  • "Sicherheitsanordnung"für außerhalb das Kernreaktor-Druckbehälters befindliche Anlagen eines Kühlgaskreislaufasm Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsanordnung für außerhalb des Kernreaktor-Druckb:hälters befindliche Anlagen eines Kühlgeskreislaufes, wobei das gesamte in diesen Anlagen befindliche Volumen auf eine Anzahl einzelner, annähernd gleichgroße Teilvolueine enthaltender Kreislaufteile aufgeteilt ist, die untereinander durch Rohrleitungen verbunden sind.
  • Bekannt ist die Anordnung eines Kühlgaskreislaufes einen Kernreak- tors, bei der das gesamte in den Anlagen das Kühlgeskreislaufes be- findliche Volumen auf eine Anzahl einzelner, annähernd gleich große Teilvolumina enthaltender Kreislaufteile aufgeteilt ist, die unter- einander mit Rohrleitungen verbunden sind. Das automatische Absperren eines bestimmten Kreislaufteiles bei plötzlich auftretender Leckage ist bei dieser Anordnung nicht möglich. (DAS 115 1073) Das Kühlgas, das unter sehr hohem Druck steht, stellt eine erhebliche Gefahrenquelle für die Umgebung eines Kernreaktors dar, da bei Rohrbrücken oder Schäden an Behältern und Armaturen des Kühlgas- kreislaufee radioaktiv verseuchtes Kühlges in die Atmosphäre aus- treten kann.
  • Um dieser Gefahr zu begegnen, ist es im Kernreaktorbau üblich, alle aktives Kühlges führenden Anlagen des Kreislaufas, die sich außer- halb dem Kernreaktor-Druckbehälters befinden, mit einem Schutzmantel zu umschließen. Der Raum zwischen den Anlagen und dem Schutzmantel wird mit einem Sperrges beautachlagt, dessen Druck etwas höher ist als der in der unachlossenen Anlage herrschende Druck. Infolgedessen strömt bei dem Auftreten von Leckstellon in der Anlage das Sperrgas in die Anlage, wodurch verhindert wird, daß aktives Kühlgas in den Sperrgasraum eindringt. Die Planung und der Bau derartiger Sperrgas- räume sind jedoch mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, die sich vor allem bei der konstruktiven Ausführung, bei der Montage und der Prüfung der Schutzmäntel einstellen. Ebenso schwierig ist es, die Kosten für den Bau solcher Schutzmäntel wenigstens einigermaßen neu abzuschätzen.
  • Ähnlich gelagerte Probleme treten bei der. Herstellung und Montage von Schutzbehältern auf, die die Aufgabe haben, evtl. aus dem Kühlgeskreialauf ausgetretenes aktives Kühlgas aufzunehmen und über eine Umluftanlage kontrolliert in die Atmosphäre abzugeben. Diese Behälter müssen druckfest und au ausgelegt sein, daß sie auch größere Gasmengen aufnahmen können, wie sie beim Auftreten einer Störung an- fallen.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Sicherheitsanordnung für die außerhalb das Kernreaktor-Druckbehälters befindlichen, aktives Kühlgas führenden Anlagen anzugeben, die es gestattet, auf die bisher übliche Verwendung von Schutzmän- teln und Schutzbehältern zu verzichten, und die dennoch ein höchstmögliches Maß an Sicherheit gegenüber plötzlich auftretenden Leckagen für die Anlagen gewährleistet.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgebe wird dadruch gelöst, daß unmittelbar vor und hinter jeden Kreislaufteil Rohrbruch- sicherungen in die Rohrleitungen derart eingebaut sind, daß sie , bei einer in einen Kreislaufteil plötzlich auftretenden Leckage auto- matisch das betreffende Kreislaufteil gegen die übrigen Teile absperren. Die automatische Absperrung wird dadurch ermöglicht, daß bei einen in einen Kreislaufteil auftretenden Schaden vor den Kreislaufteil - in Strömungsrichtung des Kühlgases gesehen - ein Durchflußstoß er- zeugt wird, während hinter den-Kreisleufteil eine Rückströmung ent- steht. Beide Erscheinungen werden dazu ausgenutzt, um die beiden vor und hinter dem betreffenden Kreislaufteil angeordneten Rohrbruch- sicherungen zum Ansprechen zu bringen.
  • Die Benge an aktiven Kühlgas, die maximal aus dem beschädigten Kreis- laufteil austreten kann, wird durch die Größe der Teilvolumina fest- gelegt, in die das Gesamtvolumen der Anlagen unterteilt ist.
  • Das aktive Kühlgas, das bis zum Druckausgleich aus dem Kreislauf aus- strömt, wird über eine Filteranlage geleitet, mit Frischluft ver- dünnt und über einen Schornstein in die Atmosphäre abgegeben. Treten Kühlgaswengen aua, die kleiner sind als die maximale Durchflußwengs, so sprechen die Rohrbruchsicherungen nicht an. Derartige Leckagen werden durch Überwachung der die Anlagen umgebenden Räume mittels Aktivitätsaeßgeräten festgestellt; die Lokalisierung der Lecketellen er- folgt mit Hilfe von Leckanzeige-Geräten, die nach Abdichten des ver- dächtigen Kreislaufteiles durch Schließen der Rohrleitungs-Armaturen eingesetzt werden. Die Sicherheitsanordnung gemäß der Erfindung erlaubt es jedoch den übrigen Kreislauf autoaatisch,gegen ein Teil der Anlage abzudichten, in dem plötzlich ein größerer Schaden oder Bruch an einen Rohr oder Behälter auftritt. Auf %aßnahaen wie die Aufstellung von Schutzbe- hältern und die Alontage von Sperrgas führenden Ummantelungen kann da- bei vollständig verzichtet werden, so daß durch Anwendung der Erfindung erhebliche Kosten eingespart werden und sich die Kühlgeakreisläufe wesentlich vereinfachen lassen.
  • Vorteilhaft bestehen die Rohrbruchsicherungen bei senkrecht verlaufen- den Rohrleitungen aus einem zylinderförmigen Gehäuse mit zwei in Ab- stand voneinander angebrachten, ringförmigen Dichtungen sowie einen auf zpei Seiten geführten Dichtzylinder, der zwischen den beiden Dichtungen in den Gehäuse angeordnet ist. Da bei einem eingetretenen Störfall die äange des durch dis Rohrbruchaicherung strömenden Kühl- gasen größer ist als in Normalbetrieb, so wird infolge des Strömungs- widerstandes der Dichtzylinder gegen den oberen Dichtring gepreßt und sperrt damit die Rohrleitung ab. Dieser Umstand tritt ein, wenn die Rohrbrucheicherung - in normaler Strömungsrichtung den Kühlgases gesehen - vor dem Kreislaufteil angeordnet ist, in den eine Leckage entstanden ist. In der Rohrleitung oberhalb den schadhaften Kreislaufteilas und damit auch in der dort befindlichen Rohrbruchsicherung tritt eine Rückströmung ein, die bewirkt, daß dar Dichtzylinder in- folge seines Eigengewichte gegen den unteren Dichtring gepreßt wird und den betreffenden Kreislaufteil gegen die übrigen Teile nach oben abdichtet. Es tritt also eine Rückschlagwirkung ein. Bei waagerecht verlaufenden Rohrleitungen ist hinter den Dichtzylinder in Strömungs- richtung des Kühlgases gesehen eine auf die hintere Stirnfläche des Dichtzylinders drückende Feder angeordnet. Die Feder sorgt dafür, daß der Dichtzylinder beim Auftreten einer Rückströmung gegen den vorderen Dichtring gepreßt wird. Ist der Schaden in den betreffenden Kreislaufteil behoben und soll seine Abdichtung wieder beseitagt werden, so wird zwischen den Kreislaufteil und der übrigen An- lage ein Druckausgleich herbeigeführt, wodurch die vor bzw. unter den Kreislaufteil angeordnete Rohrbruchsicherung sich automatisch öffnet. Die Rückschlagwirkung der oberen bzw, hinteren Rohrbruch- sicherung wird bei beginnendem Durchfluß den Kühlgases wieder aufgehoben. Die Größe der Feder bzw. bei senkrecht verlaufenden Rohr- leitungen das Gewicht ist in Abhängigkeit von der maximal durch die Kreislaufteile fließenden Kühlgasaenge bestimmt.
  • In der Zeichnung ist eine Sicherheitsanordnung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine Kernreaktoranlage mit der Sicherheitsanordnung, Fig. 2 eine Rohrbrucheicherung in senkrechter Anordnung, Fig. 3 eine Rohrbruchsicherung in waagerechter Anordnung.
  • Die Fig. 1 lädt einen Kernreaktor 6 mit Druckbehälter erkennen, durch den ein Kühlgaskreislauf ? geführt ist. Ein großer Teil der zu den Kühlgaskreislauf ? gehörenden Anlagen ist außerhalb den Druckbahältarn angeordnet. Das Volumen dieser Anlagen sei mit V bezeichnet. Kernreaktor 6 und Kühlgaskreislauf ? sind von einem Reaktorgebäude 8: umschlossen. Alle für die Erfindung nicht wesentlichen Teile der Kernreaktoranlage sind in der Zeichnung weggelassen. Das Volumen V der außerhalb des Reaktor-Druckbehälters befindlichen Anlagen ist in einzelne, annähernd gleiche Teilvolumina v unterteilt, deren Grüße so gewählt ist, daß bei Eintreten eines Störfalles (Eindringen-von Kühlgas in das Reaktorgebäude 8 infolge Leckage-) die zulässigen- Werte an Aktivität und Druck für den Gebäude 8 nicht überschritten werden. Die Teilvolumina v werden von einzelnen Kreislaufteilen 1, 2, 3..n aufgenommen, dis zwangsläufig miteinander durch Rohr- leitungen 10 verbunden sind. Zwischen sämtlichen Kreislaufteilen 1, 2...n sind Rohrbruchsicherungen 9 vorgesehen, die so eingerichtet sind, daß bei einer plötzlich auftretenden Leckage in einem der Kreis- laufteile die vor und hinter den betreffenden Kreislaufteil angeord- neten Rohrbruchaicherungen automatisch geschlossen werden. Es kann dann nur den in diesem Kreislaufteil befindliche Kühlgasvolunen in das Re- aktorgebäude 8 austreten.
  • In der Fig. 2 ist eine der Rohrbrucheicherungen 9 dargestellt, die in einer senkrecht verlaufenden Rohrleitung 10 angeordnet ist. Die Durchflußrichtung den Kühlgases ist durch Pfeile angedeutet. Die Rohrbruchsicherung 9 besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 11, den auf zwei abgeschrägten Mantelflächen ja eine ringförmige Dich- tung 12 bza. 13 aufweist, sowie aus einem Dichtzylinder 14. Dieser ist auf zwei Seiten in je einer Führung 15 bza. 16 gelagert. Das Gewicht den Dichtzylinders 14 ist so bemessen, daß sich der Zylin- der bei normalem Betriebszustand etwa in der Mitte zwischen den bei- den Dichtungen 12, 13 befindet und den Kühlgasdurchfluß somit nicht behindert.
  • Tritt in den Kreislaufteil oberhalb der Rohrbruchsicherung 9 eine plötzliche, starke Leckage auf, so erhöht sich der Durchfluß den Kühlgenen und bewirkt ein Andrücken den Dichtzylinders 14 an die obere Dichtung-13. Des Kreislaufteil wird damit nach unten gegen die übrigen Anlageteile abgedichtet: Die Absperrung des beschädigten Teilen nach oben erfolgt in der oberhalb dieses Kreislaufteiles be- findlichen Rohrbrucheicherung. In dieser tritt infolge der Leckage eine Rückströmung ein, die in Verbindung mit dem Eigengewicht des Dichtzylinders 14 diesen gegen die untere Dichtung 12 preßt. Damit ist das beschädigte Kreislaufteil gegen die übrigen Kreislaufteile vollkommen abgedichtet, und an kann in Höchstfall des in diesem Kreislaufteil befindlich: Volumen v in des Reaktorgebäude 8 aus- treten.
  • In der Fig. 3 ist eine Rohrbruchsicherung 9 gezeigt, die für den Einbau in eine waagerecht verlaufende Rohrleitung 10 gedacht ist. Ihre lirkungeaeise ist die gleiche, nur wird hier beim Auftreten einer Rücketrömung der Dichtzylinder 14 nicht infolge seines Eigen- gewichts, sondern durch die Kraft einer Feder 17 gegen dis Dichtung 12 gedrückt. Die Feder 17 ist za@schen der hinteren Stirnfläche'des Dichtzylinders 14 und einer Abstützung 18 angeordnet.

Claims (1)

  1. Neue Patentansprüche: 1) Sicherheitsanordnung für außerhalb des Ksrnreaktordruckbehälters befindliche Anlagen eines Kühlgaskreislaufes, wobei das gesamte in diesen Anlagen befindliche Volumen auf eine Anzahl einzelner, annähernd gleichgroße Teilvolumina enthaltender Kreislaufteile aufgeteilt ist, die untereinander durch Rohr- leitungen verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß unmittelbar vor und hinter jedem Kreislaufteil Rohr- bruchsicherungen (9) in die Rohrleitungen (10) derart eingebaut sind, daß sie bei einer in einem Kreislaufteil plötzlich auf- tretenden Leckage automatisch das betreffende Kreislaufteil gegen die übrigen Teile absperren. 2) Sicherheitsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Rohrbruchsicherung (9) bei senkrecht verlaufenden Rohrleitungen (10) aua einem zylinderförmigen Gehäuse (11) mit zwei im Abstand voneinander angebrach- ten, ringförmigen Dichtungen (12, 13) sowie einem auf zwei Seiten geführten Dichtzylinder (14) besteht, der zwischen den bei- den Dichtungen (12, 13) in dem Gehäuse e1) angeordnet ist. 3) Sicherheitsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei waagerecht verlaufenden Rohrleitungen (10) hinter dem Dichtzylinder (14) - in Strömunge- ' richtung des Kühlgases gesehen - eine auf die hintere Stirn- fläche des Dichtzylinders (14) drückende Feder (17) ange- ordnet ist. 4) Sicherheitsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dad u r c h g e k a n n z e i c h n e t, daß die Größe der Feder (17) bzw. bei senkrecht verlaufenden Rohrleitungen das Gewicht des Dichtzylinders (14) in Abhängigkeit von der maximal durch die Kreislaufteile (1, 2...n) fließenden Kühigasaenge bestimmt ist.
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