DE19532179A1 - Signalarmatur zur passiven temperaturgesteuerten Signalerzeugung, Verfahren zur Temperaturbestimmung in einem Reaktordruckbehälter sowie Verfahren zur Flutung eines Sicherheitsbehälters mittels einer solchen Signalarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalarmatur zur passiven tempe­ raturgesteuerten Signalerzeugung mit einem ersten Dehnelement und einem zweiten Dehnelement, die miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Flu­ tung eines Sicherheitsbehalter und/oder eines Reaktordruck­ behälters einer Kernkraftanlage, bei dem aus einem Flutbe­ hälter über eine Flutleitung Kühlmittel in den Sicherheits­ behälter und/oder Reaktordruckbehälter infolge passiver An­ steuerung einer Signalarmatur erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in einem Reaktordruckbehälter einer Kernkraftanlage, bei dem eine Signalarmatur an dem Reaktordruckbehälter vorgesehen ist.

In der WO 94/29877 A1 sind eine Mehrzahl von temperaturab­ hängig öffnenden Verschlußeinrichtungen an jeweils einer Ver­ bindungsleitung für Kühlfluid zum Ingangsetzen der Kühlung von Kernschmelze in einer Kernreaktoranlage beschrieben. Bei jeder dieser Verschlußeinrichtungen ist die Verbindungslei­ tung auslaßseitig in einen Auffangraum für die Kernschmelze ragt und einlaßseitig an ein Kühlfluidreservoir, insbesondere an ein Kühlwasserreservoir, angeschlossen ist. An dem auslaß­ seitigen Ende der Verbindungsleitung ist ein Verschlußorgan angeordnet, welches das auslaßseitige Ende normalerweise dichtend verschließt und welches ein temperaturabhängiges Öffnungselement aufweist. Dieses Öffnungselement gibt bei Hitzeeinwirkung durch die Kernschmelze zumindest einen Teil des Auslaßquerschnittes der Verbindungsleitung frei, so daß das Kühlfluid aus dem Kühlfluidreservoir in den Auffangraum geleitet wird. Jede Verschlußeinrichtung verfügt zudem über Mittel zur thermischen Isolierung des Öffnungselementes gegenüber dem Kühlfluid, wobei das Öffnungselement weitgehend korrosionsbeständig ausgeführt ist. Die Verschlußeinrichtun­ gen geben zwar unmittelbar nach einem Versagen des Reaktor­ druckbehälters mit ausströmender Kernschmelze die Zuführung von Kühlwasser frei, dienen aber nicht einer präventiven Vor­ versagenskühlung des Reaktordruckbehälters.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Signalarmatur anzugeben, die in Abhängigkeit von der Temperatur ein mechanisches Signal liefert, welches insbesondere im Rahmen der passiven Kühlung einer Kernkraftanlage einsetzbar ist. Weitere Aufga­ ben der Erfindung liegen darin, ein Verfahren zur Flutung eines Sicherheitsbehälters und/oder eines Reaktordruckbehäl­ ters mittels einer Signalarmatur sowie ein Verfahren zur Be­ stimmung der Temperatur in einem Reaktordruckbehälter einer Kernkraftanlage anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die auf eine Signalarmatur gerichtete Aufgabe durch eine Signalarmatur zur passiven temperaturge­ steuerten Signalerzeugung gelöst, die ein erstes Dehnelement und ein zweites, mit dem ersten Dehnelement verbundenes Dehn­ element aufweist, wobei der Werkstoff des ersten Dehnelemen­ tes einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der deutlich von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs des zwei­ ten Dehnelementes verschieden ist, und das erste Dehnelement einen Festpunkt hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement verschieblich ist, so daß eine unterschiedliche thermische Dehnung der Dehnelemente eine als Signal dienende Lageände­ rung des zweiten Dehnelementes bedingt.

Durch die unterschiedliche thermische Dehnung der Dehnelemen­ te, bewirkt durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten der Werkstoffe, bedingt jede Temperaturänderung auch immer eine Verschiebung des zweiten Dehnelementes gegen­ über dem Festpunkt des ersten Dehnelementes. Diese Verschie­ bung (Lageänderung) ist ein mechanisches Signal, welches ein­ deutig der Temperatur, welcher die Dehnelemente ausgesetzt sind, zugeordnet ist. Je nach Größe der Temperaturänderung sowie der Anordnung der Dehnelemente kann eine Lageänderung des zweiten Dehnelement es bis zu einigen Zentimetern statt­ finden. Wird eine Lageänderung durch eine Fixierung des zwei­ ten Dehnelementes unterdrückt, so wird bei einer Temperatur­ änderung eine mechanische Kraft auf die Fixierung ausgeübt. Somit ist über die Signalarmatur ein mechanisches Signal sowohl in Form einer Verschiebung als auch in Form einer Kraft erzeugbar. Zudem ist die Signalarmatur aufgrund ihres einfachen Aufbaus mit nur zwei Dehnelementen äußerst störun­ anfällig und wartungsarm.

Der Wärmeaustauschkoeffizient des einen Werkstoffs ist in einem Temperaturbereich von 100°C bis 500°C, insbesondere 1000°C, mindestens fünfmal so groß wie der Wärmeausdehnungs­ koeffizient des anderen Werkstoffs. Durch diese deutliche Verschiedenheit der Wärmeausdehnungskoeffizienten, insbeson­ dere der linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ist in einem Temperaturbereich bis über 1000°C mit der Signalarmatur ein deutliches mechanisches Signal erzeugbar. Je nach Anwendungs­ fall kann hierbei der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werk­ stoffes des ersten Dehnelementes größer sein als der des Werkstoff des zweiten Dehnelementes oder umgekehrt. Je nach­ dem welcher thermische Ausdehnungskoeffizient größer ist, er­ folgt eine Lageänderung des zweiten Dehnelementes in jeweils entgegengesetzte Richtungen.

Die Dehnelemente sind vorzugsweise jeweils entlang einer ent­ sprechenden Hauptachse gestreckt, wobei die Hauptachsen ins­ besondere im wesentlichen zusammenfallen oder parallel zu­ einander verlaufen. Hierbei umhüllt das erste Dehnelement vorzugsweise das zweite Dehnelement teilweise. Teilweise Umhüllen bedeutet beispielsweise, daß in einem begrenzten Bereich entlang der jeweiligen Hauptachse das erste Dehn­ element das zweite Dehnelement vollständig umhüllt. Es ist auch möglich, daß über einen Teil des zweiten Dehnelementes oder über das ganze zweite Dehnelement das erste Dehnelement keinen geschlossenen Querschnitt hat und somit ein Spalt zur Einführung des zweiten Dehnelementes vorhanden ist. Das zwei­ te Dehnelement kann als Stange mit einem runden oder anders­ artigen Querschnitt, beispielsweise rechteckig, geformt sein. Das erste Dehnelement ist vorzugsweise ein Rohr mit kreisför­ migen Querschnitt oder ein kastenförmiger Hohlkörper mit rechteckigem Querschnitt.

Ein erster Werkstoff ist vorzugsweise ein Stahl, insbesondere ein austenitischer Stahl, mit einem linearen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten von 18 × 10^-6 K^-1 bis 19,5 × 10^-6 K^-1 in einem Temperaturbereich von etwa 300°C bis etwa 800°C. Der andere Werkstoff ist vorzugsweise Wolfram oder ein ähnliches Metall mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 1,4 × 10^-6 K^-1 bei 300°C und 3,6 × 10^-6 K^-1 bei 800°C. Bei einer Temperatur von etwa 500°C hat der Stahl somit einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der etwa acht- bis zehnmal so groß ist wie derjenige des Wolframs. Bei einer Länge der entlang der jeweiligen Hauptachse gestreckten Dehn­ elemente von jeweils einem Meter oder mehreren Metern und ei­ ner Änderung der Temperatur um einige 100°C ist eine axiale Lageänderung des zweiten Dehnelementes um 1 cm und mehr er­ reichbar. Diese Lageänderung kann als mechanischer Schalter verwendet werden.

Vorzugsweise ist die Signalarmatur in einer Kernkraftanlage mit einem Reaktordruckbehälter angeordnet, wobei das erste Dehnelement an einer Verbindungsstelle mit dem zweiten Dehn­ element verbunden ist, die innerhalb des Reaktordruckbehäl­ ters liegt, und der Festpunkt starr mit dem Reaktordruckbe­ hälter verbunden ist. Die Signalarmatur kann in den in der Regel sowieso vorhandenen Einführungen für die Kernmeßinstru­ mentierung angeordnet sein. Hierdurch ist selbst im Zuge ei­ ner Nachrüstung die Signalarmatur in eine bereits bestehende Kernkraftanlage einbaubar. An der Verbindungsstelle können die Dehnelemente miteinander verschweißt oder mit Befesti­ gungselementen wie Stiften verbunden sein. Auf alle Fälle ist gewährleistet, daß sich die Dehnelemente an dieser Verbin­ dungsstelle gegenüber dem Festpunkt identisch bewegen. Da die Verbindungsstelle innerhalb des Reaktordruckbehälters liegt, ist die Lageänderung des zweiten Dehnungselementes eindeutig abhängig von der Temperatur innerhalb des Reaktordruckbehäl­ ters. Ein Temperaturanstieg, wie er beispielsweise bei einer verminderten Kühlung innerhalb des Reaktordruckbehälters auf­ treten kann, wird von der Signalarmatur unverzüglich erfaßt und ist, wenn das zweite Dehnelement aus dem Reaktordruckbe­ hälter hinausragt, auch außerhalb des Reaktordruckbehälters unmittelbar erkennbar. Das erste Dehnelement liegt vorzugs­ weise vollständig im Inneren des Reaktordruckbehälters und ist als Rohr ausgeführt, welches fest mit dem Boden des Reak­ tordruckbehälters verbunden, insbesondere verschweißt, ist. An dem dem Boden des Reaktordruckbehälters abgewandten Ende des ersten Dehnelementes, des Rohrs, ist dieses mit dem als Stange ausgeführten zweiten Dehnelement kraftschlüssig ver­ bunden. Vorzugsweise ist der Ausdehnungskoeffizient des Werk­ stoffes des ersten Dehnelements, des Rohrs, deutlich größer als der Ausdehnungskoeffizient des zweiten Dehnelementes, der Zugstange. Eine deutliche Temperaturänderung führt zu einer deutlich größeren Verlängerung des Rohrs gegenüber der Zug­ stange, so daß diese in den Reaktordruckbehälter hineinge­ zogen wird.

Die Signalarmatur ist vorzugsweise außerhalb des Reaktor­ druckbehälters mit einer Sicherheitsarmatur verbunden, welche durch die Lageänderung des zweiten Dehnelementes passiv be­ tätigbar ist. Beispielsweise verfügt die Sicherheitsarmatur über ein Verschlußelement, einen Drehschieber, eine Klappe, ein Ventil, ein Berstelement oder dergleichen, welches durch eine Lageänderung des zweiten Dehnelementes ebenfalls seine Lage oder Stellung ändert oder welches durch die Lageänderung des zweiten Dehnelementes erzeugbare Kraft ausgelöst wird.

Die Sicherheitsarmatur ist insbesondere mit einer Flutleitung zur Flutung des Reaktordruckbehälters und/oder des Sicher­ heitsbehälters verbunden. Die Flutleitung ist während eines normalen Betriebs verschlossen und wird bei einer Lageände­ rung des zweiten Dehnelementes infolge einer kritischen Temperaturerhöhung innerhalb des Reaktordruckbehälters frei­ gegeben, beispielsweise durch Öffnung eines Schiebers oder eines Ventils sowie Versagen eines Verschlußelementes. Das Auslösen der Sicherheitsarmatur sowie die Freigabe der Flut­ leitung kann vollständig passiv erfolgen, da ein notwendiges Steuersignal als mechanische Kraft oder Verschiebung unmit­ telbar durch die Signalarmatur erzeugbar ist. Es ist eben­ falls möglich, diese mechanischen Signale in elektrische Signale, beispielsweise durch ein Piezoelement, umzusetzen.

Die auf ein Verfahren zur Flutung eines Sicherheitsbehälters und/oder eines Reaktordruckbehälters einer Kernkraftanlage gerichtete Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine mit einem Flutbehälter verbundene Flutleitung durch eine Sicherheits­ armatur während eines normalen Betriebs verschlossen wird, die Sicherheitsarmatur mit einer Signalarmatur mit einem ersten Dehnelement und einem zweiten Dehnelement verbunden ist, wobei die Dehnelemente miteinander verbunden sind, der Werkstoff des ersten Dehnelements einen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten hat, der deutlich von einem Wärmeausdehnungs­ koeffizienten des Werkstoffs des zweiten Dehnelements ver­ schieden ist, und das erste Dehnelement einen Festpunkt hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement je nach Temperatur seine Lage ändert, und bei einer Lageänderung des zweiten Dehnele­ ments infolge einer kritischen Temperaturerhöhung innerhalb des Reaktordruckbehälters die Flutleitung freigegeben wird, so daß Kühlmittel aus dem Flutbehälter in den Sicherheitsbe­ hälter und/oder den Reaktordruckbehälter einströmt.

Dieses Verfahren ist vollständig passiv durchführbar, wodurch die inhärente Sicherheit der Kernkraftanlage deutlich erhöht wird. Da eine Auslösung der Flutleitung unmittelbar in Abhän­ gigkeit der Temperatur im Inneren des Reaktordruckbehälters erfolgt, kann bereits präventiv vor dem Einsetzen des Ab­ schmelzens des Reaktorkerns eine Notkühlung des Reaktordruck­ behälters von innen oder von außen durch Flutung des Sicher­ heitsbehälters erfolgen. Hierdurch wird die Möglichkeit des Eintritts eines Störfalls mit abschmelzendem Reaktorkern und austretender Kernschmelze sicher vermieden. Aufgrund der ein­ fachen und mechanisch äußerst stabilen Konstruktion der Signalarmatur kann ebenfalls eine Fehlauslösung nahezu ausge­ schlossen werden.

Die auf ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in einem Reaktordruckbehälter in einer Kernkraftanlage gerichtete Auf­ gabe wird dadurch gelöst, daß eine Signalarmatur zur passiven temperaturgesteuerten Signalerzeugung mit einem ersten Dehn­ element und einem zweiten Dehnelement, die miteinander ver­ bunden sind, wobei der Werkstoff des ersten Dehnelement es einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs des zweiten Dehnelementes deutlich verschieden ist, und das erste Dehn­ element einen mit dem Reaktordruckbehälter starr verbundenen Festpunkt hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement aus dem Reaktordruckbehälter herausbewegt wird, und eine thermische Dehnung der Dehnelemente eine Lageänderung des zweiten Dehn­ elementes außerhalb des Reaktordruckbehälters bedingt, die ein eindeutiges Maß für die Temperatur innerhalb des Reaktor­ druckbehälters darstellt.

Diese Lageänderung des zweiten Dehnelementes außerhalb des Reaktordruckbehälters ist auf optischem, mechanischem oder elektrischem Wege einfach zu messen. Hierdurch ist eine kri­ tische Temperaturänderung im Inneren des Reaktordruckbehäl­ ters auf einfache Art und Weise, insbesondere auf rein pas­ sive Art und Weise, überwachbar, so daß frühzeitig aktive oder passive Maßnahmen zur Abkühlung des Reaktordruckbehäl­ ters, insbesondere des Reaktorkerns, bei Überschreiten einer kritischen Temperatur einleitbar sind. Eine Zuordnung der Lageänderung zu der zugehörigen Temperatur innerhalb des Reaktordruckbehälters ist aufgrund der für einen weiten Tem­ peraturbereich bekannten Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe des ersten Dehnelementes und des zweiten Dehnele­ mentes anhand von Vergleichstabellen einfach möglich.

Die Signalarmatur sowie das Verfahren zur Flutung des Sicher­ heitsbehälters und/oder des Reaktordruckbehälters sowie das Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in einem Reaktor­ druckbehälter werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch in nicht-maßstäblicher Darstellung

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Sicherheits­ behälter einer Kernkraftanlage,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Signalarmatur und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine mit einer Sicherheits­ armatur verbundenen Signalarmatur.

Mit gleichen Bezugszeichen sind hierin für sämtliche Figuren auch die jeweils identischen oder gleichartigen Teile bezeichnet.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Sicherheitsbehälter 12 einer Kernkraftanlage, welcher im wesentlichen symmetrisch zu einer Rotationsachse 14 ist. Daher ist nur eine Hälfte des Längsschnittes in der Fig. 1 dargestellt. Innerhalb des Sicherheitsbehälters 12 ist der Reaktordruckbehälter 8 der Kernkraftanlage dargestellt. Dieser ist symmetrisch zu der Rotationsachse 14 als Zylinder ausgebildet. Er enthält den Reaktorkern 13, welcher die nicht-dargestellten Brennelemente enthält. Der Reaktordruck­ behälter 8 weist einen Boden 15 auf, durch den die nicht-dar­ gestellten Steuerstäbe sowie die Kernmeßlanzen parallel zu der Rotationsachse 14 in den Reaktorkern 13 eingeführt sind. Dargestellt ist schematisch eine Signalarmatur 1 mit einem ersten Dehnelement 2, welches innerhalb des Reaktordruckbe­ hälters 8 entlang einer Hauptachse 6, die parallel zur Rota­ tionsachse 14 verläuft, gestreckt ist und als geschlossenes Rohr ausgeführt ist. Das erste Dehnelement 2 ist mit dem Boden 15 des Reaktordruckbehälters 8 festverbunden, insbeson­ dere verschweißt. Es ragt von dem Boden 15 bis unmittelbar in den geodätisch höchsten Bereich des Reaktorkerns 13 hinein. Dort ist es fest, beispielsweise durch Schweißen oder durch Stifte, mit einem zweiten Dehnelement 3 verbunden, welches innerhalb des ersten Dehnelementes 2 verläuft und aus dem Boden 15 des Reaktordruckbehälters um eine Länge L heraus­ ragt. Das zweite Dehnelement 3 ist ebenfalls entlang einer Hauptachse 7, welche mit der Hauptachse 6 des ersten Dehnele­ mentes 2 zusammenfällt gestreckt. Die Länge L, mit der das zweite Dehnelement 3 aus dem Reaktordruckbehälter 8 aus dem Boden 15 herausragt ist in etwa gleich lang wie die Länge des zweiten Dehnelementes 3 innerhalb des Reaktordruckbehälters 8. Die gesamte Länge des zweiten Dehnelementes 3 beträgt ca. 10 m. Das erste Dehnelement 2 ist vorzugsweise aus einem austenitischen Stahl, welcher für die Anwendung in Kernkraft­ anlagen zugelassen ist, hergestellt. Das zweite Dehnelement 3 ist aus Wolfram oder einem Metall mit ähnlich geringem line­ aren thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt. Bei einer Temperaturänderung von einigen 100°C im Inneren des Reaktorkerns 13 ist somit eine Längung des zweiten Dehnele­ mentes 3 gegenüber dem Festpunkt 4, welcher am Boden 15 des Reaktordruckbehälters 8 durch Verschweißen des ersten Dehn­ elementes 2 gebildet ist, von einem Zentimeter und mehr erreichbar.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt eine Signalarmatur 1 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab. Die Signalarmatur 1 ist in einem Gehäuserohr 16 für die Kernmeßinstrumentierung, ins­ besondere die Neutronenflußmessung, angeordnet. Die Signal­ armatur 1 weist ein erstes Dehnelement 2 in Form eines Deh­ nungsrohres und ein zweites Dehnelement 3 in Form einer Zug­ stange auf. Das erste Dehnelement ist entlang einer Haupt­ achse 6 und das zweite Dehnelement 3 entlang einer Hauptachse 7 gestreckt, wobei die Hauptachsen 6, 7 zusammenfallen. Das erste Dehnelement 2, das Dehnrohr, umschließt innerhalb des Gehäuserohres 16 das zweite Dehnelement 3, die Zugstange, sowohl in der Länge als auch im Umfang vollständig. Das erste Dehnelement 2 ist im Bereich des Bodens 15 des Reaktordruck­ behälters 8 mit dem Gehäuserohr 16 durch Schrauben 21 fest­ verbunden. An der innerhalb des Reaktordruckbehälters 8 lie­ genden Verbindungsstelle 9 zwischen dem ersten Dehnelement 2 und dem zweiten Dehnelement 3 ist ein senkrecht zur Haupt­ achse 6 verlaufender Verbindungsstift 20 durch die beiden Dehnelement 2, 3 zur gegenseitigen Fixierung geführt. In der Umgebung des Verbindungsstiftes 20 ist zwischen den Dehnele­ menten 2, 3 ein Distanzhalter 19 in Hülsenform eingebracht. Beide Dehnelemente 2, 3 sind entlang ihrer jeweiligen gesamten Länge aus mehreren Teilelementen zusammengesetzt, insbeson­ dere verschraubt. Hierzu weisen die Dehnelemente 2, 3 über ihre Länge verteilt jeweils Schlüsselflächen 18 zum Ansetzen von Montagewerkzeug auf. Teilelemente des zweiten Dehnele­ mentes 3, der Zugstange, können zudem über eine Verbindungs­ muffe 17 zusammengefügt sein. Das Gehäuserohr 16 hat einen Innendurchmesser von 42 mm, das zweite Dehnelement 3 einen Außendurchmesser von 20 mm und das erste Dehnelement 2 einen Innendurchmesser von 26 mm und einen Außendurchmesser von 36 mm. Die Teilelemente jedes Dehnelementes 2, 3 sind jeweils aus einem identischen Werkstoff gefertigt, so daß jedes Dehnele­ ment 2, 3 als Ganzes als aus einem einzigen Werkstoff be­ stehend betrachtet werden kann. Die bei einer Temperaturände­ rung entstehende Lageänderung des zweiten Dehnelementes 3 ist somit ein eindeutiges Maß für die in dem Reaktordruckbehäl­ ters 8 herrschende Temperatur.

Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt eine Signalarmatur 1, die über das zweite Dehnelement 3, welches als Zugstange ausge­ bildet ist, mit einer passiv öffnenden Sicherheitsarmatur 10 verbunden ist. Die Signalarmatur 1 entspricht im wesentlichen der Signalarmatur 1 gemäß Fig. 2 insoweit wird hier auch auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Befestigung der Signalarmatur 1 an dem Boden 15 des Reaktordruckbehälters 8 ist durch Schweiß­ verbindungen hergestellt. Gleiches gilt für die Verbindung zwischen dem ersten Dehnelement 2 und dem zweiten Dehnelement 3 an der Verbindungsstelle 9. Die Sicherheitsarmatur 10 weist eine Flutleitung 11 auf, die entlang einer Flutleitungsachse 25 gestreckt ist. Die Flutleitungsachse 25 steht senkrecht auf der Hauptachse 7 des zweiten Dehnelementes 3. In der Flutleitung 11 ist eine deren Querschnitt versperrende Berst­ scheibe 22 angeordnet, die zwischen zwei Flanschen 29 einge­ flanscht ist und in Richtung eines nicht-dargestellten Flut­ behälters kugelförmig gewölbt ist. In der Wölbung liegt ein der Wölbung angepaßtes Abstützelement 26 an, welches gelenkig über einen Arm mit einer Schwenk- und Verbindungsstelle 32 verbunden ist. An der Schwenk- und Verbindungsstelle 32 greift das Dehnelement 3 sowie ein weiterer mit einem Gegen­ lager 28 versehener Arm an. An der Schwenk- und Verbindungs­ stelle 32 ist das zweite Dehnelement 3 mit einer Fixierung 30, welche die Funktion eines Anschlages hat, in der Bewegung entlang der Längsachse 7 in Richtung weiter weg von dem Boden 15 des Reaktordruckbehälters 8 behindert. Hierdurch ist ge­ währleistet, daß das zweite Dehnelement 3 lediglich eine in Richtung des Reaktordruckbehälters 8 gerichtete Bewegung aus­ führt. Die Innenwölbungsseite der Berstscheibe 22 wird als Auslaßseite 24 bezeichnet und die Außenwölbungsseite als Ein­ laßseite 23. An der Einlaßseite 23 liegt Kühlmittel aus dem nicht-dargestellten Flutbehälter an, welches ein entsprechend der Pfeile 31 gerichteten Druck auf die Berstscheibe 22 aus­ übt. Die Pfeile 31 stellen bei einem Versagen der Berstschei­ be 22 ebenfalls die Strömungsrichtung des Kühlmittels dar. Erfolgt eine Lageänderung des zweiten Dehnelementes 3 in Richtung des Reaktordruckbehälters 8 so knickt der aus den beiden Armen bestehende Knickhebel 27 ein, wodurch die durch das Abstützelement 26 entgegen dem Kühlmitteldruck gerichtete Kraft reduziert wird. Unterschreitet diese Kraft einen vorge­ gebenen Wert, so reicht der Druck des Kühlmittels aus- die Berstscheibe 22 zum Bersten zu bringen. Dies bedeutet wieder­ um, daß ab einer vorgegebenen Lageänderung des zweiten Dehn­ elementes 3 und somit ab einer kritischen Temperatur inner­ halb des Reaktordruckbehälters 8 die Flutleitung 11 geöffnet wird und das darin anliegende Kühlmittel ungehindert in den Sicherheitsbehälters 12 oder direkt in den Reaktordruckbehäl­ ter 8 der Kernkraftanlage strömen kann. Hierdurch wird eine unmittelbar über die Temperatur innerhalb des Reaktordruckbe­ hälters 8 gesteuerte und passiv einsetzende Flutung erreicht.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Signalarmatur zur pas­ siven temperaturgesteuerten Signalerzeugung aus, bei dem ein erstes Dehnelement ein zweites Dehnelement vorzugsweise voll­ ständig umschließt, beide Dehnelemente miteinander festver­ bunden sind und entlang einer identischen Achse gestreckt sind. Durch Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe für die Dehnelemente wird bei einer Fixierung des umschließenden Dehnelementes eine Lageänderung des umschlossenen Dehnelemen­ tes infolge unterschiedlicher thermischer Dehnungen erreicht. Diese Lageänderung dient sowohl als eindeutiges Maß für die Temperatur an der Verbindungsstelle sowie als mechanischer Schalter, welcher beispielsweise passiv eine Flutung eines Sicherheitsbehälters und/oder Reaktordruckbehälters einer Kernkraftanlage bedingt. Die Signalarmatur ist aufgrund ihrer einfachen mechanischen Konstruktion äußerst wartungsarm und zuverlässig. Sie ist geeignet für den Einsatz unter extremen Bedingungen, wie hoher Temperatur, hohen Drücken sowie auch in einer Umgebung mit radioaktiver Strahlung.

Claims (14)

1. Signalarmatur (1) zur passiven temperaturgesteuerten Signalerzeugung mit einem ersten Dehnelement (2) und einem zweiten Dehnelement (3), die miteinander verbunden sind, wo­ bei der Werkstoff des ersten Dehnelements (2) einen Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten aufweist, der von einem Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten des Werkstoffs des zweiten Dehnelements (3) deutlich verschieden ist, und das erste Dehnelement (2) einen Festpunkt (4) hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement (3) verschieblich ist, so daß eine unterschiedliche thermi­ sche Dehnung der Dehnelemente (2, 3) eine als Signal dienende Lageänderung des zweiten Dehnelementes (3) bedingt.

2. Signalarmatur (1) nach Anspruch 1, bei der der Wärmeaus­ dehnungskoeffizient des einen Werkstoffs in einem Tempera­ turbereich von 100°C bis 500°C mindestens fünfmal so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des anderen Werkstoffs ist.

3. Signalarmatur (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Wärmeausdehnungskoeffizient des einen Werkstoffs in einem Temperaturbereich von 100°C bis 1000°C mindestens fünfmal so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des anderen Werkstoffs ist.

4. Signalarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Dehnelement (2) entlang einer ersten Hauptachse (6) und das zweite Dehnelement (3) entlang einer zweiten Hauptachse (7) gestreckt ist.

5. Signalarmatur (1) nach Anspruch 4, bei der die erste Hauptachse (6) im wesentlichen mit der zweiten Hauptachse (7) zusammenfällt.

6. Signalarmatur (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei der das erste Dehnelement (2) das zweite Dehnelement (3) zumindest teilweise umhüllt.

7. Signalarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Werkstoff ein Stahl ist.

8. Signalarmatur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen bei der der ein Werkstoff Wolfram ist.

9. Signalarmatur (1) in einer Kernkraftanlage mit einem Reak­ tordruckbehälter (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Dehnelement (2) an einer Verbindungsstelle (9) mit dem zweiten Dehnelement (3) verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle (9) innerhalb des Reaktordruckbehälters (8) liegt und der Festpunkt (4) starr mit dem Reaktordruckbehäl­ ter (8) verbunden ist.

10. Signalarmatur (1) nach Anspruch 9, bei der das zweite Dehnelement (3) aus dem Reaktordruckbehälter (8) hinausragt.

11. Signalarmatur (1) nach Anspruch 9 oder 10, bei der das zweite Dehnelement (3) außerhalb des Reaktordruckbehälters (8) mit einer Sicherheitsarmatur (10) verbunden ist, welche durch die Lageänderung des zweiten Dehnelementes (3) passiv betätigbar ist.

12. Signalarmatur (1) nach Anspruch 11, wobei die Sicher­ heitsarmatur (10) eine Flutleitung (11) zur Flutung des Reak­ tordruckbehälters (8) und/oder des Sicherheitsbehälters (12) der Kernkraftanlage während eines normalen Betriebs ver­ schließt und bei einer Lageänderung des zweiten Dehnelementes (3) infolge einer kritischen Temperaturerhöhung innerhalb des Reaktordruckbehälters (8) freigibt.

13. Verfahren zur Flutung eines Sicherheitsbehälters (12) und/oder eines Reaktordruckbehälters (8) einer Kernkraftanla­ ge, bei dem eine mit einem Flutbehälter verbundenen Flutlei­ tung (11) durch eine Sicherheitsarmatur (10) während eines normalen Betriebs verschlossen wird, die Sicherheitsarmatur (10) mit einer Signalarmatur (1) mit einem ersten Dehnelement (2) und einem zweiten Dehnelement (3) verbunden ist, wobei die Dehnelemente (2, 3) miteinander verbunden sind, der Werk­ stoff des ersten Dehnelementes (2) einen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten aufweist, der deutlich von einem Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten des Werkstoffs des zweiten Dehnelementes (3) deutlich verschieden ist, das erste Dehnelement (2) einen Festpunkt (4) hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement (3) je nach Temperatur seine Lage ändert, und bei einer Lageände­ rung des zweiten Dehnelementes (3) infolge einer kritischen Temperaturerhöhung innerhalb des Reaktordruckbehälters (8) die Flutleitung (11) freigeben wird, so daß Kühlmittel aus dem Flutbehälter in den Sicherheitsbehälter (12) und/oder den Reaktordruckbehälter (8) einströmt.

14. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in einem Reaktor­ druckbehälter (8) einer Kernkraftanlage, bei dem eine Signal­ armatur (1) zur passiven temperaturgesteuerten Signalerzeu­ gung mit einem ersten Dehnelement (2) und einem zweiten Dehn­ element (3), die miteinander verbunden sind, wobei der Werk­ stoff des ersten Dehnelementes (2) einen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten aufweist, der von einem Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten des Werkstoffs des zweiten Dehnelementes (3) deutlich verschieden ist, und das erste Dehnelement (2) einen mit dem Reaktordruckbehälter (8) starr verbundenen Festpunkt (4) hat, gegenüber dem das zweite Dehnelement (3) aus dem Reaktor­ druckbehälter (8) heraus bewegt wird, und eine thermische Dehnung der Dehnelemente (2, 3) eine Lageänderung des zweiten Dehnelementes (3) außerhalb des Reaktordruckbehälters (8) bedingt, die ein eindeutiges Maß für die Temperatur innerhalb des Reaktordruckbehälters (8) darstellt.