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Druckwasserreaktor Zusatz zu Patent . ... ... (Anm.: P 23 45 580.3
= VPA 73/9452) Im Hauptpatent . ... ... (Anm.: P 23 45 580.3) geht es um einen Druckwasserreaktor
mit einer Sicherheitshülle und einer Frischdampfleitung, die aus der Sicherheitshülle
herausführt und eine Absperrarmatur im Inneren der Sicherheitshülle und eine zweite
Absperrarinatur außerhalb der Sicherheitshülle sowie ein der inneren Absperrarmatur
vorgeschaltetes Sicherheitsventil aufweist, dessen Abblasleitung außerhalb der Sicherheitshülle
endet. Durch die Anordnung der Frischdampfarmatur in der Sicherheitshülle erhält
man ohne zusätzlichen baulichen Aufwand einen Schutz gegen äußere Einwirkungen,
da die Sicherheitshülle selbst bereits gegen Einwirkungen, von außen geschtzt ist.
Außerdem wird dadurch vermieden, daß ureter Umständen radioaktiv verunreinigter
Dampf ins Freie gelangen kann, weil auch bei einem Bruch der Frischdampfleitung
noch Immer eine Absperrung im Inneren der Sicherheitshülle möglich ist. Allerdings
wird hier ein höherer Aufwand für die Wartung des Frischdampfventils in Frage kommen
können, weil die Armatur im Gegensatz zu er Anordnung außerhalb der Sicherheitshülle
nicht Immer ohne weit zugänglich ist.
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Das der inneren Absperrarmatur vorgeschaltete Sicherheitsventil bläst
den bei Störungen abzugebenden Dampf zwar aus der Sicherheitshülle heraus. Nach
den im Hauptpatent angegebenen Anordnungen liegt es jedoch im Inneren der Sicherheitshülle,
so daß es in gleicher Weise wie die Frischdampfabsperrarmatur weitgehend geschützt
ist.
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Die Erfindung hat eine weitere Ausbildung der Anordnung nach
dem
Hauptpatent zum Ziel, mit der die Wartungsfreundlichkeit der Anlage ohne Einbuße
an Sicherheit vergrößert werden kann.
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Dies geschieht dadurch, daß bei dem eingangs skizzierten Druckwasserreaktor
das Sicherheitsventil außerhalb der Sicherheithülle angeordnet und durch eine innere
Armatur absperrbar ist. Sicherheitsventile außerhalb der Sicherheitshülle sind zwar
an sich bekannt (vergleiche zum Beispiel VG3-Kernkraftwerksseminar 1970, Seite 66,
Abbildung 1). Dort fehlen Jedoch die nach dem Hauptpatent vorgesehenen Armaturen
im Inneren der Sicherheitshülle, die das Absperren des Sicherheitsventils für den
Fall seines Versagens ermöglichen.
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Dem äußeren Slcherheitsventil kann ein Sicherheitsventil mit einem
höheren Ansprechdruck parallelgeschaltet sein, das vorzugsweise ebenfalls außerhalb
der Sicherheitshülle angeordnet ist. Hierbei empfiehlt es sicht dem höher eingestellten
Sicherheitsventil eene Drossel in der Wand der Sicherheitshülle vorzuschalten. Vorzugsweise
ist die Drosselstelle ein dicht schließbare Absperrarmatur. Besonders gt'4,Istig
ist eine Anordnung, bei der zwei aus der Sicherheitshülle herausführende Leitungen
durch zwei miteinander gekoppelte Ventile derart steuerbar sind, daß beim Schließen
der einen Leitung die andere öffnet. Hierbei ist nämlich einmal die unerläßliche
Entlastungsmöglichkeit sichergestellt, die mit dem Sicherheitsventil erreicht werden
soll. Zum anderen kann immer eine Absperrung vorgenommen werden, wenn eine der Leitungen
schadhaft sein sollte.
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Die Abblasleitung des Sicherheitsventils kann in einen geschlossenen
Abblasetank führen. Man kann dadurch vermeiden, daß Radioaktivität beim Öffnen des
Sicherheitsventils mit Frischdampf unkontrolliert aus der Sicherheitshülle gelangt.
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Wenn man den Abblasetank mit einem Rückkühlkreis versieht, kann man
die Anordnung auch zur Abfuhr von Nachzerfallswärme benutzen, so daß man RUckkUhlleitungen
einspart, die sonst durch die Sicherheitshülle geführt werden müßten.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden
Figuren einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Darstellungen zeigen vereinfachte
Rohrleitungspläne, deren bauliche Ausführung in bekannter Weise vorgenommen werden
kann.
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In Fig. 1 ist von einem Druckwasserreaktor zur kommerziellen Leistungserzeugung
von zum Beispiel 1000 MW die Sicherheitshülle 1 gezeichnet, die alle aktivitätsführenden
Komponenten, zum Beispiel einen Reaktordruckbehälter mit dem Reaktorkern und dem
Primärkühlkreis einschließt. Von diesem ist der Einfachheit halber nur ein Dampferzeuger
2 gezeichnet, während bei so großen Leistungen üblicherweise mehrere, zum Beispiel
vier Dampferzeuger an den Reaktordruckbehälter angeschlossen sind. Die Frischdampfleitungen
der anderen Dampferzeuger können Jedoch in gleicher Weise ausgeführt sein.
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Im Dampferzeuger 2 wird das von einer nicht gezeichneten Speisewasserleitung
kommende Wasser verdampft. Der höchste vorgesehene Betriebsdruck beträgt dabei beispielsweise
90 bar.
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Der Dampf tritt durch einen Dampfauslaß 3 aus, der sich im Inneren
der Sicherheitshülle 1 verzweigt. So führt eine Leitung 4 über eine Durchführung
5 durch die Sicherheitshülle zu einer nicht dargestellten Turbine. Diese Frischdampfleitung
4 mit einer Nennweite von zum Beispiel 700 mm ist mit einer im Inneren der Sicherheitshülle
1 liegenden Absperrarmatur 6 versehen.
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Für den Fall, daß der Dampfdruck bei Turbinenausfall unzulässig ansteigt,
ist eine Abblasleitung 8 bei 9 zusätzlich durch die Sicherheitshülle 1 geführt.
In der Leitung 9 sitzt ein Sicherheitsventil 10 mit einem Abblasdruck von 90 bar
außerhalb der Sicherheitshülle 1. Die Leitung 8 ist jedoch mit einem Absperrventil
12 im Inneren der Sicherheitshülle 1 absperrbar.
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Der Abblasleitung 8 ist eine Leitung 14 parallelgeschaltet,
die
bei 15 ebenfalls durch die Sicherheitshnlle 1 führt und ein zweites Sicherheitsventil
16 enthält. Der Ansprechdruck dieses Sicherheitsventils 16 beträgt 100 bar, er ist
somit höher als der des Ventils 10. Da dieses Ventil normalerweise nicht anspricht,
erfordert es keine vorgeschaltete Absperrarmatur für den Fall des Nichtschließens
nach dem Ansprechen.
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Die Abblasleitungen 8 und 14 führen zu einem gemeinsamen Auslaß 17,
dem ein nicht dargestellter Schalldämpfer zugeordnet sein kann. In diesen führt
auch eine weitere Abblasleitung 18, die bei 19 aus der Sicherheitshülle herausführt.
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In der Leitung 18 ist ein Abblaseregelventil 20 außerhalb der Sicherheitahülle
1 und ein Absperrventil 21 im Inneren der Sicherheitshülle 1 in Reihe geschaltet.
Die Abblaseregelventile 20 und 21 werden geöffnet, wenn die Nachzerfallswärme, zum
Beispiel bei einer Störung, in Form von Dampf aus der Sicherheitshülle 1 herausgeführt
werden soll. Dabei wird unterstellt, daß die Reaktorleistung nur wenige Prozent
der Nennleistung beträgt. Die Sicherheitsventile 10 und 16 sind dagegen für die
volle Reaktorleistung ausgelegt.
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Bei vier Dampferzeugern und der gleichen in Fig. 1 gezeichne ten Anordnung
für Jeden Dampferzeuger bedeutet dies, daß die Sicherheitsventile 10 und 16 sowie
die Abblasleitungen 8 und 14 und der Schalldämpfer im Auslaß 17 für eine thermische
Leistung von etwa 750 MW bemessen sind.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von der Anordnung nach Fig. 1 dadurch, daß auch das zweite Sicherheitsventil 16'
außerhalb der Sicherheitshülle 1 angeordnet ist. Hierbei ist die Durchführung 15'
durch die Sicherheitshülle 1 als Drosselstelle ausgeführt. Hierdurch wird im hypothetischen
Fall eines Bruches am Sicherheitsventil verhindert, daß die Dampfausströmrate einen
gefährlich hohen Wert annimmt, der zu einer tberschnellen Auskühlung der abgeschalteten
Reaktoranlage führen könnte.
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Die beiden Ventile der Abblasleitung 18 sind mit 20' und 21'
bezeichnet
und gemeinsam außerhalb der Sicherheitshülle 1 angeordnet. Sie liegen Jedoch mit
dem Absperrventil 12' der Leitung 8 in Reihe, so daß auch bei einem Defekt an den
Ventilen 20', 21' ein Absperren möglich ist, um das Eintreten von Radioaktivität
aus der Sicherheitshülle zu vermeiden.
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Der Auslaß 17 und die Frischdampfleitung 4- entsprechen der Anordnung
nach-Fig. 1.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Sicherheitsventil 10
der Frischdampfleitung 4 zugeordnet, in der die Absperrarmatur 6 außerhalb der Sicherheitshülle
angeordnet ist.
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Zusätzlich ist ein Absperrventil 25 in der Leitung 4 vorgesehen. Diese3
Ventil wirkt mit einem Ventil 26 in der Leitung 14' zusammen, die zu dem zweiten
Sicherheitsventil 16' führt. Die Ventile 25 und 26 sind über Gstänge 27 und 28 mit
einem gemeinsamen Antrieb 29 gekoppelt Die Kopplung ist so ausgelegt, daß beide
Ventile gleichzeitig höchstens halb geöffnet sind und daß das eine Ventil schließt,
we: das andere weiter geöffnet wird. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, daß
immer der volle Querschnitt für das Abführen der Nennleistung des Reaktors zur Verfügung
steht.
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Zum anderen ist ein wechselweises Absperren der beiden Leitungen 4,
14' für den Fall möglich, daß an diesen Leitungen Schäden vorliegen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist in der Leitung 14" ein Ventil
30 vorgesehen, das druckabhängig öffnet. Zu diesem Zweck ist es mit einem Kolbenantrieb
31 versehen, der über Ventile 32 und 33 aus dem Fridschdampfauslaß 3 des Dampferzeugers
2 beaufschlagt wird. Das Ventil 30 öffnet bei Drücken, die größer als 80 bar sind,
und schließt bei kleineren Drücken als 70 bar. Deshalb wird das Sicherheitsventil
161 nur dann wirksam, wenn das Sicherheitsventil 10 versagen sollte. Bei einem Bruch
der Auslaßleitung und normalen Druck ist dagegen durch das Ventil 30 eine sichere
sperrung gewährleistet.
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In Fig. 4 ist noch gestrichelt angedeutet, daß der Auslaß der Sicherheitsventile
10, 16' und der Abblasregelventile 20', 21' nicht über den Auslaß 17 ins Freie führen
muß, sondern an einen Abblasetank 35 angeschlossen sein kann, der über einen aus
einer Pumpe 36 und einem Wärmetauscher 37 bestehenden Rückkühlkreis 38 verfügt.
Auch in Störfällen, die zu einem Ansprechen der Sicherheitsventile 10, 16' führen,kann
somit eventuell radioaktiv verseuchter Dampf nur in den Abblasetank 35 gelangen.
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8 Patentansprüche 4 Figuren