DE2809466C3 - Einrichtung zur Notkühlung eines Dampferzeugers eines Kernkraftwerkes - Google Patents

Einrichtung zur Notkühlung eines Dampferzeugers eines Kernkraftwerkes

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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notkühlung eines Dampferzeugers eines Kernkraftwerkes mit einer in die Wasservorlage eines Behälters führenden Abblaseleitung, wobei das Wasser von einem Wärmetauscher durchsetzt ist und wobei das gewonnene Kondensat in den Dampferzeuger zurückgeführt wird.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 24 59 150 bekannt Die abgeblasene Dampfmenge größerer Dampferzeuger läßt sich mit den dort beschriebenen Kondensatoren jedoch nicht beherrschen, so daß ein Teil der möglicherweise kontaminierten Dampfmenge unzulässerweise über Dach abgeblasen werden muß.
Das gewonnene Kondensat reicht dann nicht zur Abfuhr der Wärme des Dampferzeugers aus. Es müssen daher zusätzliche Wasserreservoirs zur Speisung des Dampferzeugers geschaffen werden. Dies erfordert ebenso wie eine Vergrößerung der Abblasebehälter einen größeren Platzbedarf, der bei dem beschränkten Raumangebot einer Kernreaktoranlage nicht zur Verfügung steht
Nach der DE-OS 23 45 580 wird für den Normalbetrieb der Reaktoranlage ein Hilfskondensator mit einer Kühleinrichtung eingesetzt Bei einem Störanfall soll aus dem für andere Aufgaben vorgesehenen Flutwasser- oder Deionatbehälter in den Dampferzeuger eingespeist werden. Es könnten jedoch sicherheitstechnische Bedenken bestehen, die Verwendung dieser Behälter für verschiedene Aufgaben zuzulassen.
Ein aus der DE-PS 9 62 705 bekannter Kondensator verwendet sine als Venturirohr ausgebildete Dampfeinleitung. Der gesamte obere Querschnitt der Wasservorlage wird von einem Wärmetauscherrohrbündel durchsetzt, so daß ein mangelnder Umlauf zwischen warmen und kalten Schichten und somit ein geringer Wirkungsgrad in Kauf genommen werden muß.
Nach einem in der DE-OS 22 03 107 beschriebenen Verfahren wird dem Dampf ein Kondensationskerne bildender Stoff zugemischt. Da hierbei der Dampf ohne Zwischenschaltung von Düsen in die Wasservorlage strömt, wird die Gefahr von Kondensationsschlägen erhöht
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad einer Notkühleinrichtung der eingangs genannten Art unter Vermeidung von Kondensationsschlägen bei unveränderter Baugröße zu erhöhen, um allein mit dem anfallenden Kondensat die Notkühlung durchführen zu können.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß das als DampfverteilungsdUse ausgebildete und in das Wasser ragende Ende der Abblaseleitung abgewinkelt ausgebildet ist und daß die DampfverteilungsdUse einem Rohrbündel des Wärmetauschers gegenüberliegend angeordnet ist.
Diese Maßnahmen bringen den Vorteil, daß die Thermosyphon-Wirkung und dadurch der Wirkungsgrad der Einrichtung erheblich erhöht wird und somit mit relativ kleinem Behälter die Abblasemenge des zugeordneten Abblaseventils aufgenommen werden kann.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist das als Dampfverteilungsdüse ausgebildete Ende der Abblaseleitung parallel zum Behälterboden und zu einer Seitenwand geführt.
Die Düsenöffnungen der Dampfverteilungsdüse sind vorzugsweise in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes und zwar in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° angeordnet.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß an der DampfverteilungsdUse im Bereich der Düsenöffnungen eine um einen Festpunkt drehbare Klappe angeordnet ist, die in einer Stellung die DUsenöffnungen verschließt und in
einer anderen Stellung als Leitblech dient
Bei geschlossener Klappe wird damit sichergestellt, daß kein Wasser aus dem Behälter in die Abblaseleitung dringt
Zur besseren Bewegungssteuerung und zur leichteren Arretierung ist die Klappe mit einem Gegengewicht versehen, und in ihrer jeweiligen Stellung verriegelbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist bei geschlossener Klappe die Abblaseleitung mit Stickstoff beaufschlagt und bis zur Verdrängung mit Dampf wird das Stickstoffpolster aufrechterhalten.
Mit Hilfe des Stickstoffs und eines Ventils am abgewinkelten Ende der Abblaseleitung ist die Dampfverteilungsdüse spülbar.
Um auch bei kontaminiertem Kondensat Abhilfe schaffen zu können ist der Gasraum des Behälters mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden.
Der Behälter weist weiterhin einen Überlauf auf, der mit einem redundanten Behälter und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden ist
Zur Vermeidung von unzulässigen Oberdrücken ist die Decke des Behälters mit einer Entlastungsöffnung versehen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird anhand der schematischen Zeichnungen der F i g. 1 bis 4 erläutert und beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 den Übersichtsplan eines geschlossenen Notkühlsystems,
Fig.2 den Bereich des Behälters in vergrößerter Darstellung,
Fig.3 eine Vergrößerung der Einzelheit »A« der Fig.l,
Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie 1II-III der Fig. 3.
In der F i g. 1 wird mit 1 ein Dampferzeuger bezeichnet, der mit dem nicht dargestellten Kernreaktor über die Primärkühlmittelleitungen 2 verbunden ist Das Primärkühlmittel durchströmt den Dampferzeuger und erhitzt dabei das im Gegenstrom fließende Speisewasser, so daß über die Leitungen 3 in Pfeilrichtung 4 Dampf zu der ebenfalls nicht dargestellten Turbine strömt
Die Leitungen 3 durchdringen die Sicherheitshülle 5 und sind innerhalb und außerhalb dieser Sicherheitshülle mit Absperrventilen 6, 7 versehen. Tritt nun in der Kernreaktoranlage ein Störfall auf, so kann es erforderlich sein, daß der Kernreaktor abgeschaltet und das äußere Absperrventil 7 geschlossen werden muß. Die nach dem Abschaltvorgang noch anfallende Restwärme wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung abgeführt. Zwecks einer übersichtlichen Darstellung ist die Einrichtung nur für eine Leitung 3 dargestellt.
In einer Bypassleitung 8 ist ein Sicherheitsventil 9 und ein Abblaseventil 10 eingebaut. Spricht eines dieser Ventile 9, 10 an, was in der Regel beim Schließen des Absperrventils 7 erfolgt, so wird der anfallende Dampf über die Abblaseleitung 11 in den einen Wasserraum 12 und einen Gasraum 13 aufweisenden Behälter 14, geleitet und kondensiert dort. Die Abblaseleitung 11 ist mit Hilfe eines !Compensators 52 im Behälter geführt. Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades führt ein Wärmetauscherrohrbündel 15 zur Kühlung des Kondensats durch den Wasserraum des Behälters, wie insbesondere, aus der vergrößerten Darstellung der F i e. 2 zu ersehen ist. Das in den Wasserraum ragende Ende der Abblaseleitung ist rechtwinklig abgebogen (Fig.3) und erstreckt sich parallel zur Seitenwand 16 und zum Boden 17 des Behälters 14. Dieses abgebogene Leitungsstück ist als Dampfverteilungsdüse 18 ausgebildet und dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberlie gend angeordnet
Über die Zuleitung 28 und die Ableitung 29 wird das Wärmetauscherrohrbündel mit Kühlflüssigkeit versorgt
Aufgrund der Aktivitäts- und der Druckverhältnisse ist die Notwendigkeit eines Anschlusses an einen nuklearen Zwischenkühlkreislauf nicht gegeben, d.h. der Wärmetauscher kann entweder direkt mit Flußwasser oder mit Kühlturmkreislaufwasser beaufschlagt werden.
Dar zu kondensierende Dampf, als Dampfblasen 53 dargestellt, strömt durch die Düsenöffnungen 19 und kondensiert in dem Wasserraum IZ Das kalte Kondensat wird über die Leitung 30 nut Hilfe der Notspeisewasserpumpe 31 in Pfeilrichtung 32 als Speisewasser in den Dampferzeuger gedrückt Dieser Leitung sind die Absperrarmaturen 33,34 und 35 und der Rückflußverhinderer 36 zugeordnet Die Stutzen 37 deuten Kondensateinspeiseanschlüsse für weitere Behälter an.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung erfolgt eine wesentlich schnellere Umwälzung der kalten und warmen Zonen im Wasserraum des Behälters und somit eine optimale Durchmischung von Kondensat und Dampf. Der Kreislauf kaltes/warmes Wasser ist durch die Pfeile 20 in der F i g. 1 angedeutet
Die Dampfverteilungsdüse 18 weist gemäß Fig.3 und 4 in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnitts in einem Rohrwinkelbereich von 45° etwa 15 000 Düsen öffnungen 19 von 5 mm Durchmesser auf. Bei einem Lochabstand von 20 mm und einem Leitungsdurchmesser von 1 m ergibt das einen wirksamen Düsenquerschnitt von ca. 03 qm. Zur Vermeidung von Kondensationsschlägen bei Einleitung des Dampfes in die Dampfverteilungsdüse sind die Düsenöffnungen mit einer Klappe 21 versehen die an einer Halterung 22 drehbar befestigt ist und zum Ausgleich der Bewegungskräfte mit einem Gegengewicht 23 ausgerüstet ist Eine Sicherung 24 verriegelt die Klappe 21 in der
Schließstellung.
Die Sicherung 24 wird vornehmlich thermisch gelöst, damit in der Abblaseleitung ausströmender Dampf die Sicherung automatisch entriegelt und die Klappe in die strichpunktiert gezeichnete Offenstellung bewegt Hier bei dient das Gegengewicht 23 als Anschlag und die geöffnete Klappe 21 als Leitblech für den ausströmenden Dampf. 1st der Abblasevorgang abgeschlossen, so wird die Klappe 21 wieder in die Schließstellung geschwenkt Das Gegengewicht 23 ist selbstverständ lieh so ausgebildet, daß es dem Wasser weniger Strömungswiderstand entgegensetzt als die Klappe 21.
An einer bestimmten Größe empfiehlt es sich, anstatt einer Klappe mehrere einzusetzen. Bei geschlossener Klappe wird über die Leitung 25 und das nachdruckge steuerte Druckminderventil 26 die Abblaseleitung 11 ständig mit Stickstoff von ca. 2,1 bar beaufschlagt und eventuell eingedrungenes Leckwasser über das am Boden der Dampfverteilungsdüse angeordnete Ventil 27 entfernt Auf dem gleichen Weg ist auch eine Spülung der Abblaseleitung bis zur Dampfverteilungsdüse möglich. Da der Gasraum 13 des Behälters ebenfalls eine StickstöTfauflage von ca. 1,1 bar aufweist, ist sichergestellt, daß der Behälterinhalt und die Innenseite
der Abblaseleitung keinen Sauerstoffkontakt erhält Das Stickstoffpolster in der Abblaseleiiung verhindert also zusammen mit der Klappe 21 die gefährlichen Kondensations- und Wasserschläge beim Beginn des Abblasevorganges. s
Falls infolge erhöhter Betriebsleckagen im Dampferzeuger während eines Störfalles eine erhöhte Kontamination im Behälterinnern auftritt, kann der Gasraum 13 über die Be- und Entlüftungseinrichtung 38 an die Abgasaufbereitung und der Wasserraum 12 über die ι ο Entleerungsleitung 39 und das Ventil 40 an die Abwasseraufbereitung des Kernkraftwerkes angeschlossen werden.
Der Wasserraum 12 des Behälters 14 weist mit dem Niveau 41 seinen normalen Wasserstand auf. Überschreitet der Wasserstand das Niveau 42, so sorgt ein Oberlauf 43 dafür, daß ein maximaler Wasserstand nicht überschritten wird. Die Decke 44 des Behälters 14 weist eine Entlastungsöffnung 45 gegen Überdrücke auf, die mit einer in Bolzen 47 geführten Abdeckplatte 46 versehen ist, deren Eigengewicht so ausgelegt ist, daß die Platte bei einem bestimmten Druck abhebt
Für Wartungsarbeiten am Behälter 14 kann die Abblaseleitung 11 durch Schließen des Ventils 48 und öffnen des Ventils 49 über die Leitung 50 einem redundanten Behälter zugeschaltet werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
30
40
45
50
55

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Notkühlung eines Dampferzeugers eines Kernkraftwerkes mit einer in die Wasservorlage eines Behälters führenden Abblaseleitung, wobei das Wasser von einem Wärmetauscher durchsetzt ist und wobei das gewonnene Kondensat in den Dampferzeuger zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildete und in das Wasser ragende Ende der Abblaseleitung (11) abgewinkelt ausgebildet ist und daß die Dampfverteilungsdüse (18) einem Rohrbündel (15) des Wärmetauschers gegenüberliegend angeordnet ist
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildete Ende der Abblaseleitung (11) parallel zum Behälterboden (17) und zu einer Seitenwand (16) geführt ist
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (19) der Dampfverteilungsdüse (18) in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes der Düse (18) in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dampfverteilungsdüse (18) im Bereich der Düsenöffnungen (19) eine in einem Halter (22) drehbare Klappe (21) angeordnet ist, die in einer Stellung (5IaJ die Düsenöffnungen verschließt und in einer anderen Stellung (5t b) als Leitblech dient
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (21) mit einem Gegengewicht (23) versehen ist
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe in ihrer jeweiligen Stellung (51a, 5Ib) verriegelbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossener Klappe (21) die Abblaseleitung (11) über die Leitung (25) mit Inertgas beaufschlagt ist und das Inertgas bis zur Verdrängung mit Dampf vorhanden ist
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen des Ventils (27) die Abblaseleitung mit der Dampfverteilungsdüse spülbar ist
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (13) des Behälters (14) mit der Abgasreinigungsanlage und der Wasserraum (12) des Behälters mit der Abwasseraufbereitungsanlage des Kernkraftwerkes verbunden ist
10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) einen Überlauf (43) aufweist, der mit einem redundanten Behälter (14) und/oder der Abwasseraufbereitungsanlage verbunden ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (44) des Behälters (14) eine Entlastungsöffnung (45) mit einer Abdeckplatte (46) versehen ist.
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