DE3146820C2 - Einrichtung zum Feststellen einer Gasblasenbildung an der höchsten Stelle des Primärkreislaufs einer wassergekühlten Kernreaktoranlage - Google Patents

Abstract

Wird eine derartige Kernreaktoranlage nach einem Ausfall der Primärkühlmittelpumpen (7) zur Abfuhr der Nachwärme im Naturumlauf betrieben, so besteht die Gefahr, daß sich an der höchsten Stelle (9) des Primärsystems eine Dampfblase (21) bildet und den Naturumlauf blockiert. Zur rechtzeitigen Erkennung einer Dampfblasenbildung in diesem Bereich ist eine von der Entlüftungsleitung (12) unterhalb des Ventils (13) wegführende Leitung (14) vorgesehen. Diese Leitung mündet in die "kalte" Primärkühlmittelleitung (6b) und weist einen Wärmetauscher (16) auf. Bildet sich an der höchsten Stelle (9) ein Dampfpolster (21) so wird der Eingang der Entlüftungsleitung (22) verschlossen. Aufgrund der Kühlleistung des Wärmetauschers (16) und der damit verbundenen größeren Dichte des in der Leitung (14) noch enthaltenen Wassers stellt sich eine Niveauabsenkung ein. Es sind Mittel (24) vorgesehen, die diesen Zustand registrieren und damit den Hinweis auf ein Dampfpolster geben. Ein dadurch ausgelöster Öffnungsbefehl an das Ventil (13) verhindert den Ausfall des Naturumlaufs.

Description

Die Erfindung betrifft eif« EinrLntung zum Festellen einer Gasblasenbildung an d2r höchsten Stelle des Primärkreislaufs einer wassergekühlte- Kernreaktoranlage.

Eine derartige hinrichtung ist aus der DE-OS 29 47 362 bekannt Dort ist ein Ultraschallmeßgerät als Dampfblasendetektor eingesetzt und mit seinem Schallkopf an den heißen Strang der Umwälz-Schleife einer Kernreaktoranlage angekoppelt. Der Ultraschallimpuls durchdringt die Rohrwand, durchläuft die im Rohr fließende Kühlflüssigkeit und wird an der gegenüberliegenden Rohrwand reflektiert. Ein Oszillogramm zeigt einen Ausgangsimpuis und einen reflektierten Impuls. Eine Veränderung des reflektierten Impulses deutet auf eine Änderung in der Zusammensetzung der Kühlflüssigkeit hin. Bei einer derartigen Beschallung ist eine unkontrollierbare Streuung der Schallwellen und ein störender Umlauf eines Teiles der Schallwellen in der Rohrwand nicht auszuschließen. Solche Einflüsse können daher das Meßergebnis verfälschen.

Die Erfindung sucht daher einen anderen Weg zum Feststellen einer Gasblasenbildung zu gehen um eine Gasblasenbildung eindeutig zu erkennen und deren Abbau zu ermöglichen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß von der höchsten Stelle eine mit einem Ventil versehene Entlüftungsleitung noch oben wegführt, daß vor dem Ventil von der Entlüftungsleitung eine Meßleitung wegführt, die an einer tiefer gelegenen Stelle des Primärkreislaufs wieder in diesen mündet, und daß die Meßleitung mit einer Kühlvorrichtung und mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserstandes in ihr versehen ist.

Ist der obere Teil der von der Entlüftungsleitung wegführenden Meßleitung ganz oder teilweise von Wasser befreit, so ist dies ein Indiz dafür, daß an der höchsten Stelle des Primärkreislaufs eine Gas- bzw. Dampfblase den Eintritt zur Entlüftungsleitung verschließt Durch öffnen des Ventils wird einer Blockierung des Primärkreislaufs an seiner höchsten Stelle vorgebeugt und ein Abbau der Gasblasenbildung ermöglicht Neben dem Verschluß der Entlüftungsleitung durch eine Gasblase läßt sich mit der Einrichtung bereits die Bildung der im Kühlmittel fein verteilten Gasbläschen feststellen. Dabei gelangt ein großer Teil der in dem am Eingang der

ίο Entlüftungsleitung vorbeiströmenden Primärkühlmittel enthaltenen Dampfbläschen in die von der Entlüftungsleitung abzweigende Meßleitung, was im Zusammenhang mit der Kühlung durch die Kühlvorrichtung zu einer Niveauänderung in der Meßleitung führt Die Einrichtung wirkt in diesem Anwendungsfall als Separator und zeigt aufgrund größerer Dichte eine Niveausenkung und somit eine beginnende fein verteilte Dampfbläschenbildung im Primärkühlkreislauf an.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserstandes aus einem federnd aufgehängten Behälter besteht, der oberhalb der Kühlvorrichtung zwischen zwei flexibel ausgebildeten Leitungsteilen der Meßleitung angeordnet ist und dessen Auslenkung von seinem Füllstand abhängig ist

Hierbei dient dieser Behälter als Wiegebehälter, dessen Gewicht Aufschluß über das darin bzw. im oberhalb desselben angeordneten Meßleitungsteil befindliche Wasservolumen gibt

Vorzugsweise ist ein Teil der Meßleitung spiralförmig ausgebildet und steht im Bereich dieser Ausbildung mit einem Kühlmedium in wärmetauschendem Kontakt

Anhand der Zeichnung werden zwei von Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zum Feststellen einer Gasblasenbildung beschrieben. Dabei zeigt die

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Kernreaktoranlage,

F i g. 2 einen in größerem Maßstab gezeichneten Ausschnitt der F i g. 1 und

F i g. 3 eine andere Ausbildung der Einrichtung nach Fig. 2.

Die F i g. 1 zeigt ein Reaktorgebäude 1, das einen Sicherheitsbehälter 2 einschließt. In den innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordneten Räumen 3 befinden sich die Dampferzeuger 4, die zusammen mit dem Reaktordruckbehälter 5, den Primärkühlmittelleitungen 6 und den Primärkühlmittelpumpen 7 den Primärkreislauf der Reaktoranlage darstellen. Der Rohrbogen der vom Reaktordruckbehälter zum Dampferzeuger führenden »heißen« Primärkühlmittelleitung 6a bildet die höchste Stelle 9 des Primärkreislaufs. Die Einrichtung zur Feststellung einer Gasblasenbildung ist in der F i g. 1 durch die Leitung 14 nur angedeutet; sie wird anhand der F i g. 2 beschrieben.

Die F i g. 2 zeigt einen Dampferzeuger 4 mit der »heißen« Primärkühlmittelleitung 6a, in der das Primärkühlmittel in Pfeilrichtung 10 fließt Über eine sogenannte »kalte« Primärkühlmittelleitung 6b verläßt das Primärkühlmittel in Pfeilrichtung 11 wieder den Dampferzeuger und gelangt über eine in der F i g. 2 nicht dargestellte Primärkühlmittelpumpe zur erneuten Erwärmung zum ebenfalls nicht dargestellten Reaktordruckbehälter. Von der höchsten Stelle 9 des Primärkreislaufs führt eine Entlüftungsleitung 12 weg, in die ein fernsteuerbares Ventil 13 eingebaut ist. Unterhalb des Ventils zweigt eine Meßleitung 14 ab, die in die »kalte« Primärkühlmittelleitung 66 mündet. In dem parallel zum Dampferzeuger verlaufenden Bereich der Meßleitung 14 ist dieselbe

als Rohrwendel ausgebildet und wirkt somit als Kühlvorrichtung 16 und gibt die aufgenommene Wärme an die umgebende Luft ab. Bildet sich insbesondere bei abgeschalteten Primärkühlmittelpumpen und dem dann stattfindenden Naturumlauf des Primärkühlmittels in Pfeilrichtung 10,11 an der höchsten Stelle des Primärkreislaufs eine Dampfblase 21, so verschließt dieselbe die Anschlußstelle 22 der Entlüftungsleitung. Die Kapazität der Kühlvorrichtung 16 ist dabei so ausgelegt, daß nach der Abkühlung das in der Leitung 14 befindliche Primärkühlmittel eine größere Dichte aufweist, und nur noch bis zu einem Niveau 23 reicht Die Kühlvorrichtung 16 dient weiterhin dazu, um bei abgeschalteten Primärkühlmittelpumpen einen Naturumlauf in der Meßleitung 14 aufrecht zu erhalten. Ein Mittel 24, das eine Ultraschallmeßeinrichtung sein kann, zeigt die durch eine Niveauabsenkung ausgedrückte Unterbrechung des Umlaufs in der Leitung 14 an und signalisiert den Wert zu einer nicht dargestellten Warte, die das öffnen des Ventils 13 veranlaßt. Damit wird sichergestellt, daß bevor die Gas- bzw. Dampfbinse 21 die strichpunktiert dargestellten und mit 21a bezeichneten Ausmaße annimmt und den Umlauf blockiert, vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden können, Es ist auch vorstellbar, daß die Unterbrechung des Umlaufs in der Leitung 14 über eine derselben zugeordnete Durchflußmeßvorrichtung ermittelt wird.

Die Fig.3 zeigt abweichend zur Ausbildung nach F i g. 2 zum Erkennen einer Unterbrechung des Naturumlaufs in der Meßleitung 14 einen Behälter 15 der oberhalb und in Reihe zur Kühlvorrichtung 16 vom Primärkühlmittel durchflossen wird. Er befindet sich zwischen zwei flexibel ausgebildeten Leitungsteilen 14a, 146 und ist unter Zwischenschaltung einer Feder 17 an einem Widerlager 18 aufgehängt. Bildet sich bei abgeschalteten Primärkühlmittelpumpen und dem dann stattfindenden Naturumlauf des Primärkühlmittels eine Dampfblase 21, so führt dies wiederum zu einer Unterbrechung des Naturumlaufs in der Meßleitung 14. Der Behälter 15 weist eine geringere Füllmenge auf, der Abstand zwischen dem Widerlager 18 und der Behälteroberkante 19 wird kleiner, die Meßeinrichtung 20 zeigt die Unterbrechung des Naturumlaufs an und löst die

ίο öffnung des Ventils 13 aus.

Die beschriebene Einrichtung läßt sich weiterhin zur Überwachung des Zustandes des Primärkühlmittels sowohl bei im Einsatz befindlichen Primärkühlmittelpumpen (Zwangsumlauf) als auch beim Naturumlauf bezüglieh Dampfbläschenbildung, die im gesamten Primärkreislauf feinverteilt sind, verwenden. Diese Dampfbläschenbüdung bringt bei Übersteigen einer bestimmten Häufigkeit Probleme bei dem Wärmeübergang zwischen Kühlmittel und Reaktorkern während des Betriebs der Reaktoranlage. Für diesen Anwendungsfall wirkt die vorgeschlagene Einrichtung ii> Separator. Ein großer Teil der beim Umlauf des Primärkühimittels an der Anschlußstelle 22 vorbeiströmenden Dampfbläschen wird von der Meßleitung 14 aufgenommen. Der prozentuale Anteil an Dampfbläschen ist dann im Bypaßstrom der Meßleitung 14 wesentlich größer als im Hauptstrom, so daß sich überraschenderweise im Behälter 15 ein Gasvolumen aufbaut, das nur einen bestimmten Restraum für Wasser freiläßt Über das Gewicht der Behälter 15 wird der verbleibende Wassürinhalt festgestellt Nach Überschreiten eines zulässigen Wertes werden Eingriffe in das Betriebsverhalten der Reaktoranlage eingeleitet, die eine Reduzierung der Dampfbläschenbildung zur Folge haben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Feststellen einer Gasblasenbildung an der höchsten Stelle des Primärkreislaufes einer wassergekühlten Kernreaktoranlage, dadurch gekennzeichnet, daß von der höchsten Stelle (9) eine mit einem Ventil (13) versehene Entlüftungsleitung (12) nach oben wegführt, daß vor dem Ventil (13) von der Entlüftungsleitung (12) eine Meßleitung (14) wegführt, die an einer tiefer gelegenen Stelle des Primärkreislaufs wieder in diesen mündet, und daß die Meßleitung (14) mit einer Kühlvorrichtung (16) und mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserstandes in ihr versehen ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des Wasserstandes aus einem federnd aufgehängten Behälter (15) besteht, der oberhalb der Kühlvorrichtung (16) zwischen zwei flexibel ausgebildeten Leitungsteilen 'ifer Meßleitung (14) angeordnet ist und dessen Auslenkung von seinem Füllstand abhängig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kühlvorrichtung (16) ein Teil der Leitung(14) spiralförmig ist und dort mit einem Kühlmedium in wärmetauschendem Kontakt steht