SE500648C2 - Device for emergency cooling of nuclear power plant - Google Patents

Abstract

Arrangement for cooling a nuclear power plant, comprising a reactor core, a reactor pressure vessel, and a containment. A cooling device (9, 10) is connected to the containment (1) that can supply coolant, such as cold water, to the containment (1) automatically, as a function of the pressure difference between the coolant to be supplied and the pressure in the containment (1). The device according to the invention protects the containment and limits the effects of a reactor failure that are caused by the loss of external cooling of the core in the reactor pressure vessel.

Description

SOU 648 FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar i en snittbild en kärnkraftsanläggning med en tillhörande yttre vattenbehållare. SOU 648 DESCRIPTION OF FIGURES Figure 1 shows in a sectional view a nuclear power plant with an associated external water tank.

Figur 2 visar i en snittbild en tryckberoende självöppnande ventilanord- ning.Figure 2 shows in a sectional view a pressure-dependent self-opening valve device.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Vid mycket svåra haverier i en kärnkraftsanläggning, såsom exempelvis vid ett bortfall av den yttre kylningen av härden i en reaktortank, kan härden smälta och därmed förstöra tanken. Smältan rinner då ned på golvet i reaktorinneslutningens nedre del, som dock kan vara vattenfylld. För att skydda inneslutningen och minska skadeverkningarna kan ett kylmedium, företrädesvis kallt vatten, passivt tillföras med hjälp av en ventilanord- ning med omvänd öppningsfunktion. Ventilanordningen består huvudsakligen av ett avfjädrat sprängbleck eller liknande med omvänd öppningsfunktion, dvs att när tryckdifferensen minskar öppnar ventilen. När sprängblecket brister kan det tillförda vattnet fördelas på sådant sätt att det aktivt deltager i kylningen av den värmealstrande bädden på golvet av inneslut- ningen. I figur 1 visas hur en värmealstrande härd 6 med "inneboende" värmeutveckling är placerad i en vattenfylld trycktank 5, i vilken även ett gasutrymme kan finnas. Tanken är försedd med säkerhetsventiler 7 och innesluten i en trycktålig och i det närmaste gastät inneslutning 1 med ett lock 2. Vissa kärl kan även bestå av två större delutrymmen 3, 4, vilka är nära nog gastätt avskilda från varandra.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS In the event of very serious breakdowns in a nuclear power plant, such as, for example, in the event of a failure of the external cooling of the core in a reactor tank, the core can melt and thus destroy the tank. The melt then flows down to the floor in the lower part of the reactor enclosure, which can, however, be filled with water. To protect the enclosure and reduce the harmful effects, a cooling medium, preferably cold water, can be passively supplied by means of a valve device with an inverted opening function. The valve device mainly consists of a sprung blasting plate or the like with a reverse opening function, ie that when the pressure difference decreases, the valve opens. When the blasting plate breaks, the supplied water can be distributed in such a way that it actively participates in the cooling of the heat-generating bed on the floor of the enclosure. Figure 1 shows how a heat-generating hearth 6 with "inherent" heat generation is placed in a water-filled pressure tank 5, in which a gas space can also be located. The tank is provided with safety valves 7 and enclosed in a pressure-resistant and almost gas-tight enclosure 1 with a lid 2. Some vessels can also consist of two larger sub-spaces 3, 4, which are almost gas-tight separated from each other.

Vid mycket svåra haverier i en kärnkraftsanläggning, såsom vid ett bortfall av den yttre kylningen av härden 6 och indirekt av tanken 5, kommer vattnet i tanken 5 att avledas till delutrymmet 3 och härden kommer då att värmas upp. Uppvärmningen av härden kan bli så stor att härden smälter och kan förstöra bottnen på tanken 5. Härdsmältan rinner ut ur tanken och hamnar på botten av kärlet 1 inom dess nedre delutrymme Ä, som kan vara vattenfyllt. Under denna utrinningsfas kommer trycket i kärlet 1 att öka snabbt, om det ej redan tiigare gjort det under haveriförloppet.In the event of very serious breakdowns in a nuclear power plant, such as in the event of a failure of the external cooling of the core 6 and indirectly of the tank 5, the water in the tank 5 will be diverted to the subspace 3 and the core will then be heated. The heating of the hearth can become so great that the hearth melts and can destroy the bottom of the tank 5. The hearth melt flows out of the tank and ends up on the bottom of the vessel 1 within its lower sub-space Ä, which may be filled with water. During this phase of discharge, the pressure in the vessel 1 will increase rapidly, if it has not already done so during the course of the accident.

För att kunna skydda inneslutningsfunktionen och mildra följdverkningarna för kärlet till följd av haveriet kan ett kylmedium, företrädesvis kallt vatten, passivt tillföras utrymmet U med hjälp av en ventilanordning 8 med omvänd öppningsfunktion. 599 648 Ventilanordningen, vilken företrädesvis placera i det nedre delutrymmet 4, består av ett avfjädrat sprängbleck eller liknande med omvänd öppnings- funktion, dvs det brister vid minskning av tryckdifferensen över blecket.In order to be able to protect the containment function and mitigate the consequences for the vessel as a result of the accident, a cooling medium, preferably cold water, can be passively supplied to the space U by means of a valve device 8 with inverted opening function. 599 648 The valve device, which is preferably placed in the lower part space 4, consists of a spring-loaded bursting plate or the like with an inverted opening function, ie it fails to reduce the pressure difference across the plate.

Till ventilanordningen är ansluten en ledning (10) som innehåller en vätska, företrädesvis vatten. Ledningen ansluter till en förrådstank 9 innehållande denna vätska. Förrådstanken med vattennivå 9' kan vara öppen mot atmosfären och högt belägen eller sluten, då är trycket i denna företrädesvis större än atmosfärstrycket.Connected to the valve device is a line (10) which contains a liquid, preferably water. The line connects to a storage tank 9 containing this liquid. The storage tank with water level 9 'can be open to the atmosphere and located high or closed, then the pressure in it is preferably greater than the atmospheric pressure.

Vid normal drift är trycket inuti ventilanordningen 8 större än trycket utanför denna, dvs i delutrymmet Ä. Då tryckdifferensen över denna har minskat till ett visst förvalt värde exempelvis till följd av att trycket har ökat i delutrymmet U brister sprängblecket till följd av den omvända öppningsfunktionen och vätskan från förrådstanken 9 strömmar in i kärlet 1 så länge som tryckskillnaden mellan förràdstanken och kärlet medger detta.During normal operation, the pressure inside the valve device 8 is greater than the pressure outside it, ie in the subspace Ä. When the pressure difference across it has decreased to a certain preselected value, for example due to the pressure having increased in the subspace U, the burst plate breaks due to the reverse opening function and the liquid from the storage tank 9 flows into the vessel 1 as long as the pressure difference between the storage tank and the vessel allows this.

Utöver att den tillförda vätskan kommer att fylla på kärlet kan den fördelas på sådant sätt att den aktivt deltager i kylningen av den värmealstrande bädden i botten i kärlet. Bädden kan bestå av fasta partiklar, krusta eller smälta, möjligen en blandning av dessa. Den inströmmande vätskan kan dessutom distribueras på sådant sätt att den skyddar och kyler viss känslig utrustning som kan finnas inuti bädden eller i dess närhet.In addition to the fact that the supplied liquid will fill the vessel, it can be distributed in such a way that it actively participates in the cooling of the heat-generating bed in the bottom of the vessel. The bed may consist of solid particles, crust or melt, possibly a mixture of these. The inflowing liquid can also be distributed in such a way that it protects and cools certain sensitive equipment that may be inside the bed or in its vicinity.

Sprängblecket i ventilanordningen kan även fås att aktivt brista om trycket i detta kortvarigt sänkes exempelvis med hjälp av ett annat ventilarrangemang.The bursting plate in the valve device can also be made to actively burst if the pressure in this is briefly lowered, for example by means of another valve arrangement.

Ett lämpligt utförande av ventilanordningen 8 visas närmare i figur 2.A suitable embodiment of the valve device 8 is shown in more detail in Figure 2.

Ventilanordningens yttre tryckupptagande rand består av ett sprängbleck 11, en fjädrande del 12, en bälg och ett hus 13 i vilken bälgen och sprängblecket är inmonterade. För att skära sönder sprängblecket användes ett vasst föremål 14, exempelvis en knivanordning, vilken stagas mot huset med hjälp av strävor 15. Då tryckdifferensen minskar, exempelvis vid öking av det yttre lägre trycket, trycks fjädern ihop och knivanordningen får sprängblecket att brista.The outer pressure-receiving edge of the valve device consists of an explosive plate 11, a resilient part 12, a bellows and a housing 13 in which the bellows and the explosive plate are mounted. To cut the explosive plate, a sharp object 14 is used, for example a knife device, which is braced against the housing by means of struts 15. When the pressure difference decreases, for example when the external lower pressure increases, the spring is compressed and the knife device causes the explosive plate to burst.

Claims (3)

500 648 PATENTKRAV A9500 648 CLAIMS A9 1. Anordning för kylning av en kärnkraftanläggning vid bortfall av normalt anordnad kylning, där kärnkraftanläggningen innefattar reaktor- härd(6), reaktortank (5) och inneslutning (1) k ä n n e t e c k n a d av att ett kylmediesystem är anslutet till inneslutningen (1), där kylmedie- systemet innefattar en med kylmedium försedd förrâdstank (9) förbunden med en förbindelseledning (10) till ett öppningsorgan (8) i inneslutningen (1) att kylmediesystemet är så anordnat att kylmediet vid öppningsorganet (8) har en högre trycknivå än trycket i inneslutningen (1) att öppningsorganet är anordnat att öppnas passivt medelst omvänd öpp- ningsfunktion då tryckdifferensen över öppningsorganet (8) minskat till visst förvalt värde. att öppningsorganet (8) består väsentligen av ett sprängbleck (11) med medel (lfl, 15) för dess sprängning, där öppningsorganet är avfjädrat och trycktätt anslutet till förbindelseledningen (10) att öppningsorganet är så anordnat att trycket från kylmediet påverkar sprängblecket (11) till avståndshållning från medlen (10, 15) för dess sprängning. fDevice for cooling a nuclear power plant in the event of failure of normally arranged cooling, wherein the nuclear power plant comprises reactor core (6), reactor tank (5) and enclosure (1), characterized in that a refrigerant system is connected to the enclosure (1), wherein the refrigerant system comprises a storage tank (9) provided with refrigerant connected to a connecting line (10) to an opening means (8) in the enclosure (1) that the refrigerant system is arranged such that the refrigerant at the opening means (8) has a higher pressure level than the pressure in the enclosure (1) that the opening means is arranged to be opened passively by means of the reverse opening function when the pressure difference across the opening means (8) has decreased to a certain preselected value. that the opening means (8) consists essentially of an bursting plate (11) with means (1 fl, 15) for its bursting, the opening means being suspended and pressure-tight connected to the connecting line (10) that the opening means is arranged so that the pressure from the coolant affects the bursting plate (11) to distance from the means (10, 15) for its blasting. f 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a_d av att öppningsorganet är så anordnat att vid ökning av det lägre trycket i inne- slutningen (1) minskar tryckskillnaden över sprängblecket (11), så att en fjädrande del (12) trycks ihop och vid ett visst förvalt värde på tryck- differensen skärs sprängblecket (11) sönder av ett vasst föremål (14).Device according to claim 1, characterized in that the opening means is arranged such that when the lower pressure in the enclosure (1) increases, the pressure difference across the bursting plate (11) decreases, so that a resilient part (12) is compressed and at a certain preselected value of the pressure difference, the blasting plate (11) is cut by a sharp object (14). 3. Anordning enligt patentkrav 1-2, k ä n n e t e c k n a d av att kylmediesystemet är så anordnat att kylmediet för att den högre trycknivån vid öppningsorganet skall kunna åstadkommas blivit trycksatt exempelvis genom att förrådstanken (9) är belägen högre än inneslutningen (1).Device according to claims 1-2, characterized in that the refrigerant system is arranged such that the refrigerant in order to achieve the higher pressure level at the opening means has been pressurized, for example by the storage tank (9) being located higher than the enclosure (1).