TWI251839B - Safety-vessel of a nuclear power equipment - Google Patents
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Description
1251839 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種核能設備之安全容器。 【先前技術】 由D E 1 9 8 0 9 0 0 0 C 1中已知一種沸水式反應器用之創新之 構造-和安全槪念。在該文件所描述之沸水式反應器中,反 應器壓力容器配置在安全容器之中央。爲了緊急冷卻該沸 水式反應器,則須在反應器壓力容器旁設置一種封閉之冷 凝室和一配置於該冷凝室上方之漲水槽。該漲水槽之開口 朝向一中央區,該反應器壓力容器配置在中央區中且與該 漲水槽一起形成一種壓力室。在該漲水槽上方(即,在該壓 力室-或該安全容器之上部區域中)配置一種所謂結構體冷 凝器。該結構體冷凝器是與一種由配置在該安全容器上方 之冷卻槽而來之冷卻液體相連且用來使該壓力室之熱排 出。 該結構體冷凝器之效率會敏感地對不可冷凝之氣體(例 如,氮或氫)之存在起反應,其中氫特別是在極端干擾之情 況下產生。不可冷凝之氣體會使該結構體冷凝器之功能下 降,將熱由可能存在於壓力室中之蒸氣排除至冷卻槽中。 氫由於其比重較小而聚集在壓力室之上部區中,使該結構 體冷凝器之周圍存在著濃度較高之不可冷凝之氣體,其會 使安全容器中之壓力升高。 在干擾情況時爲了將熱由壓力室中排出,即,使不可冷 凝之氣體由壓力室中排出,則已爲人所知之槪念是:該壓 1251839 力室經由冷凝管而與一種冷凝室相連。干擾情況下該壓力 室中已存在之蒸氣經由冷凝管而與不可冷凝之氣體一起到 _冷凝室中。由於冷凝管在凝室中通常浸入該冷卻液體中 數米深,則蒸氣被冷凝且只有該不可冷凝之氣體之一起運 行之成份仍會留在該凝室中。 上述系統例如由DE 1 9 8 09 000 C1中已爲人所知。該文件 中所描述之安全容器具有:一種冷凝室,一種壓力室和一 種配置在該壓力室上部區中之結構體凝器。此外,設有一 種導引管,其以導流技術使壓力室之上部區與冷凝室相 連,以便使不可冷凝之氣體適當地且在直接之路徑上由壓 力室之上部區導出而至冷凝室中。 傳統之冷凝管由垂直延伸之管所構成,其上端是與壓力 室相連且其下端浸入至冷凝室中之冷卻液體中。因此,各 冷凝管通常具有一種400 mm至600 mm之直徑且在其下端 處係垂直於管軸而分段。在此種傳統之構造中,在空氣-或 氮開始發生過(〇ve〇流時由於水之旋渦以及在過流相位結 束時由於所謂之”軋軋聲”,則在發生大的漏損橫切面時會 使冷凝室之側壁和底部有很在大的負載。在”軋軋聲”發生 時壓力振幅可達數個巴(bar),使此種”軋軋聲”所造成之壓 力負載對該安全容器之結構體具有決定性之影響。 【發明內容】 本發明之目的是進一步發展核能設備之安全容器,其中 在干擾情況發生時冷凝室之底部和側壁上之壓力負載可大 大地下降。 1251839 凝室之壁中◦該冷凝室壁可接收該冷凝管中產生之全部之 力且在冷凝管可能斷裂時可確保一種額外之保護作用。 又,傳統上自由地安裝在冷凝室中之冷凝管所需之一部份 很貴之固定構造在本發明中即可避免。 本發明所可達成之優點特別是:設有一種全新之冷凝管 散發用幾何形式,其就該冷凝室之底部和壁所產生之壓力 負載而言可達成一種極爲有利之結果。由於冷丨规管傾斜地 在該冷凝室中浸入至冷卻液體中且具有特殊構成之散發噴 嘴,則可在一種大很多之基面上形成一種廣泛之水平散發 作用且該散發面積主要是由該冷卻液體所封閉。以此種方 式則在沸水式反應器中發生干擾情況下在開始形成水旋渦 時或在發生軋軋聲時都可在該冷凝室之壁上和底部上存在 著一種小很多之壓力負載。 【實施方式】 本發明之較佳之實施例以下將依據圖式來說明。 依據第1,2圖,首先描述本發明較佳實施例之安全容器 之構造。然後將依據第3 A,3 B圖來對本發明中使用一冷凝 管時該冷凝室底部上之壓力負載與使用一種傳統之冷凝管 時該冷凝室底部上之壓力負載進行比較。 如第1圖所示,在封閉之安全容器1 〇之中央配置一種反 應器壓力容器1 2。在該反應器壓力容器1 2旁之側面於該安 全容器10中設有一冷凝室14和一配置於該冷凝室14上方 之漲水槽1 6。該漲水槽1 6向上朝著該安全容器1 0之內部 空間敞開著。該內部空間亦稱爲壓力室1 8且與該漲水槽1 6 1251839 形成一種共同之壓力區。 該冷凝室1 4和該漲水槽1 6中之一部份分別以一 體2 0 (特別是水)塡入直至一種塡入位準2 2爲止。 中最大之塡入位準22是由一種溢流管24之上端f 溢流管2 4使該漲水槽1 6與該冷凝室1 4相連且該 注入至該冷凝室1 4之冷卻液體2 0中,以便在超過 入位準2 2時該冷卻液體2 0可由漲水槽1 6流至 中。此外,該漲水槽1 6經由該漲水管2 6而與反應 器1 2相連且在緊急情況時可供應足夠之冷卻液體 應器壓力容器1 2。 該冷凝室1 4廣泛地相對於該壓力室1 8而被封| 經由一個或多個冷凝管2 8而與壓力室1 8相連。 浸入至冷凝室1 4中之冷卻液體20中,使冷凝室 室1 8之間不會發生氣體交換現象。在正常情況時 28經由冷凝管28中之水柱30而被封閉;只有在 下當壓力室18中之壓力上升時,冷凝用之蒸氣才 管2 8而到達冷凝室14中。冷凝管2 8之詳細之構 方式稍後將依據第2圖來詳述。 在第1圖之左半部中,安全容器10之上部區(因 力室1 8之上部區)中配置一種結構體冷凝器3 2。 冷凝器3 2作爲熱交換器而設有熱交換管且在流動 與一種冷卻槽3 4相連,冷卻槽3 4位在安全容器 配置在其外罩3 6上。該結構體冷凝器3 2由其周圍 全容器1 0內部之熱量且將該熱量繼續導引至該7 種冷卻液 漲水槽1 6 沂決定。該 溢流管24 最大之塡 冷凝室14 器壓力容 20至該反 Η著,其只 冷凝管2 8 1 4和壓力 該冷凝管 緊急情況 經由冷凝 造和作用 此亦爲壓 該結構體 技術上是 1 0外部且 接收該安 令卻槽34 1251839 中,這樣可使熱由該安全容器1 〇排除至外部環境中。
在干擾情況下,例如,在安全容器1 0中蒸氣管線斷裂且 與其中之蒸氣溢出時或在冷卻劑損耗時,安全容器丨〇中之 溫度和壓力上升。藉由各種不同之緊急冷卻裝置(其中只有 該結構體冷凝器3 2和該漲水槽1 6及所屬之漲水管26顯示 在第1圖中),則可確保:安全容器1 0中該緊急情況-最終 壓力不會超過一種可允許之極限値。這主要是藉由蒸氣之 冷卻和冷凝來達成。該結構體冷凝器3 2之主要角色是使熱 可由該安全容器10向外排出。
在緊急情況時,一些不可冷凝之氣體(例如,氫或鈍氣, 包括空氣或氮)可能會釋出,其使該安全容器10之上部區 (即,該壓力室18之上部區)之氣體濃度增大。各種不可冷 凝之氣體聚集在壓力室之上部區中且因此使該安全容器1〇 中之壓力提高。壓力室18中之壓力在到達一種指定之値 時,蒸氣和不可冷凝之氣體經由該冷凝管2 8而克服該冷凝 管28中該水柱30之壓力且進入至該冷凝室14中。一起運 行之蒸氣在該冷凝室1 4中冷卻且冷凝,不可冷凝之氣體則 仍保留在冷凝室14中。 原理上各種不可冷凝之氣體會妨礙該結構體冷凝器3 2之 效率,其原因是該不可冷凝之氣體會使該結構體冷凝器3 2 之熱交換性能大大地下降。在不可冷凝之氣體出現時,該 結構體冷凝器3 2於每單位時間和每單位面積由蒸氣傳送至 冷卻槽3 4之熱量較該不可冷凝之氣體未出現時小很多。由 於該不可冷凝之氣體經由該冷凝管2 8而由該結構體冷凝器 -10- 1251839 2 8 d,其在本實施例中由直的管件所製成,其在面向該冷凝 室1 4之底部之此側上之長度較該遠離該冷凝室丨4之底部之 此側上之長度長很多。
藉由該冷凝管2 8 (其具有彎頭2 8 c和特殊之散發噴嘴2 8 d) 之特殊之構成,則在干擾情況下在開始發生水旋渦時或在 隨後發生軋軋聲時都可期望該冷凝室1 4之底部和壁上之壓 力負載小很多。這亦可藉由實驗來証實,其結果顯示在第 3 A圖中。所產生之壓力負載在整個時間軸上位於一種小於 1巴之範圍中,即,較傳統之冷凝管中由開始時最大2巴直 至最後是1 0巴時之壓力負載小很多。
相較於傳統之安全容器1 0而言,該冷凝管2 8亦可不經由 適當之固定構造而固定在冷凝室中。反之,該冷凝管28之 主要部份(特別是垂直延伸之主區段28a和彎頭28c之大部 份)都埋入至冷凝室之混凝土壁中。該冷凝室14之壁38接 收該冷凝管中所產生之全部之力且在冷凝管28可能斷裂時 提供一種額外之保護作用。 本發明整體上提供一種核能設備之安全容器10,其具有 一種冷凝管,其在冷凝室之底部和壁上所造成之壓力負載 較傳統冷凝管者小很多。該安全容器之安全因此可提高且 對該安全容器之結構體之需求較小。 本發明依據上述之實施例來描述,但本行之專家當然了 解可採取各種不同之形式,其仍然在本發明之由各申請專 利範圍所界定之保護範圍中。特別是散發噴嘴之形式不限 於上述之直形管件(其具有不同長度之側面)。該散發噴嘴之 -12- 1251839 形式中具有決定性的只是由冷凝管所流出之介質之由該散 發噴嘴所可達成之散發作用而已。此外,由垂直之主區段, 彎頭和該散發噴嘴所構成之冷凝管亦可由單一部份所構成 或由多個各別之部份所製成之隨後互相緊密相連之各構件 所構成。 【圖式簡單說明】 第1圖 本發明沸水式反應器之安全容器之已簡化之橫切 面。 第2圖 本發明第1圖之安全容器之冷凝室和冷凝管之已 放大之細部圖。 第3A圖本發明之冷凝管在干擾情況下該冷凝室之底部上 之壓力負載之測量結果之圖解。 第3 B圖傳統之冷凝管在干擾情況下該冷凝室之底1上之 壓力負載之圖解。 主要元件之符號表: 10 安全容器 12 反應器壓力容器 14 冷凝室 16 漲水槽 18 壓力室 20 冷卻液體 22 塡入位準 24 過流管 26 漲水管 -13 - 1251839 28 冷 28a 冷 28b 冷 28c 彎 28d 散 28e 彎 30 水 32 結 34 冷 36 安 38 冷 、,匕 V A^r 凝管之垂直之主區段 凝管之流入口 頭 發噴嘴 角 柱 構體冷凝器 卻槽 全容器之外罩 凝室之混凝土壁
Claims (1)
1251839 拾、申請專利範圍· 第92 1 3 4 5 4 7號「核能設備之安全容器」專利案 (93年9月修正) 1. 一種核能設備之安全容器(1〇),其包含··一壓力室(18); 一冷凝室(14);和一垂直延伸之冷凝管(28)’其上端是與 壓力室相連且其下端在冷凝室中浸入至冷卻液體(20)中’ 其特徵爲: 、ft委員明承,本案佟i後是否變更環實質内容 該冷凝管(2 8)之下端具有一種彎頭(28c)和一種散發噴嘴 (28d), 該彎頭(2 8 c)具有一種彎角(2 8 e ),使該彎頭之下端在該冷 凝室(1 4)中傾斜地浸入至該冷卻液體(2 0)中’ 該散發噴嘴(28d)具有一種散發口,其相對於該冷凝室(14) 之底部而受到屏蔽。 2. 如申請專利範圍第1項之安全容器,其中該冷凝管(28) 之散發噴嘴(2 8d)是由管件所形成,其面向該冷凝室(14) 之底部之此側較遠離該冷凝室(1 4)之底部之此側還長。 3. 如申請專利範圍第1或2項之安全容器,其中該冷凝管(28) 之彎頭(28c)之彎角(28e)之大小介於70°和85°之間,使 該彎頭之下端在該冷凝室(1 4)中傾斜地向下浸入至冷卻 液體(20)中。 4. 如申請專利範圍第3項之安全容器,其中彎頭(28c)之彎 角(2 8e.)之大小是82ϋ。 1251839 5. 如申請專利範圍第1或2項之安全容器,其中該冷凝管(28) 之主要部份埋置於冷凝室(14)之壁(38)中。 6. 如申請專利範圍第3項之安全容器,其中該冷凝管(28) 之主要部份埋置於冷凝室(14)之壁(3 8)中。
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