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DE2809466A1 - Einrichtung zur notkuehlung der dampferzeugungsanlage eines kernkraftwerkes - Google Patents

Einrichtung zur notkuehlung der dampferzeugungsanlage eines kernkraftwerkes

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DE2809466A1
DE2809466A1 DE19782809466 DE2809466A DE2809466A1 DE 2809466 A1 DE2809466 A1 DE 2809466A1 DE 19782809466 DE19782809466 DE 19782809466 DE 2809466 A DE2809466 A DE 2809466A DE 2809466 A1 DE2809466 A1 DE 2809466A1
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water
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Max Ing Grad Stiefel
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ABB Reaktor GmbH
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Babcock Brown Boveri Reaktor GmbH
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
    • F28B3/00—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium
    • F28B3/06—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium by injecting the steam or vapour into the cooling liquid
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

Mannheim, den 27o2„1978 TPP 52/78
BABCOCK-BROWW BOVERI
REAKTOR GmbH
Heppenheimerstr, 27-29
6800 Mannheim 31
Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes .
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Notkühlung der Dampf= erzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes, wobei in einem geschlossenen Kreislauf der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat dem Dampferzeuger als Speisewasser wieder zugeführt wird»
Ein in einem Kernkraftwerk auftretender Störfall kann das Schnellabschalten des Kernreaktors erforderlich machen., Der bei einem solchen Fall eine längere Zeit anfallende Dampf wird bisher über Dach abgeblasene
Es x-jurde daher bereits in der DE=OS 24 59 150 vorgeschlagen, die entstehende Dampfmenge über Hilfswärmesenken zu kondensieren und das Kondensat dem Dampferzeuger wieder zuzuführen„
Aufgrund der hohen Abblaseleistungen der Abblaseventile wird auch beim Betrieb mit einem Kondensator bekannter Art zunächst über Dach abgeblasen und nur die durch die Auslegung der Notstromversorgung und die erlaubte Plußxirasserbelastung begrenzte Wärme= menge in einem Kondensator abgeführte
Zur Sicherstellung der Versorgung mit Notspeisewasser sind entsprechend groß bemessene Becken oder Behälter zusätzlich erfor= derlich, wenn nicht auf sonstige Wasservorräte zurückgegriffen werden darf oder kann. Weiterhin ist die Maschinen- und Leittechnik bei den Notkondensatoren bekannter Bauart sehr aufwendig» Ferner ist ein von der Kondensation direkt abhängiges Einspeisesystem in der Zuverlässigkeit nur niedrig einzustufen.
9ÖS4836/0U6
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe den Wirkungsgrad einer Notkühleinrichtung zu verbessern und allein mit dem anfallenden Kondensat die Notkühlung durchzuführen.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß der Dampf über eine Abblaseleitung in einen geschlossenen, in an sich bekannter Weise einen Wasser- und einen Gasraum aufweisenden Behälter geleitet wird, daß sich durch den Behälter ein Wärmetauscherrohrbündel erstreckt, daß die Abblaseleitung an ihrem in den Wasserraum eintauchenden, abgewinkelten Ende als Dampfverteilungsdüse ausgebildet ist und daß die Dampfverteilungsdüse dem Wärmetauscherrohrbündel 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 Dampf verteilungsdüse im Bereich der Düsenöffnungen eine um einen Festpunkt drehbare Klappe angeordnet ist, die in einer Stellung die Düsenöffnungen 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.
. 5 .909836/0436
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28094Si
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 Überdrücken ist die Decke des Behälters mit einer Entlastungsöffnung versehene
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird anhand der schematischen Zeichnungen der Fig. 1 bis 4 erläutert und beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 den Übersichtsplan eines geschlossenen Notkühlsystems,
Fig. 2 den Bereich des Behälters in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 eine Vergrößerung der Einzelheit "A" der Fig«, 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 3°
In der Fig. 1 wird mit 1 ein Dampferzeuger bezeichnet, der mit dem nicht dargestellten Kernreaktor über die Primärkühlmittel= leitungen 2 verbunden ist0 Das Primärkühlmittel durchströmt den Dampferzeuger und erhitzt dabei das im Gegenstrom fließende Speisewasser, sodaß über die Leitungen 3 in Pfeilrichtung 4 Dampf zu der ebenfalls nicht dargestellten Turbine strömte
6 IS836/04
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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 Äbblaseleitung 11 ist mit Hilfe eines Kompensators 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 Fig. 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 gegenüberliegend 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.
- 7 909836/0436
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Der zu kondensierende Dampf, als Dampfblasen 53 dargestellt, strömt durch die Düsenöffnungen 19 und kondensiert in dem Wasserraum 12.
Das kalte Kondensat wird über die Leitung 30 mit 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 v/armen 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 Fig„ 1 angedeutete
Die Dampfverteilungsdüse 18 weist gemäß Figo 3 und 4 in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnitt in einem Rohrwinkelbereich von 45° etwa 15 000 Düsenöffnungen 19 von 5 mm Durchmesser auf« Bei einem Lochabstand von 20 mm und einem Leitungsdmrchmesser von 1 m ergibt das einen xtfirksamen Düsenquerschnitt von ca« O93 qm Zur Vermeidung von Kondensationsschlagen bei Einleitung des Dampfes in die Dampverteilungsdüse 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 auströmender Dampf die Sicherung automatisch entriegelt und die Klappe in die strichpunktiert gezeichnete Offenstellung bewegt» Hierbei dient das Gegengewicht 23 als Anschlag und die geöffnete Klappe 21 als Leitblech für den ausströmenden Dampf» Ist der AbblaseVorgang abgeschlossen, so wird die Klappe 21,14 wieder in die Schließstellung geschwenkt» Das Gegengewicht 23 ist selbstverständlich so ausgebildet, daß es dem Wasser xfeniger Strömungswiderstand entgegensetzt als die Klappe 21.
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Ab einer bestimmten Größe empfiehlt es sich anstatt einer Klappe mehrere einzusetzen. Bei geschlossener Klappe wird über die Leitung 25 und das nachdruckgesteuerte 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 Stickstoffauflage von ca. 1,1 bar aufweist ist sichergestellt, daß der Behälterinhalt und die Innenseite der Abblaseleitung keinen Sauerstoffkontakt erhält. Das Stickstoffpolster in der Abblaseleitung verhindert also zusammen mit der Klappe 21 die gefährlichen Kondensations- und Wasserschläge beim Beginn des Abblasevorganges.
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 Wasserraum12 über die 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 Überlauf 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 Abdeckplatte46 versehen ist, deren Eigengewicht so ausgelegt ist, daß die Platte bei einem bestimmten Druck abhebt.
Für Wartungsarbeiten am Behälter 14 kann die Abblaseleitung durch Schließen des Ventils 48 und Öffnen des Ventils 49 über die Leitung 50 einem redundanten Behälter zugeschaltet werden.
- 9 909836/0436

Claims (11)

  1. TPP 52/78
    ytentansprüche
    Einrichtung zur Notkühlung der Dampferzeugungsanlage eines Kernkraftwerkes, wobei in einem geschlossenen Kreislauf der abgeblasene Dampf kondensiert und das gewonnene Kondensat dem Dampferzeuger als Speisewasser wieder zugeführt wird9 dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf über eine Abblaseleitung (11) in einen geschlossenen, in an sich bekannter Weise einen Wasser-(12) und einem Gasraum (13) aufweisenden Behälter (14) geleitet wird, daß sich durch den Behälter ein Wärmetauscher= rohrbündel (15) erstreckt, daß die Abblaseleitung an ihrem in den Wasserraum eintauchenden, abgewinkelten Ende als Dampf= verteilungsdüse (18) ausgebildet ist und daß die Dampfverteilungsdüse dem Wärmetauscherrohrbündel gegenüberliegend angeordnet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet 9 daß das als Dampfverteilungsdüse (18) ausgebildete Ende der Abblaseleitung (11) parallel zum Behälterboden (16) und zu einer Seitenwand (17) geführt ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (19) der Dampfverteilungsdüse (18) in der oberen Hälfte des Leitungsquerschnittes in einem Rohrwinkelbereich von 22,5° bis 67,5° angeordnet sind.
  4. 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 (51 a) die Düsenöffnungen verschließt und in einer anderen Stellung (51 b) als Leitblech dient.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet 9 daß die Klappe (21) mit einem Gegengewicht (23) versehen isto
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet„ daß die Klappe in ihrer jeweiligen Stellung (51a, 51b) verriegelbar
    - 2 909836/043®
    ORIGINAL INSPECTED
    TPP 52/78
    2609466
    — Σ —
  7. 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. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen des Ventils (27) die Abblaseleitung mit der Dampfverteilungsdüse spülbar ist.
  9. 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. 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. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (44) des Behälters eine Entlastungsöffnung (45) mit einer Abdeckplatte (46) versehen ist.
    - 3 909836/0436
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