SE467028B - Anordning foer resteffektkylning av en kaernreaktorhaerd - Google Patents

Description

*s 467 028 2 Den föreliggande uppfinningen möjliggör ett säkerställande av en effektiv kylning av vätskan i trycktanken i nära nog alla driftsituationer med resteffektkylning. De speciella åtgärder som vidtages för att uppnå ett sådant resultat framgår av den kännetecknande delen i patentkrav 1.

Det enligt uppfinningen uppnådda gynnsamma resultatet kan i första hand hänföras till att kylningen av vätskan i trycktanken sker under själv- cirkulation av ett flöde av vätska och/eller av ånga av vätskan med förekommande innehåll av okondenserbar gas i en cirkulationskrets inne- hållande en i en förångningsbassäng anordnad förångare och till att en ringa del av flödet avledes från cirkulationskretsen till ett avlednings- kärl, i vilket råder ett lägre tryck än i förångaren. Genom nämnda avled- ning av en liten del av flödet förhindras en större ansamling av okonden- serbar gas på förångarens primärsida, vilket medför en effektivare kylning av flödet i cirkulationskretsen vid passagen av förångaren.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen är angivna i patentkraven 2-10.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 schematiskt i tvärsnitt visar en med en anordning enligt uppfinningen försedd kärn- reaktor och fig 2 i större skala en detalj i anordningen enligt fig 1.

I kärnreaktorn i figur 1 ingår en trycktank 1, som är utförd i förspänd betong och försedd med övertrycksventiler 2. En i reaktorn ingående reaktorhärd 3 är i sin helhet placerad i en reaktortank 4. Härden är anordnad i den nedre hälften, vanligtvis i den nedersta fjärdedelen av tankutrymmet 5. Vätskan, i vilken reaktortanken är nedsänkt är neutron- absorberande och består i det exemplifierade fallet av en vattenlösning av borsyra. Vid normal drift kyles härden med ett genom reaktortanken kon- tinuerligt strömmande lättvattenflöde. vars värmeinnehåll tillvaratages i en i fig 1 ej visad ånggenerator. I reaktorn uppvärmt vatten avgår via ledningen 6 till ånggeneratorn och pumpas efter avgivande av sitt värme- innehåll via ledningen 7 tillbaka till reaktorn. Från ledningen 7 föres vattnet via spalten 8 ned till och underifrån genom härden 3 för att i uppvärmt tillstånd efter passage av reaktortankens 4, övre rörformade del 9 nå ledningen 6. Under detta förlopp upprätthålles en gränsyta 10 mellan det genom reaktorn strömmande kylmediet och den neutronabsorberande 3 467 028 vätskan i reaktorns övre del och en gränsyta 11 mellan dessa vätskor i reaktorns nedre del. (Lägena för dessa gränsytor vid normaldrift är visade med punktlinjer.) Figur 1 visar reaktorns tillstånd då en vid normal drift etablerad tryckjämvikt mellan den neutronabsorberande vätskan och reaktor- kylmedlet rubbats och den neutronabsorberande vätskan strömmat in i reak- torn, så att reaktorhärdens effekt reducerats till resteffekten. Ovanför vätskeytan i trycktanken 1 finns då oftast ett utrymme 12 med gas och/ eller ånga.

Trycktanken är anordnad att ingå i en cirkulationskrets för självcirkula- tion av vätskan från trycktanken med förekommande innehåll av ånga av vätskan och av okondenserbar gas. Självcirkulationen åstadkommes med utnyttjande av vätskans egenskap att ha en högre densitet vid en lägre temperatur än vid en högre temperatur. Cirkulationskretsen omfattar en i en förångningsbassäng 13 anordnad förångare 14, en tilloppsledning 15 för ledning av vätska från en anslutningspunkt 15a i trycktankens övre del till förångaren och en utloppsledning 16 för ledning av vätska från för- ångaren till en under anslutningspunkten 15a belägen anslutningspunkt 16a på trycktanken. Förångaren, som kan bestå av en rörslinga är belägen på en högre nivå än anslutningspunkterna 15a och 16a. Förångningsbassängen kan bestå av en bassäng med vatten. Värme från förångningsbassängen avledes passivt genom fri avgång av ånga via en ledning 17 till en värmesänka 18, som t ex kan bestå av fria luften. Om ledningen 17 stänges kan värmet, såsom skall beskrivas senare avledas via ledningen 19. Vid vissa drift- situationer, då vätskenivån i trycktanken kan bli låg och ligga under anslutningspunkten 15a avgår endast ånga med förekommande innehåll av okondenserbar gas från tanken 1 via ledningen 15.

För att i alla eller nära nog alla driftsituationer säkerställa att värmeöverföringen på förångarens primärsida skall vara god, dvs på den sida som ingår i den tidigare beskrivna cirkulationskretsen, är utlopps- ledningen 16 på en nivå ovanför bottnen 16b (fig 2) med en förbindelse- ledning 20, som endast tillåter ett avsevärt mindre flöde än flödet i cirkulationskretsen, ansluten till ett avledningskärl 21, försett med ett eller flera utlopp 22a, 23a för gas och ånga för upprätthållande av ett lägre tryck i avledningskärlet än i förångaren. Inloppsledningen 15 kan på analogt sätt på en nivå ovanför bottnen 15b (fig 2) via en ledning 20a vara ansluten till avledningskärlet 21. Genom att ansluta ledningarna 20 och 20a ovanför bottnen på ledningarna 15 och 16 motverkas en vätsketrans- A67 028 V “ port till avledningskärlet 21 då vätskeströmmen i utloppsledningen 16 fyller upp en mindre del av rörarean. Företrädesvis avledes mindre än 1 X av flödet genom förångaren lü till avledningskärlet. Primärmediet genom förångaren kan som framgår av det tidigare bestå av olika inslag av vatten och ånga och förekommande okondenserbar gas. Flödet, som passivt avledes genom avledningskärlet medför att någon större ansamling av okondenserbar gas ej kan uppstå på förångarens primärsida och försämra värmeöverföringen i förångaren. Passiv avledning av flödet kan ske genom att ledningen 22 anslutes till en värmesänka 24, som t ex kan bestå av fria luften, varvid ångan och gasen innan de av sig själva avgår lämpligen bringas att passera ett gasreningssystem. Alternativt kan avledning av flödet ske genom led- ningen 23 till en på en lägre nivå än avledningskärlet 21 placerad värme- sänka 25, t ex i form av en bassäng med vatten. Denna värmesänka kan via det tidigare nämnda röret 19 stå i förbindelse med förångningsbassängen 13 för att ta upp medium från denna bassäng om röret 17 är stängt och över- kokning förekommer i bassängen 13. Eventuell kondenserad vätska som upp- samlas i avledningskärlet 21 ledes ut genom ledningen 26 eller genom led- ningen 23 om ledningen 26 är stängd.

Tryckkärlet 1, förångningskärlet 13 med förângaren lä, ledningarna 15 och 16, avledningskärlet 21 samt värmesänkan 25 är i det illustrerade fallet inneslutna i en gemensam förspänd betonginneslutning 27. Inom betonginne- slutningen finns ett utrymme 28, som är fyllt med en gas, företrädesvis luft eller kväve. Detta utrymme är anordnat i förbindelse med värmesänkan via ett vätskelås 29. Värmesänkan 25 är företrädesvis ansluten till en utanför betonginneslutningen anordnad, ej visad värmesänka, t ex den yttre atmosfären (via ett gasreningssystem) och kan därigenom sägas tjänstgöra som en temporär värmesänka.

Oavsett om orsaken till driftsituationen med resteffektkylning av härden är att läckage uppstått i trycktanken eller på någon annan trycksatt del inom betonginneslutningen eller orsaken är en annan kommer gas och ånga att åtminstone i huvudsak avledas från avledningskärlet 21 via ledningen 22. Om ledningen 22 stänges för att hålla avledd gas inom betonginne- slutningen kommer gasen och ångan att i stället avledas genom ledningen 23. Detta blir fallet även om läckage av nämnt slag ägt rum till utrymmet 28. Erforderlig tryckskillnad för detta förlopp uppkommer på grund av att ledningarna 20 och 20a i sin helhet eller åtminstone i någon del har ett tvärsnitt som är litet i förhållande till tvärsnittet hos ledningarna 15

Claims (10)

5 467 028 och 16 och därför kommer att tjänstgöra som effektiva strypningar för gas- och ångtransport. Vid normal drift av anordningen, dvs då reaktorn producerar effekt, som tillvaratages i ånggeneratorn, avledes företrädesvis gas och ånga ut genom ledningen 22 samtidigt som vatten avledes ut genom ledningen 26. Ledningen 23 är då stängd med hjälp av ett vattenlås i ledningens utlopp i vätskan i bassängen 25. Vid normal drift ligger vätskenivån i trycktanken alltid över anslutningspunkten 15a. PATENTKRAV

1. Anordning för resteffektkylning av en kärnreaktorhärd (3),.vilken är placerad i en i en trycktank (1) befintlig vätska, som är anordnad att kunna verka som kylmedel för reaktorhärden, k ä n n e t e c k n a d därav, att trycktanken är anordnad att ingå i en cirkulationskrets (15a, 15, 14, 16, 16a) för självcirkulation av vätskan och/eller ånga av vätskan med förekommande innehåll av okondenserbar gas omfattande en i en förång- ningsbassäng (13) anordnad förångare (14), en tilloppsledning (15) för ledning av vätska och/eller ånga från en anslutningspunkt (15a) i tryck- tankens övre del till förångaren och en utloppsledning (16) för ledning av vätska från förångaren till en under anslutningspunkten (15a) för till- loppsledningen belägen anslutningspunkt (16a) på trycktanken, varvid för- ångaren är belägen på en högre nivå än anslutningspunkten (16a) på tryck- tanken för utloppsledningen (16) samt att utloppsledningen (16) på en nivå ovanför bottnen (16b) är ansluten till ett avledningskärl (21) med en för- bindelseledning (20), som endast tillåter ett avsevärt mindre flöde än flödet i cirkulationskretsen. för avledning av okondenserbar gas från cirkulationskretsen. vilket avledningskärl (21) är försett med ett eller flera utlopp (22a, 23a) för gas och ånga för upprätthållande av ett lägre tryck i avledningskärlet än inuti förångaren.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tilloppsledningen (15) på en nivå ovanför bottnen är ansluten till avled- ningskärlet (21) med en förbindelseledning (20a), som endast tillåter ett avsevärt mindre flöde än cirkulationskretsen (15a, 15, 14, 16, 16a), för avledning av okondenserbar gas från cirkulationskretsen. 467 ozs 4 446

3. Anordning enligt något av patentkraven 1 och 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att avledningskärlet (21) delvis är vätskefyllt och försett med ett utlopp (26a) för vätska.

4. Anordning enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d därav, att förângningsbassängen (13) via en förbindelseledning (17) är 8 anordnad i förbindelse med en värmesänka (18). *v

5. Anordning enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett eller flera utlopp (22a, 23a) på avledningskärlet (21) via en eller flera förbindelseledningar (22, 23) är anordnad i förbindelse med en eller flera värmesänkor (24, 25).

6. Anordning enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n.a d därav, att förångningsbassängen (13) är anordnad i en betonginneslutning (27) i vilken även trycktanken (1) är innesluten.

7. Anordning enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att avledningskärlet (21) är anordnat i en betonginneslutning (27) i vilken även trycktanken (1) är innesluten.

8. Anordning enligt patentkrav 4 och 6. k ä n n e t e c k n a d därav, att värmesänkan (18) är anordnad utanför betonginneslutningen (27).

9. Anordning enligt patentkrav 5 och 7, k ä n n e t erc k n a d därav, att en i förbindelse med avledningskärlet (21) anordnad värmesänka (24) är anordnad utanför betonginneslutningen (27).

10. Anordning enligt patentkrav 5 och 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att en i förbindelse med avledningskärlet (21) anordnad värmesänka (25) utgöres av en bassäng med vätska, som är belägen på en lägre nivå än avledningskärlet (21), att förbindelseledningen (23) mellan avlednings- kärlet och denna värmesänka mynnar öppet under denna värmesänkas vätskeyta samt att utrymmet (28) utanför trycktanken (1) och avledningskärlet i betonginneslutningen (27) via ett vätskelås (29) är anordnat i hydraulisk förbindelse med vätskan i denna värmesänka.