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DE2062933A1 - Kuhlsystem fur strömungsmittel gekühlten Kernreaktor - Google Patents

Kuhlsystem fur strömungsmittel gekühlten Kernreaktor

Info

Publication number
DE2062933A1
DE2062933A1 DE19702062933 DE2062933A DE2062933A1 DE 2062933 A1 DE2062933 A1 DE 2062933A1 DE 19702062933 DE19702062933 DE 19702062933 DE 2062933 A DE2062933 A DE 2062933A DE 2062933 A1 DE2062933 A1 DE 2062933A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling circuit
feed water
safety valve
supply device
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702062933
Other languages
English (en)
Inventor
Reginald Kenneth Whetstone Leicester Burylo Piotr Stanislaw London Cook, (Großbritannien)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British Nuclear Design of Construction Ltd
English Electric Co Ltd
Original Assignee
British Nuclear Design of Construction Ltd
English Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by British Nuclear Design of Construction Ltd, English Electric Co Ltd filed Critical British Nuclear Design of Construction Ltd
Publication of DE2062933A1 publication Critical patent/DE2062933A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

Patentanwälte
Dipl. Ing. G. Wallactt ο 1 ntn «,
Dipl. I-α. α Koeh / U& 970
Y 12 969J* H/r
Dr. ,.Yiaibach 12 969J H/r
8 Εϊ:'ί·."·-ί'.;βη2
Kaufingerstr. 8, Tel. 240278 2062933
1. British Nuclear Design * Construction Limited, Whetstone, Leicester, England, Großbritannien
2. The English Electric Company
Bush House, Aldwych, LOEDON, WG2B 4 QJ»'.Großbritannien
Kühlsystem für strömungsart4telgekühlten Kernreaktor
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen strömungsmitteigekühltan Kernreaktor, der keine oder nur eine geringe Kapazität zur Absorption überschüssiger Wärme bei einem Abfall von einem Betriebszustand mit hoher Auegangewärmeleistung besitzt.
Man hat Kühlsysteme für strömungsmitteigekühlte Kernreaktoren vorgeschlagen, welche einen Waaser=Zwischenkühlkreislauf zur Wärmeübertragung von dem Reaktorcore-Kühlmittel auf einen weiteren Kühlkreis und von da an eine Wärmesenke wie beispielsweise das Meer oder die Atmosphäre aufweisen. Um die Integrität des Reaktors auch bei einem Totalausfall der Eingangsenergieversorgung zu gewährleisten, müßten Not-Energieaggregate hoher Kapazität installiert werden, welche die erforderliche Leistung zur Aufrechterhaltung der notwendigen Zirkulation des Kühlmittels in dem Zwiechenkühlkrelslauf und dem weiteren Kühlkreislauf zur raschen Wärmeabfuhr aus dem Reaktorcore-Kühlmittel gewährleisten.
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Die Installation derartiger Not-Energiever-aorgtrageii wäre teuer und unpraktisch; da die Investitionskosten derartiger NotenergieVersorgungen in einer engem Beziehung zu ihrerLeiätiingsaisleguYig stehen,, war® es vom großem Vorteil» wenn der Ges&mt&nergiebedarf der Noteaaergiiavea^sorgung unter NotbedingungeiH feerafo-gesetsst werden küwiifte.
Die Erfindung betrifft somit &±n Kühl sys tesa für einen strömungsmittelgekühlten Kernreaktor mit Einern Wasser-Zwischenkühlkreislauf zur Wä:rmaüb@:rtragusig von deia Re&ktoreore-Kühlmittel auf einen welteren Kühlkreislauf.
Zur Lösung dar erwähnten Aufgabe„ d, h. ~V@rrlxäges?ung des Gee.smtenergiebedas f3 des Kühlsysteras im Notsustand, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß d&T Kühlmittalkreis-= lauf mit einest Sicherheitsventil sum Äblas«j©n von fessar oder Danspf &\λ& dem Kühlkreislauf, wenn der Druck in dem ZwiachenkUhlkreislauf ©inen vorgegebenen ¥©rt Usersteigi;, sowie mit eintir Nc^-Speisewasaersufuhrvorrich-fcuas versehen ist j mittels welcher Sp«isowasesr unter Druck lsi den Kühlkreislauf zum E-rsats! füi' durcfe das Sieherheitsvaatil abgelassenes Wasser »der abgelassenen Daupf zygefährt wird»
Somit karm man bei. der »rfinduiagngemäßen A-uablldiaii-g^ bei
oder Ausfall der EingangaemörgieVersorgung für die iiiiwäliEung ir.', dem ^wlsch&aikühlkreislauf das darin befindliche Wa a ei er dme Boeinträcln-tiguiig der Sicherheit zum S laden konitnöii lass «in» wodurch 3,3 Värme ans dem Reaktorkühlmittel abiiarbiert. Auf di&3e ¥aise kann die von Not-Ene:rifieaggre.|»iitan aufzubringend® Leistung ^^2* diei Aufrechterhai tung der Wassasrumwriiaung in dam Zwischsnkühikreislauf gart?- erheblich verjfijag©r*t werden.>
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Nach bevorzugten Auegestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung mit dem Zwischenktthlkreislauf an einer Stelle stromaufwärts der dem Reaktorcore-Kühlmittel zugeordneten Wärmetauscher verbunden ist, und daß das Sicherheitsventil stromabwärts dieser Wärmetauscher zwischen den Wärmetauschern und dar Verbindungsstelle mit der Not-Speisewasserssufuhrverrichtung angeordnet ist, und daß ±n dem ZwischenkUhlkreis stromaufwärts des Anschlusses der Not-Speisewasser zufuhrvorrichtung jedoch stromabwärts das Sicherheitsventils ein rückschlagventil vorgesehen ist.
Somit wird iia Betxiab dar Not-Speisewaeserzufuhrvorrichtung Im wesentlichen das gesamte dem Zwischenkühlkreis-J auf zugeführte Speisewasser durch die dem Reaktorcore-Kühlmittel zugeordneten Wärmetauscher fließen und somit Wänae aus dem R&aktorcore-Kühlaiittel abziehen*
Im folgenden wird ein Ausführungebeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben} diese zeigt eine schematische Teildarstellung eines Kühlsysteme gemäß der Erfindung.
Ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Wasser-ZwischenkUhlkreislauf weist einen Wärmetauscher mit einem Vorktihler 2 und einem Zwischenkühl.&*· 3 tauf, welcher den Wärmeübergang zwischen dem Zvisclienkühlkieislauf und dem Core-Kühlmittel ©ines am Me-er gelegenen, gasgüküh.lten Kernreaktors vermi-^cilt. Der Vorküh.lei· 2 und d«»r Zwischenkühler 3 sind in einer Wandung des JReaktcrdruckgefäQes h angeordnet und einer (nicht dargestellten) Diroktkroislauf-Gasturbine zugeordnet» velche Kühlgas tus deri Reaktorcore als Turbinen-
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arbeitsstrSmungsmittel verwendete
Ebenfalls in dem Zwlschenkühlkx® islauf ist ©in weiterer Wärmetauscher 5 vorgesehen„ welcher den Wärmeübergang vom Zwisehemkühlkreislauf auf einen weiteren Kühlkreislauf
herstellt, der als Ganzes mit 6 bezeichnet ist und Meerwasser als Wärmesenke verwendet und mit ©iaer (nicht dargestellten) Zirkulierpumpe versehen ist» B©± einer im Binnenland gelegenen Reaktoranlage kömat© dieser weitere Kühlkreislauf beispielsweise ©inen oder mehirere Kühlturm© |) ssur Abgabe der Warns© an die Atmosphäre statt an das Meer aufweisen. Zum Ausgleich für -aormal© kleine Verlust© aus dem Zwischeitktihlkroislauf ist eine Zufuhr von vorbehandeltera (d. h. entmineralisierteta) Wasser über ©im nur in einer Richtung durchlassendes oder Rückschlagventil 7 vorgesehen. Der Kühlkreislauf umfaßt ferner ©ine Zirkulierpumpe 8, an deren Druck- oder Austrittssöite ©in Rückschlagventil 9 vorgesehen ist.
Stromaufwärts des weiteren Wärmetauschers 5 ist für einen weiter unten noeh beschriebenen Zweck ©in Sicherheitsventil 10 vorgesehen, dem ein (nicht dargestellter) Ventilationsabzug zur Atmosphäre zugeordnet ist; des weiteren * sind in dem Zwischenkühlkreislauf stromaufwärts das Vorkühlers 2 ein© Not«Speisewass®rzufuhrvorrichtung mit einem Not-Speisewassertank 11, einer Not-Speisewasserpumpe 12 und einem Rückschlagventil 13, in Reihe miteinander, vorgesehen.
Im normalen Betrieb des Kühlsystems hält die Zirkulierpumpe 8 die Wa.ssarairkulation in dam ZwischenkUhlkreislauf 1 aufrecht, und entsprechend wird die Zirkulation
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in dem Kühlkreislauf 6 der Wärmesenke durch die entsprechende (nicht dargestellte) Zirkulierpumpe aufrechterhalten. Bei Rückgang oder Ausfall der Energieversorgung jedoch müßte üblicherweise Energie für die Pumpen von (nicht dargestellten) Notaggregaten wie beispielsweise Batterien oder dieselbetriebenen Generatoren geliefert werden. Bei einem derartigen Abfall oder Ausfall der normalen Eingangsenergieversorgung würde der Reaktor von der beispielsweise vollen Reaktorausgangsleistung zurückgeschaltet,, und im Hinblick auf die thermische Trägheit des (nicht gezeigten) Reaktorcores und des Unvermögens der Gasturbine, übermäßige Wärme zu absorbieren, wäre in einem solchen Fall eine rasche Kühlung des Reaktorcore-Kühlmittels von besonderer Bedeutung.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage werden unter Notbedingungen die Zirkulierpumpen in dem Zwischenkreislauf 1 und in dem Wärmesenkenkrelsiauf 6 gedrosselt und die Zirkulation in den beiden Kreisläufen verlangsamt sich. Hierdurch steigt die Wassertemperatur in dem Vorkü'nler 2 und dem Zwischenkühler 3 an, und das Wasser beginnt zu sieden. Sobald dor Druck Ln dem Zwlschenktthlkreislauf einen vorgegebenen Wert übersteigt„ öffnet das Sicherheitsventil und läßt Wasser und Dampf aus dem Zwischenkühlkreislauf entweichen, die dabei Wiirme an die Atmosphäre mitführen. Gleichzeitig wird die Not-Speisewasserpumpe 12, die nur ein verhältnismäßig geringen Energiebedarf besitzt, eingeschaltet und gleür.ht den Verlust des Über das Sicherheitsventil 10 austretenden Wassers oder Dampfes durch Speisewasserzufuhr aus dem Notwassertank 11 aus. Im typisch m Fall kann dieser Behälter genügend Wasser für 45
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Minuten kontinuierliche Kühlung; enthalt@n„
Auf diese Weise wird es möglich,, das Phänomen dor latenten Verdampfungswärme für dl© W&raeahfuhr aus dem Core-KUhl-» mittel auszunutaara„ und die Strömungsgeschwindigkeit bsw» dar Durchsatz in dem Zwischenktihlkral^lsäuf kasan be-$rM.chtlich verringert werden, ■ typiseherwaisa v>.m ®&m=n Faktor Das Rückschlagventil 9 gewährleistet;, daS dar Wässerzufluß aus dem Notbehälter 11 über den Yorküblsrr 2 und ä&n Zwisehönkühler 3 läuft und daher der· erzsagte Dampf ±n Rieh- tung zu dem Sicherheitsventil 10 ,gedrück-fc wirda Dear· Zirkulierpusffiipia S wird kaine Eaerg'i© &ns a&m Noteiaörgiöaggre« gat zugeführt, und die WasserstrSairaKAg durch d@n Wäraietauscher 5 hört auf o>d@r wird doch stark redusisi'iis Somit kann die Wasseratröiaung' lsi a&m Värmeaenkenkühlkreislauf δ zum Stillstand kommen, da k©iia© Wäraie von dom ¥ärEie>tausofeer 5 meiiir abgeführt zu werdea braucht, und auch dar Energiebedarf* d®r Pump© In dem Wärmesetlkankühlkreislauf 6 braucht daher, ebansowenig' wie der Eaiergji©bedarf der Fump© 8e dureii dae Notenergieaggr^igat aufgebracht zn werdesra.
Man erkennt, daß die Erfindung· ©iraa gmns erheblichs Verringerung der Auslegung ermögüöht, mit waleher di@ Anlage zur Aufrechterhaltung ®lsi«as Kfihlsiaittelstroias in dem Kühlsystem unter Nofcbedingurigen installiert -werden
Paten icaasprUche %
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    J Kühleyetem für einen strömungsmittelgektihlten Kern- ^-^ reaktor mi+- einem Wasser- Zwischenktihlkreislauf zur Wärmeüberti'agUEg von dem Reaktorcore-Kühlmitiel auf einen weiteren Kühlkreislauff dadurch g e k e η η ζ β i c h η e 1 , daß der Kühlmittelkreislauf (i) mit o.inem Sicherheiteventil (1O) zum Ablassen von Wasser oder Dampf aus dem Kühlkreislauf (1), wenn der Druck in dem Zwischenkühlkreielauf (1) einen vorgegebenen Werfe Übersteigt, sowie mit einer Not-Speisewasserzufuhr vorrichtung (11, 12, 13) versehen ist, mittels welcher Speisewasser unter Druck in den Kühlkreislauf (i) Kum Ersatz für durch das Sicherheitsventil (1O) abgelassenes Wasser oder abgelassenen Dampf augeführt wird.
    2„ Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung (11 - 13) rait dem Z^ischenkühlkreislauf (i) an einer Stelle stromaufwärts der dem Reaktorcore-KÜhlraittel zugeordneten Wärmetauscher (2, 3) verbunden ist, und daß das Sicherheitsventil (lO) stromabwärts dieser Wärmetauscher (2, 3) zwischen den Wärmetauschern und der Verbindungsstelle mit der Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung angeordnet ist.
    3« Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den ZwischenkUhlkreis (i) stromaufwärts des Anschlusses der Not-Speieewasserzufuhrvorrichtung (11 bis
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    13) jedoch stroiaalrrJäris «less Sicherheitsventils (I1
    () en. ist·
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DE19702062933 1969-12-24 1970-12-21 Kuhlsystem fur strömungsmittel gekühlten Kernreaktor Pending DE2062933A1 (de)

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GB6281569 1969-12-24

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DE2062933A1 true DE2062933A1 (de) 1971-07-01

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JP (1) JPS5117677B1 (de)
DE (1) DE2062933A1 (de)
FR (1) FR2073493B1 (de)
GB (1) GB1336716A (de)

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