DE1078247B

DE1078247B - Sicherheitsarmatur fuer Kernreaktoranlagen

Info

Publication number: DE1078247B
Application number: DES60752A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Uthe
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-11-27
Filing date: 1958-11-27
Publication date: 1960-03-24

Description

DEUTSCHES

Manche Reaktoranlagen weisen zwei getrennte Systeme mit verschiedenen Medien auf, von denen das eine notfalls in das System des anderen übertreten können muß. Zwei Beispiele hierzu veranschaulicht Fig. 5, die im Teilausschnitt eine Reaktorschaltung mit zwei getrennten Systemen zeigt. Gemäß Fig. 5 führt der Reaktor 17 als erstes Medium in seinem Primärkreislauf 18 mit der Pumpe 19, dem Wärmetauscher 20 und der Moderatorabzweigleitung 21 mit Pumpe 22 und Wärmetauscher 23 schweres Wasser. Als zweites, davon verschiedenes Medium führt er im Sekundärkreislauf 24 mit der Pumpe 25 leichtes Wasser (zur Verdampfung). Für den Übertritt des einen Mediums (leichtes Wasser) in den Kreislauf des anderen Mediums ist die Überbrückungsleitung 26 mit der Sicherheitsarmatur 27 vorgesehen. Sie gibt den Weg für das leichte Wasser nur frei, wenn der Druck im Schwerwasserkreislauf 18 bzw. 21 infolge einer Betriebsstörung unzulässig absinkt. Durch die Zuschaltung des Leichtwasserkreislaufes wird aber größerer Schaden am Reaktorkern verhindert.

In die Reaktorschaltung nach Fig. 5 ist weiter der unter Druck stehende Behälter 28 einbezogen, der über die zweite Sicherheitsarmatur 29 mit Verbindungsleitung 30 an den Reaktor angeschlossen ist. Der Be- halter 28 ist mit einer borhaltigen Flüssigkeit (im folgenden Borlösung genannt) gefüllt. Er entleert diese Flüssigkeit in den Reaktorkessel nur, wenn beispielsweise die Regel- und Abschaltstäbe versagen und eine Notabschaltung des Reaktors auf andere Weise nicht mehr möglich ist. Es liegen also auch hier zwei verschiedene, voneinander getrennte Medien (leichtes Wasser und Borlösung) vor, von denen das eine bei geöffneter Sicherheitsarmatur in das System des anderen übertreten kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Sicherheitsarmatur, die bei größter Einfachheit im Aufbau die Funktionen Trennung und Übertritt der Medien besonders vorteilhaft zu verwirklichen gestattet. Die Lösung besteht darin, daß die Armatur eine absolut dichte, steuerbare Sollbruchstelle besitzt und als Durchbruchsorgan ein Kolben mit Steuerstößel vorgesehen ist.

Unter Steuerbarkeit wird die konstruktiv beeinflußte gleichmäßige Zuordnung von Kolbendruck und Durchbruchsquerschnitt während des Durchbruchsvorganges verstanden. Näheres ist aus der Zeichnung zu entnehmen, in der schematisch einige Ausführungsbeispiele der neuen Sicherheitsarmatur veranschaulicht sind. Es zeigt

Fig. 1 die Armatur im Längsschnitt mit Membrandichtung und Ringelementen (Sollbruchstelle),

Fig. 2 die Sollbruchstelle gemäß Fig. 1, abgewandelt mit Schweißnahtdichtung,

Sictierheits armatur
für Kernreaktoranlagen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Siegfried Uthe, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 die Sollbruchstelle gemäß Fig. 1, abgewandelt mit Ringdichtung,

Fig. 4 eine Sollbruchstelle mit konischen Ringelementen und Membrandichtung und

Fig. 5 einen Teilausschnitt einer Reaktorschaltung mit zwei getrennten Systemen (bereits eingangs erläutert).

Gemäß Fig. 1 besitzt die Armatur die absolut dichte, gesteuerte Sollbruchstelle 1 bis 4, im einzelnen bestehend aus den Ringelementen 1, 2 mit der Mittelscheibe 3, die die Steuerelemente darstellen und im folgenden Verschlußteile genannt werden, und der Membrandichtung 4. Als Durchbruchsorgan ist der Kolben 5 mit S teuer stoß el 6 vorgesehen, von denen der Stößel zur Ausübung seiner Steuerfunktion am Betätigungsende treppenförmig abgestuft ist. Hierdurch wird erreicht, daß beim öffnen der Sollbruchstelle ein günstiges und gleichbleibendes Übersetzungsverhältnis von Kolbenfläche und jeweils abzuhebender Sollbruchstellenfläche (Mittelscheibe oder Ring) bestehenbleibt, im Sinne einer möglichst kleinen Durchbruchskraft.

Die Buchstaben A und B zu beiden Seiten der Armatur zeigen die Einbaulage der Armatur in der Anlagenschaltung (vgl. Fig. 5).

Das Armaturgehäuse besitzt die Gestalt eines Rohrkörpers und besteht aus den aneinandergeschweißten Teilen 7, 8 mit Flanschen 9, 10. Mit dem Bund 11 des Verschlußsitzes ist die Membrandichtung 4 verschweißt. Die Stege 12 der Armatur dienen zur Führung des Stößels 6, der entsprechend Kreuzquerschnitt aufweist. Das Gitter 13 stellt eine Fangvorrichtung für die herausgestoßenen Verschlußteile dar. Das Rohr 14 ist Teil einer Atmungs- und Leckleitung.

909 767/332

Schließlich gibt das gestrichelt eingezeichnete Feld' 15 die Lage des Kolbens in der Öffnungsstellungf an.

Im störungsfreien Betrieb der Reaktoranlage, d. h. bei Druckausgleich in den Rohrleitungsteilen vor und hinter der Sollbruchstelle, nehmen Kolben und Stößel die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Die Höhe des Druckes, mit der die Membran 4 beaufschlagt wird, hängt von der Festigkeit der Verschlußteile 1 bis 3 ab.

Tritt nun einer der eingangs erwähnten Störungsfälle ein, so werden Stößel und Kolben gegen die Sollbruchstelle bewegt. Dazu genügt im Falle der erwähnten Notabschaltung mit Borlösung (Armatur 29 in Fig. 5) schon, daß der Druck der einströmenden Borlösung vor dem Kolben 5 um den Druckverlustabfall in der geöffneten Sollbruchstelle höher ist als der Druck im Primärkreislauf 18 bzw. 21. Im Falle der Zuschaltung des Sekundärkreislaufes (Armatur 27 in Fig. 5) öffnet die Sicherheitsarmatur gemäß der Erfindung selbsttätig, sobald der Druck im Primärkreislauf kleiner wird als im Sekundärkreislauf.

Der jeweilige Druckunterschied bewegt den Stößel 6 gegen die Verschlußteile 1 bis 3., und es baut sich wegen des günstig gewählten Übersetzungsverhältnisses von Kolbenfläche und Mittelscheibenfläche eine genügend große Durchbruchskraft zur Zerstörung der Membrandichtung 4 auf. Mit dem Zerreißen der Membrandichtung werden die Verschlußteile nacheinander abgehoben. Infolge der treppenförmigen Gestaltung des Stößelendes bleibt das erwähnte günstige Übersetzungsverhältnis auch beim Herausstoßen der Verschlußteile weitgehend bestehen.

Bei der Öffnungsbewegung schließt der Kolben 5 die Atmungsleitung 14. Das hereinströmende Medium, z. B. leichtes Wasser oder Borlösung, ergießt sich in den Primärkreislauf des Reaktors bzw. in das Reaktorgefäß. Die Verschlußteile werden vom Fanggitter 13 aufgefangen.

Die Abdichtung der Sollbruchstelle kann mannigfach abgewandelt werden.

Fig. 2 zeigt eine Lösung, bei der die Dichtungsmembran fortgelassen ist und dafür die Ringelemente außen an den Trennfugen verschweißt oder hartgelötet sind.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind die Ringelemente gekerbt und tragen in ihre Trennfugen eingelötete oder eingeschweißte Dichtringe 15.

Auch die Verschlußteile können, wie Fig. 4 zeigt, anders gestaltet sein, z. B. konisch. Als Dichtung ist wieder eine Membran 16 vorgesehen.

Über die bisher gezeigten Änderungen hinaus sind zusätzliche Maßnahmen möglich. Beispielsweise kann bei Verwendung einer Membran die Membran Bruchkerben aufweisen. Es kann ferner der Stößel einen den Verschlußquerschnitt ausfüllenden Zylinderschaft mit Durchtrittskanal aufweisen. Es können Federn als Rückstellorgane für Stößel und Kolben oder als gemeinsames Befestigungsmittel für die Verschlußteile verwendet werden.

Claims

Patentansprüche.-

1. Sicherheiitsarmatur für Reaktoranlagen mit mindestens zwei verschiedenen Medien, von denen das eine notfalls über die Armatur in das Leitungs- oder Behältersystem des anderen Mediums übertreten soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur eine absolut dichte, steuerbare Sollbruchstelle besitzt und als Durchbruchsorgan ein Kolben mit Steuerstößel vorgesehen ist.

2. Sicherheitsarmatür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle die Gestalt eines aus Ringelementen mit Mittelscheibe bestehenden Verschlusses besitzt, welcher mit einer Dichtungsmembran überzogen ist, und daß der Steuerstößel am Betätigungsende treppenförmig abgestuft ist.

3. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile konische Form aufweisen.

4. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile durch Schweißnähte oder Lötung abgedichtet sind.

5. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile in den Fugen durch eingelötete oder angeschweißte Dichtringe abgedichtet sind.

6. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stößel und Kolben im Falle, daß der Stößel den Verschlußquerschnitt ausfüllt, einen gemeinsamen Durchtrittskanal, z. B. eine axiale Bohrung, aufweisen.

7. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel Kreuzquerschnitt aufweist.

8. Sicherheitsarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmembran Bruchkerben aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen