DE2440140A1 - Not-kuehlsystem fuer einen gasgekuehlten kernreaktor - Google Patents
Not-kuehlsystem fuer einen gasgekuehlten kernreaktorInfo
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Description
München, den 20. Aug. 1974 '■ ■ - Λ 14731 H/Bu
British Nuclear Design & Construction Limited, Whetstone,
Leicester LE8 3LH, England
The English Electric Company Limited, London WlA IEH,
England
Not-Kühlsystem für einen gasgekühlten Kernreaktor
Die Erfindung betrifft ein Not-Kühlsystem für einenr gasgekühlten
Kernreaktor, insbesondere für einen Kernreaktor mit im Direkt-Kreislauf
angeordneten Gasturbinen, und stellt eine weitere Ausbildung bzw. Abwandlung der im Hauptpatent
(Patentanmeldung P 20 62 933.8) beschriebenen Erfindung dar.
In dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 20 62 933.8)
ist ein Kühlsystem für. einen gasgekühlten Reaktor mit einem
Wasser-Zwischenkühlkreislauf zur Wärmeübertragung von dem Reaktor- '
core-Kühlmittel auf einen weiteren Kühlkreislauf unter Schutz
gestellt, bei welchem der Zwischenkühlkreislauf mit einem
Sicherheitsventil zum Ablassen von Wasser oder Dampf aus dem Kühlkreislauf, wenn der Druck in dem ZWischenkühlkreislauf einen
vorgegebenen Wert übersteigt, sowie mit einer Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung
versehen ist, mittels welcher Speisewasser
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unter Druck in den Kühlmittelkreislauf zum Ersatz für durch
das Sicherheitsventil abgelassenes Wasser oder abgelassenen Dampf zuführbar ist.
Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, daß man bei Abfall oder Ausfall der Eingangsenergieversorgung zum Betrieb der
normalen Wasserumwälzpumpen das Wasser in dem Zwischenkühlkreislauf
ohne Beeinträchtigung der Sicherheit zum Sieden kommen lassen kann, derart daß es Wärme aufgrund der Erscheinung
der latenten Verdampfungswärme, aus dem Reaktorkühlmittel aufnehmen
kann. Auf diese Weise kann die. von Notenergie-Aggregaten aufzubringende Leistung für die Wärmeabfuhr aus dem Reaktorcore-Kühlmittel
und die Speicherkapazität der Notwasserzufuhrvorrichtung erheblich verringert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß vorteilhafter-weise das Sicherheitsventil und die Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung
innerhalb eines Not-Kühlsystems anzuordnen ist, das bei Betätigung eine Kühlung wenigstens eines
Teils des Reaktorcore-Kühlmittels nach dessen Austritt aus dem Reaktorcore bewirkt.
Zu diesem Zweck ist bei einem Not-Kühlsystem für einen gasgekühlten
Kernreaktor gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Not-Kühlsystem einen Wassernotkühlkreislauf umfaßt, welcher
einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von dem Reaktorcore-Kühlmittel
auf das Wasser des Not-Kühlkreislaufs sowie Vorrichtungen aufweist, mittels welcher wenigstens ein Teil des
Reaktorcore-Kühlmittels nach dem Austreten aus dem Reaktorcore dem Wärmetauscher des Not-Kühlkreislaufs zuführbar ist, und
daß der Not-Kühlkreislauf mit einem Sicherheitsventil zum Ablassen von Wasser oder Dampf aus dem Not-Kühlkreislauf, wenn
der Druck in dem Not-Kühlkreislauf einen vorgegebenen Wert
übersteigt, sowie mit einer Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung versehen ist, mittels welcher Speisewasser unter Druck in den
Not -"Kühlkr eis lauf zum Ersatz für durch das Sicherheitsventil
abgelassenes Wasser oder abgelassenen Dampf zuführbar ist.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung Ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Zufuhr wenigstens eines Teils des Reaktorcore-Kühlmittels
durch den Wärmetauscher des Not-Kühlkreislaufes eine Ventilvorrichtung aufweist, welche den Wärmetauscher
des Notkühlkreislaufs normalerweise von dem Kreislauf des
Reaktorcore-Kühlmittels absperrt, jedoch bei Betätigung unter Notbedingungen wenigstens einen Teil des Reaktorcore-Kühlmittels,
der ansonsten durch die Turbine(n) des Reaktorcore-Kühlmittelkr eis lauf s strömen würde, zur .Strömung durch den Wärmetauscher
des Not-Kühlkreislaufs abzweigt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Ventilvorrichtung automatisch
betätigt wird, beispielsweise sobald die Temperatur des Reaktorcore-Kühlmittels einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Nach einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß die Not-Speisewasserzufuhrvorriehtung eine elektrisch betriebene
Pumpe zur Speisewasserzufuhr aus einem Speisewassertank
zu dem Wärmetauscher des Not-Kühlkreislaufs aufweist, wobei
der normalerweise im normalen Betriebszustand abgeschaltete Antriebsmotor dieser Pumpe zum Antrieb der Pumpe elnsehaltbar
ist, sobald die Ventilvorrichtung zur Abzweigung von Reaktorcore-Kühlmittel
durch den Wärmetauscher·des Not-Kühlkreislaufs,
betätigt wird.
Gewöhnlich weist die Gasturbine eine Hoehdruekturbinenstufe
und eine Niederdruckturbinenstufe auf, die nacheinander von dem Kühlmittel aus dem Reaktorcore durchströmt werden; in
diesem Fall ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß die Ventilvorrichtung zwei Ventile aufweist., welche
bei Betätigung wenigstens einen Teil des Reaktorcore-Kühlmittels, der andernfalls durch die Hochdruck- bzw. die Niederdruck-Turbinenstufe
fließen würde, zur Strömung durch den Wärmetauscher abzweigen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; die Zeichnung zeigt in schematischer
Darstellung ein Kühlsystem für einen an einer Meeresküste gelegenen, gasgekühlten Kernreaktor mit einer zugeordneten Direkt-Kreislauf-Gasturbine,
welche Kühlgas aus dem Reaktorcore als
Turbinenarbeitsströmungsmittel verwendet.
Der in der Zeichnung dargestellte, als Ganzes mit 21 bezeichnete Kernreaktor weist einen Kühlkreislauf 20 für das Reaktorcore-Kühlmittel
auf, in welchem in dem Reaktoreore 28 erhitztes Gas zunächst einer Hochdruckturbinenstufe 25» welche einen
Mehrstufenkompressor 23,24 antreibt, und sodann einer Niederdruckturbinenstufe 26, welche einen Wechselrichter 27 antreibt,
zugeführt ist; danach wird das Gas über einen Rekuperator 29, in welchem ein Teil seiner Wärme auf in den Reaktoreore 28 zurückgeführtes
Gas übertragen wird, sowie über einen Vorkühler 2 zu einem Niederdruckkompressor 23 und schließlich über einen
,geleitet Zwischenkühler 3 zu einem Hochdruckkompressor 24/, bevor es
in den Reaktoreore 28 zurückgeführt wird.
Im normalen Betrieb erfolgt die Kühlung des Gases in dem Vorkühler
2 und dem Zwischenkühler 3 mittels eines Sekundär-Kühlkreislaufs,
der als Ganzes mit 1 bezeichnet ist und den Vorkühler sowie den Zwischenkühler umfaßt und einen geschlossenen
Pfad bildet, entlang welchem das Wasser normalerweise unter Druck mittels einer Zirkuli er pumpe 8 im Kreislauf geführt ist.
Ebenfalls in dem Sekundärkühlkreis 1 ist ein weiterer Wärmetauscher 5 angeordnet, welcher die Wärmeübertragung von dem
Wasser im Sekundärkühlkreislauf auf einen als Ganzes mit 6
bezeichneten weiteren Kühlkreislauf bewerkstelligt, welcher Meerwasser als Wärmesenke verwendet und mit einer weiteren (n&cht
dargestellten) Zirkulationspumpe versehen ist. Bei einer im Binnenland gelegenen Reaktoranlage könnte dieser weitere Kühlkreislauf
6 einen oder mehrere Kühltürme zur Abgabe der Wärme
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an die Atmosphäre statt an das Meer aufweisen. Im.normalen
Betrieb hält die Zirkulierpumpe 8 die Wasserzirkulation in · dem Sekundärkühlkreis 1 aufrecht und entsprechend wird die
Zirkulation des Wassers in dem "Wärmesenken-Kühlkreislauf 6 durch die (nicht dargestellte) Zirkulierpumpe dies.es Kühlkreislaufs
aufrechterhalten. Bei einem Rückgangoder Ausfall der Eingangsenergieversorgung jedoch müßte üblicherweise
Energie für die Pumpen aus (nicht dargestellten) Notaggregaten wie beispielsweise Batterien oder dieselbetriebenen Generatoren
geliefert werden. Der normale Leistungsbedarf derartiger Pumpen ist jedoch solcher Art, daß dies insgesamt unerwünscht
und unvorteilhaft ist. Außerdem würde der Reaktor von der möglicherweise vollen Reaktorausgangsleistung zurückgeschaltet,
wobei im Hinblick auf das der Gasturbine innewohnende Unvermögen, aus der thermischen Trägheit des Realctorcores 28 herrührende
übermäßige Hitze zu absorbieren, eine rasche Kühlung des
Reaktorcore-Kühlmittels von besonderer Bedeutung wäre.
Gemäß der Erfindung erfolgt unter derartigen Bedingungen eine
Notkühlung durch einen als Ganzes mit 32 bezeichneten .Not-Kühlkreislauf,
welcher einen weiteren Wärmetauscher 31 aufweist. Dieses Notkühlsystem weist ferner einen Not-Speisewassertank
und eine Not-Speisewasserzufuhrpumpe 3^ auf, die bei Betätigung
Speisewasser aus dem Tank über ein RöcfcaehXtg^entiil 35
dem Wärmetauscher 31 zuführt. Aus dem Wärmetauscher 31 wird das
Wasser einer Wärmesenke in Form eines Abwasserkondensers 36 zugeführt; in dieser Zufuhrleitung ist ein Sicherheitsventil
37 vorgesehen, dem eine (nicht dargestellte) Lüftungsesse zur Ablassung an die Atmosphäre zugeordnet ist.
In dem Kühlkreislauf für das Reaktorcore-Kühlmittel sind die
Einlasse der Hoch- und Niederdruckturbinen 25526 jeweils über
VEntile 38 bzw. 39 mit dem Not-Wärmetauscher 31 verbunden, dessen Ausgang mit dem Ausgang der Niederdruckturbine 26 verbunden
ist. Im normalen Betriebszustand der Anlage sind diese Ventile geschlossen, derart daß der Not-Wärmetauscher 31 vom .
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normalen Strömungsweg des Kühlgases abgetrennt ist. Sobald jedoch die Temperatur des Kühlgases über einen vorgegebenen Wert ansteigt,
bewirkt eine schematisch bei 1IO angedeutete temperaturempfindliche
Steuer- bzw. überwachungsvorrichtung beliebiger Art automatisch eine öffnung der Ventile, derart daß ein Teil des aus dem Reaktorcore
28 austretenden heißen Gases durch den Wärmetauscher 31 abgezweigt wird. Gleichzeitig wird die Not-Speisewasserpumpe 34
betätigt, derart daß sie Speisewasser durch den Wärmetauscher 31 führt. Die Temperatur des Wassers in dem Wärmetauscher steigt an
bis es zum Sieden kommt, wobei der Dampf in den Abwasserkondenser geleitet wird; außerdem öffnet, sobald der Druck in dem Kreislauf
einen vorgegebenen Wert übersteigt, das Sicherheitsventil 37, so
daß Wasser und Dampf entweichen können. Das Phänomen der latenten Verdampfungswärme bewirkt eine beträchtlich erhöhte Kühlwirkung
bei verringertem Strömungsdurchsatz, verglichen mit dem normalen Kühlkreislauf 1; daher kann man die Wasserzirkulation in dem
normalen Kühlkreislauf 1 und in dem Wärmesenkenkühlkreislauf 6 eingehen lassen, derart daß keine Energiezufuhr zum Antrieb der
diesen Kreisläufen zugeordneten Pumpen aus dem elektrischen Notsystem mehr erforderlich ist.
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Claims (6)
1. Not-Kühlsystem für einen gasgekühlten Kernreaktor, dadurch
gekennzeichnet , daß das Not-Kühlsystem einen Wassernotkühlkreislauf (32) umf&ßfcgv1 welcher
einen Wärmetauscher (31) zur Wärmeübertragung von dem Reaktorcore-Kühlmittel auf das Wasser aes Not-Kühlkreislaufs
sowie Vorrichtungen (38 bis 40) aufweist, mittels welcher
wenigstens ein Teil des Reaktorcore-Kühlmittels nach dem Austreten aus dem Reaktorcore dem Wärmetauscher (3D des
Not-Kühlkreislaufs (32) zuführbar ist, und daß der Not-Kühlkreislauf
(32) mit einem Sicherheitsventil (37) zum
Ablassen von Wasser oder Dampf aus dem Not-Kühlkreislauf
(32), wenn der Druck in dem Not-Kühlkreislauf einen vorgegebenen
Wert übersteigt, sowie mit einer Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung
(33,34,35) versehen ist, mittels welcher Speisewasser unter Druck in den Not-Kühlkreislauf
(32) zum Ersatz ftir durch das Sicherheitsventil (37)
abgelassenes Wasser oder abgelassenen Dampf zuführbar ist.
2. Not-Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet
, daß die Vorrichtung zur Zufuhr wenigstens eines Teils des Reaktorcore-Kühlmittels durch den Wärmetauscher
(3D des Not-Kühlkreislaufes (32) eine Ventilvorrichtung (38 bis 40) aufweist, welche den Wärmetauscher
(3D des Notkühlkreislaufs normalerweise von dem Kreislauf (20) des Reaktorcore-Kühlmittels absperrt,' jedoch bei
Betätigung unter Notbedingungen wenigstens einen Teil des Reaktorcore-Kühlmittels, der ansonsten durch die Turbine(n)
(25,26) des Reaktorcore-Kühlmittelkreislaufs (20) strömen
würde, zur Strömung durch den Wärmetauscher (3D des Not-Kühlkreislaufs (32) abzweigt.
3. Not-Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ
e i c h ne t , daß die Ventilvorrichtung (38 bis 40) automatisch zur Abzweigung eines Teils des Reaktorcore-Kühlmittels
betätigt wird, sobald die Temperatur des' Reaktorcores
(28) einen vorgegebenen Wert übersteigt.
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4. Not-Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Not-Speisewasserzufuhrvorrichtung
eine elektrisch betriebene Pumpe (3*0 zur Speisewasserzufuhr aus einem Speisewassertank (33) zu dem
Wärmetauscher (31) des Not-Kühlkreislaufs aufweist, wobei der normalerweise im normalen Betriebszustand abgeschaltete
Antriebsmotor dieser Pumpe (3*0 zum Antrieb der Pumpe einschaltbar
ist, sobald die Ventilvorrichtung (38 bis 1IO) zur
Abzweigung von Reaktorcore-Kühlmittel durch den Wärmetauscher
(3D des Not-Kühlkreislaufs betätigt wird.
5. Notr-Kühlsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 2
bis 1J, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasturbine eine nacheinander von dem Kühlmittel aus dem
Reaktorcore (28) durchflossene Hochdruckturbinenstufe (25) und Niederdruckturbinenstufe (26) aufweist und daß die
Ventilvorrichtung zwei Ventile (38,39) aufweist, welche bei Betätigung wenigstens einen Teil des Reaktorcore-Kühlmittels,
der andernfalls durch die Hochdruck- bzw. die Niederdruck-Turbinenstufe fließen würde, zur Strömung durch den Wärmetauscher
(31) abzweigen.
6. Anwendung des Not-Kühlsystems nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche bei einem gasgekühlten Reaktor,
welcher folgende Teile aufweist: eine Haupt-Wärmetauschervorrichtung
(2,3) zur Wärmeübertragung von dem Reaktorcore-Kühlmittelkreislauf
(20) auf einen im normalen Betriebszustand des Reaktors von Druckwasser durchströmten Sekundär-Kühlkreislauf
(1), dem eine weitere Wärmetauschervorrichtung (5) zur Wärmeübertragung von dem Wasser des Sekundär-Kühlkreislaufs
auf einen weiteren Kühlkreislauf (Warmesenkenkühlkreislauf
(6) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine unter Not-Bedingungen betätigbare Vorrichtung
(40), die bei Betätigung wenigstens einen Teil des Reaktorcore-Kühlmittels
zu dem Wärmetauscher (31) des Not-Kühlkreislaufs (32) zur Wärmeübertragung von dem Reaktoreorg-Kühlmittel
auf das Wasser des Not-Kühlkreielaufs (32)
abzweigt.
509827/0159
Applications Claiming Priority (1)
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| GB4025873A GB1438353A (en) | 1973-08-24 | 1973-08-24 | Emergency cooling system for nuclear reactor |
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| DE2440140A1 true DE2440140A1 (de) | 1975-07-03 |
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| IT (1) | IT1046777B (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2621258A1 (de) * | 1976-05-13 | 1977-11-24 | Interatom | Kernenergieanlage mit verbesserten einrichtungen zur nach- und notwaermeabfuhr |
| US4382908A (en) | 1980-07-04 | 1983-05-10 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | After-heat removal system for a gas-cooled nuclear reactor |
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| CN114758800B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-05-12 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 一种高温气冷堆紧急停堆后堆芯冷却方法及系统 |
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- 1973-08-24 GB GB4025873A patent/GB1438353A/en not_active Expired
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- 1974-08-14 JP JP49092444A patent/JPS5045195A/ja active Pending
- 1974-08-21 DE DE2440140A patent/DE2440140A1/de active Pending
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| JPS5045195A (de) | 1975-04-23 |
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