DE3033374A1 - LIQUID-COOLED CORE REACTOR - Google Patents
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Description
KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenKRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Our mark
VPA 80 P 9 3 5 1 DEVPA 80 P 9 3 5 1 DE
Flüssigkeitsgekühlter KernreaktorLiquid-cooled nuclear reactor
Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor, insbesondere Druckwasserreaktor, mit einem Reaktordruckbehälter, der einen Reaktorkern einschließt und ein Kühlmittel enthält, das mindestens in einem größeren Teil des Reaktordruckbehälters flüssig ist.The invention relates to a liquid-cooled nuclear reactor, in particular a pressurized water reactor, with a reactor pressure vessel, which includes a reactor core and contains a coolant in at least one larger Part of the reactor pressure vessel is liquid.
Der Flüssigkeitsstand ist für die gesicherte Wärmeabfuhr notwendig. Deshalb ist seine Erfassung besonders dann wichtig, wenn ein Störfall vorliegt, insbesondere ein Kühlmittelverlust infolge eines Lecks. In diesem Fall kann sich der Aggregatzustand der Kühlflüssigkeit durch schnelle Druck- und Temperaturänderungen ändern. In Druckwasserreaktoren, für die die Erfindung besondere Bedeutung hat, kann zum Beispiel durch eine Drucksenkung, die von einem Leck im Primärkühlkreis verursacht wird, ©in Verdampfen des Kühlmittels eintreten, das mit einem "Aufschäumen" des Primärkühlwassers im Reaktordruckbehält@r einhergehen kann. Dadurch wird die Feststellung der Kühlflüssigkeitsmenge im Reaktordruckbehälter so schwierig, daß die normalen Meßeinrichtungen versagen.The liquid level is necessary for safe heat dissipation. That is why its capture is special important when there is a malfunction, especially a loss of coolant due to a leak. In this case the state of aggregation of the coolant can change change rapid pressure and temperature changes. In pressurized water reactors for which the invention is special Meaning, for example, by lowering the pressure, caused by a leak in the primary cooling circuit, © enter into evaporation of the coolant, which is associated with a "Foaming" of the primary cooling water in the reactor pressure vessel can go hand in hand. This makes it so difficult to determine the amount of coolant in the reactor pressure vessel that the normal measuring devices fail.
Im Prinzip ist es zwar möglich, den sogenannten "kollabierten Flüssigkeitsspiegel", d.h. den Flüssigkeitsspiegel, den die Kühlflüssigkeit unter Voraussetzung bilden würde, daß der Aggregatzustand einheitlich "flüssig" wäre, durch eine Bestimmung des hydrostatischen Druckes zu messen. Die dafür erforderlichen Heßleitungen beeinträchtigen jedoch die Sicherheit des Reaktordruckbehälters, da sie durch dessen Wandung ins Freie geführt werden müßten,und zwar praktisch waagerecht, weil die Messung sonstIn principle it is possible, the so-called "collapsed Liquid level ", i.e. the liquid level that the cooling liquid forms under the assumption would mean that the physical state is uniformly "liquid" would be to measure by determining the hydrostatic pressure. Impair the required hot lines however, the safety of the reactor pressure vessel, since they would have to be led into the open through its wall, and practically horizontally, because otherwise the measurement
Sm 2 Hgr / 1.9.1980Sm 2 Hgr / 1.9.1980
durch Verdampfen in den Meßleitungen verfälscht werden könnte.could be falsified by evaporation in the measuring lines.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den vorgenannten "kollabierten Flüssigkeitsspiegel" mit vertretbarem Aufwand und ohne Durchdringung des Reaktordruckbehälters unterhalb der Hauptkühlmittelstutzen zu ermitteln.The invention is based on the object of reducing the aforementioned "collapsed liquid level" with an acceptable level To determine effort and without penetrating the reactor pressure vessel below the main coolant nozzle.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist im oberen Teil des Reaktordruckbehälters ein weitgehend vertikal verlaufendes Rohr vorgesehen, das oben und unten offen ist und mindestens ein Meßgerät zur Bestimmung eines Flüssigkeitsspiegels in seinem Inneren aufweist.To achieve the stated object, there is a largely vertical section in the upper part of the reactor pressure vessel Tube provided that is open at the top and bottom and at least one measuring device for determining a liquid level has inside.
Mit dem Rohr gelingt es, in dem im Störfall im oberen Teil des Reaktordruckbehälters vorliegenden Kühlmittel mit unterschiedlichem Aggregatzustand eine Kühlmittelsäule abzuschließen, von der die aufsteigende Dampfströmung ferngehalten wird. Deshalb entfällt dort das durch die Strömung sonst verursachte Aufschäumen. Es bildet sich ein definierter Flüssigkeitsspiegel, der mit der erforderlichen Genauigkeit dem zu ermittelnden "kollabierten Flüssigkeitsspiegel" entspricht. Dieser Flüssigkeitsspiegel im Inneren des Rohres kann mit dem Meßgerät bestimmt werden, wobei die Ausbildung des Meßgerätes im Prinzip gleichgültig ist.With the pipe it is possible to use the coolant present in the upper part of the reactor pressure vessel in the event of a malfunction a coolant column with different physical states complete, from which the rising steam flow is kept away. Therefore, there is no such thing due to the current otherwise foaming caused. A defined liquid level is formed that corresponds to the required Accuracy of the "collapsed liquid level" to be determined is equivalent to. This liquid level inside the pipe can be determined with the measuring device, the design of the measuring device is in principle indifferent.
Das Meßgerät muß lediglich den Anforderungen genügen, die sich aus dem Reaktorbetrieb ergeben. Es muß also temperatur- und druckbeständig sein, sowie korrosionsfest. Außerdem sollte es möglichst kleine Abmessungen haben, damit es im Inneren des Rohres untergebracht werden kann, das seinerseits ein zusätzliches Bauteil ist und deswegen möglichst raumsparend auszuführen ist.The measuring device only has to meet the requirements that result from the operation of the reactor. So it must be temperature and pressure resistant, as well as corrosion resistant. In addition, it should have the smallest possible dimensions so that it can be accommodated inside the tube, which in turn is an additional component and is therefore designed to be as space-saving as possible.
Zur Vermeidung einer den Flüssigkeitsspiegel verfäl-To avoid a distortion of the liquid level
/Γ-/ Γ-
"V v VPA8O P 93 51 DE"V v VPA 8 OP 93 51 DE
sehenden Strömung im Rohr kann dem unteren Rohrende eine quer zur Längsrichtung des Rohres verlaufende Barriere zugeordnet sein, um den Eintritt des aus dem Kern aufsteigenden Dampfes zu verhindern. Insbesondere kann die Barriere eine das Rohrende überdeckende Haube sein. Es kann sich aber auch um eine Abwinklung des Rohres handeln, vorzugsweise in der Form, daß das untere Rohr-ende U-förmig ausgebildet ist. Die Eintrittsöffnung weist dann nach oben, so daß aufströmender Dampf nicht unmittelbar in das Rohr eindringen kann.Seeing flow in the pipe can be the lower end of the pipe be assigned transversely to the longitudinal direction of the pipe extending barrier to the entry of the rising from the core To prevent steam. In particular, the barrier can be a hood covering the pipe end. However, the tube can also be bent, preferably in the form that the lower end of the tube Is U-shaped. The inlet opening then points upwards, so that steam does not flow upwards can penetrate directly into the pipe.
Die Ausbildung des oberen Rohrendes kann ebenfalls dazu dienen, eine Strömung durch das Rohr zu verhindern. Insbesondere muß das Rohr gegenüber einem Deckelraum abgedichtet sein,-damit der Wasserstand nicht durch Strömungen von oder zu diesem Deckelraum verfälscht wird. Es sollen lediglich Druckänderungen unmittelbar auf das Kühlmittel im Rohr übertragen werden. Hierzu kann die öffnung des oberen Rohres auch von einer oder mehreren kleinen seitlichen Bohrungen in der Rohrwand gebildet werden, während der eigentliche Rohrquerschnitt oben abgeschlossen ist.The formation of the upper end of the pipe can also do this serve to prevent flow through the pipe. In particular, the tube must be sealed off from a cover space so that the water level is not falsified by currents from or to this cover space. It only changes in pressure should be transmitted directly to the coolant in the pipe. The Opening of the upper tube is also formed by one or more small lateral bores in the tube wall be completed while the actual pipe cross-section above is.
Wie schon gesagt, kann der Flüssigkeitsspiegel mit unterschiedlichen Meßgeräten ermittelt werden. Die Meßgeräte können zum Beispiel auf die Dichte des Kühlmittels oder auf andere chemische oder physikalische Eigenschaften bezug nehmen. Bekannt sind zum Beispiel Widerstandsthermometer, die bei einer Vergleichsmessung die Wärmeableitung feststellen, die vom Aggregatzustand des Kühlmittels abhängt. Für die bei solchen Meßgeräten vorhandenen Meßfühler sind in Weiterbildung der Erfindung Barrieren gegen Strömungen des Kühlmittels vorgesehen, weil sonst die Anzeige des Flüssigkeitsspiegels durch die Kühlmittelströmung verfälscht werden würde. So sollen öffnungen in einem Sondenrohr im Bereich desAs I said, the fluid level can vary with Measuring devices are determined. The measuring devices can, for example, on the density of the coolant or refer to other chemical or physical properties. Are known for example Resistance thermometers that determine the heat dissipation from the physical state during a comparison measurement depends on the coolant. For the sensors present in such measuring devices are a further development of the invention Barriers to the flow of the coolant are provided, otherwise the display of the liquid level would be falsified by the coolant flow. Openings in a probe tube in the area of the
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Meßfühlers nur so groß sein, daß die Flüssigkeit ausreichend Zutritt hat und ein Druckausgleich möglich ist. Dies gilt auch für Trennwände, die Meßfühler in dem Sondenrohr oben und/oder unten abdichten sollen.The sensor should only be so large that the liquid is sufficient Has access and pressure equalization is possible. This also applies to partitions, the sensors in the The probe tube should seal at the top and / or bottom.
Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung besitzt ein Meßgerät an einer Stelle, die dem für die Sicherheit mindestens erforderlichen "kollabierten Flüssigkeitsspiegel" entspricht. Damit kann ein Signal gegeben werden, wenn dieser Wert erreicht ist. Zum Beispiel kann dann eine zusätzliche Einspeisung von Notkühlmittel veranlaßt werden, während bei höherliegenden Flüssigkeitsspiegeln noch keine zusätzlichen Hilfsmaßnahmen erforderlich sind.A particularly favorable embodiment of the invention has a measuring device at a point that corresponds to the "collapsed liquid level" that is at least required for safety is equivalent to. This means that a signal can be given when this value is reached. For example an additional supply of emergency coolant can then be initiated, while at higher liquid levels no additional relief measures are required yet.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig. 1 einen Druckwasserreaktor mit seinem Reaktordruckbehälter und in Fig. 2 Einzelheiten des mit der Erfindung vorgesehenen Rohres zeigt.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the accompanying drawing, that in Fig. 1 a pressurized water reactor with its reactor pressure vessel and in Fig. 2 details of the with shows the tube provided for the invention.
Der Druckwasserreaktor besitzt einen Kern 1, der aus einzelnen Brennelementen 2 in bekannter Weise zusammengesetzt ist. Der Kern 1 wird von einem Reaktordruckbehälter 3 umschlossen. Innerhalb des Druckbehälters ist ein Kernbehälter 4 vorgesehen, der zusammen mit dem Druckbehälter 3 einen Ringraum 6 bildet. Der Ringraum 6 steht mit Stutzen 7 für die kalten Ätränge eines nicht weiter dargestellten Primärkühlkreises und mit der Kern-Unterseite in Verbindung. An der Kernoberseite sind Stutzen 8 für den Anschluß der heißen Stränge mit dem sogenannten oberen Plenum 9 im Inneren des Reaktordruckbehälters 3 verbunden. Deshalb kann das über die Stutzen 7 zugeführte Primärkühlwasser den Kern 1 von unten nach oben durchströmen und als erhitztes Primärkühlwasser über die Stutzen 8 verlassen.The pressurized water reactor has a core 1, which consists of individual fuel assemblies 2 is assembled in a known manner. The core 1 is from a reactor pressure vessel 3 enclosed. Inside the pressure vessel, a core container 4 is provided, which together with the Pressure vessel 3 forms an annular space 6. The annular space 6 does not stand with connection 7 for the cold Ätränge one further illustrated primary cooling circuit and with the core underside in connection. At the top of the core are Nozzle 8 for connecting the hot strands to the so-called upper plenum 9 inside the reactor pressure vessel 3 connected. Therefore, the primary cooling water supplied via the nozzle 7 can move the core 1 from below Flow through the top and leave as heated primary cooling water via the nozzle 8.
Das obere Plenum 9 ist durch eine Deckplatte 37 von dem Deckelraum 38 in einem Deckel 10 getrennt, der mit Schrauben 11 befestigt ist. In dem Deckel 11 sind Stutzen 12 vorgesehen, an denen nicht weiter dargestellte Steuerstabantriebe zum Betätigen von Steuerstäben 13 sitzen. Die Steuerstäbe 13 dienen in bekannter Weise zur Leistungsregelung.The upper plenum 9 is separated by a cover plate 37 from the cover space 38 in a cover 10, which with Screws 11 is attached. In the cover 11 nozzle 12 are provided on which not shown Control rod drives for actuating control rods 13 are seated. The control rods 13 are used in a known manner for power control.
Im Normalfall ist der Reaktordruckbehälter 3 ebenso wie der gesamte in der Zeichnung nicht dargestellte Primärkühlkreis mit Wasser als Kühlmittel gefüllt, das unter einem Druck von zum Beispiel 16O bar bei einer Temperatur von 280 bis 32O°C steht. Im Störfall kann jedoch bei einem Leck im Primärkühlkreis ein Kühlmittelverlust eintreten. Dadurch verringert sich die Kühlmittelmenge im Reaktordruckbehälter 3. Darüber hinaus kommt es zu einem Verdampfen des Kühlmittels, sowie zu einem Aufschäumen, wenn aus dem Reaktorkern 1 aufströmender Dampf die Flüssigkeit durch eine intensive Strömung aufwirbelt.Normally, the reactor pressure vessel 3 is just like the entire primary cooling circuit, not shown in the drawing filled with water as a coolant, which is under a pressure of, for example, 160 bar at a temperature from 280 to 320 ° C. In the event of a malfunction, however, a leak in the primary cooling circuit can result in a loss of coolant enter. This reduces the amount of coolant in the reactor pressure vessel 3. It also occurs an evaporation of the coolant, as well as a foaming when steam flowing out of the reactor core 1 the liquid is stirred up by an intense current.
Dennoch ist es wichtig, daß die Kühlmittelmenge im Reaktordruckbehälter 3 überwacht wird, damit stets mindestens so viel Kühlmittel im Reaktordruckbehälter 3 vorhanden ist, daß die Wärmeabfuhr der Brennelemente 2 sichergestellt ist.However, it is important that the amount of coolant in the reactor pressure vessel 3 is monitored so that there is always at least as much coolant in the reactor pressure vessel 3 is that the heat dissipation of the fuel assemblies 2 is ensured.
Bei der Erfindung ist im oberen Plenum 9 ein vertikal verlaufendes Rohr 15, zum Beispiel mit einem Durchmesser von ca. 70 mm vorgesehen, das annähernd von der oberen Gitterplatte 16 des Kerngerüstes bis an die Deckplatte 37 reicht. Das Rohr 15 steht an seinem oberen Ende über Bohrungen 17 mit dem.oberen Plenum 9 in Verbindung. Das untere Ende 18 ist völlig offen, jedoch ist dort eine Barriere 19 vorgesehen, die eine direkte Strömung in das Rohr verhindert.In the invention, a vertical is in the upper plenum 9 extending pipe 15, for example provided with a diameter of about 70 mm, which is approximately from the The upper grid plate 16 of the core frame extends to the cover plate 37. The tube 15 is at its upper End via holes 17 with the upper plenum 9 in connection. The lower end 18 is completely open, however a barrier 19 is provided there, which prevents direct flow into the pipe.
Bei 20 ist ein Meßgerät für den Flüssigkeitsspiegel an-At 20 there is a measuring device for the liquid level.
- VPA go ρ 9 3 51 DE- VPA go ρ 9 3 51 DE
gedeutet, dessen Meßleitung 21 in Form eines später beschriebenen Schutz- oder Sondenrohres durch eine Durchführung 22 im Deckel 10 nach außen geführt ist. Die Meßleitung 21 führt, wie durch den Pfeil 23 angedeutet sein soll, zu einer Warte, in der der Betrieb des Druckwasserreaktors überwacht und gesteuert wird, sowie zu einer Schutzeinrichtung, die Notkühlmaßnahmen veranlassen kann.interpreted, the measuring line 21 in the form of a protective or probe tube described later through a bushing 22 is guided in the cover 10 to the outside. The measuring line 21 leads, as indicated by the arrow 23 should, to a control room in which the operation of the pressurized water reactor is monitored and controlled, and to a Protective device that can initiate emergency cooling measures.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß das Rohr 15 an seinem unteren Ende 18 mit einer gewölbten Haube 24 überdeckt ist, so daß die Strömungsbarriere 19 gebildet wird. Der Spalt 25 zwischen der Haube 24 und dem Rohrende 18 sollte jedenfalls wesentlich kleiner als der Rohrdurchmesser sein.In Fig. 2 it can be seen that the tube 15 is covered at its lower end 18 with a curved hood 24, so that the flow barrier 19 is formed. The gap 25 between the hood 24 and the pipe end 18 should in any case be much smaller than the pipe diameter.
Die Fig. 2 zeigt ferner, daß das Meßgerät 20 zwei Widerstandsthermometer 27 und 28 umfaßt, die in einem Sondenrohr 29 angeordnet sind. Das eine Widerstandsthermometer 28 enthält eine Heizeinrichtung 30, mit der eine bestimmte Wärmemenge zugeführt wird, zum Beispiel in Form elektrischer Energie über Zuleitungsdrähte 31. Die Abfuhr dieser Wärme bestimmt die Temperaturdifferenz zwischen den Widerstandsthermometern 28 und 29, die mit den Meßdrähten 32 und 33 nach außen gemeldet wird. Da für die Wärmeabfuhr die Dichte des Kühlmittels eine entscheidende Rolle spielt, kann man auf diese Weise feststellen, ob ein absinkender Flüssigkeitsspiegel die Höhe des Meßgerätes 20 erreicht hat oder nicht.Fig. 2 also shows that the measuring device 20 has two resistance thermometers 27 and 28, which are arranged in a probe tube 29. The one resistance thermometer 28 contains a heating device 30 with which a certain amount of heat is supplied, for example in the form of electrical energy via lead wires 31. The dissipation of this heat determines the temperature difference between the resistance thermometers 28 and 29, which is reported to the outside with the measuring wires 32 and 33. There In this way, the density of the coolant plays a decisive role for the dissipation of heat determine whether a falling liquid level has reached the height of the measuring device 20 or not.
,Q Wie die Fig. 2 zeigt, ist das Meßgerät 20 bei der Erfindung gegen unerwünschte Strömungen des Kühlmittels dadurch geschützt, daß die Widerstandsthermometer 27 und 28 mit der Heizeinrichtung 30 nur über kleine Bohrungen 35 nit dem Inneren 36 des Rohres 15 verbunden sind. Außerdem werden durch eine Barriere 39 Strömungen im Inneren 40 des Sondenrohres 29 unterbunden., Q As Fig. 2 shows, the meter 20 is in the invention protected against undesired flows of the coolant in that the resistance thermometer 27 and 28 connected to the heating device 30 only via small bores 35 with the interior 36 of the tube 15 are. In addition, flows in the interior 40 of the probe tube 29 are prevented by a barrier 39.
VPA 80 P 9 3 5 \ OEVPA 80 P 9 3 5 \ OE
Beim Ausführungsbeispiel ist nur ein Meßgerät 20 zur Feststellung des Mindesflüssigkeitsspiegels vorgesehen. Es sitzt an der Stelle, die den für die sichere Wärmeabfuhr gewünschten Flüssigkeitsspiegels entspricht. Deshalb kann zum Beispiel beim Ansprechen des Meßgerätes 20 die Einspeisung von Notkühlmittel veranlaßt werden. In the exemplary embodiment, only one measuring device 20 is provided for determining the minimum liquid level. It sits at the point that corresponds to the liquid level required for safe heat dissipation. Therefore, for example, when the measuring device 20 responds, the supply of emergency coolant can be initiated.
Die Erfindung kann aber auch so verwirklicht werden, daß mehrere Meßgeräte über die Höhe des Rohres 15 verteilt sind. Außerdem können die Meßgeräte aus Sicherheitsgründen redundant angeordnet sein.However, the invention can also be implemented in such a way that several measuring devices are distributed over the height of the pipe 15 are. In addition, the measuring devices can be arranged redundantly for safety reasons.
Die Erfindung kommt für alle Kühlflüssigkeiten in Frage, hei denen der Aggregatzustand in Störfällen sich ändern kann, aber ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel für eine ausreichende Wärmeabfuhr, notwendig ist. Dies gilt allgemein für Behälter, in denen Flüssigkeiten durch aufsteigende Dämpfe oder Gase aufschäumen können und dennoch durch ein in dem Behälter angeordnetes Meßgerät der "kollabierte Flüssigkeitsspiegel" festgestellt werden soll.The invention can be used for all cooling liquids in which the physical state changes in the event of a malfunction can, but a certain fluid level is necessary for adequate heat dissipation. This is generally true for containers in which liquids can foam up due to rising vapors or gases and yet the "collapsed liquid level" was determined by a measuring device arranged in the container shall be.
8 Patentansprüche
2 Figuren8 claims
2 figures
Zusammenfassungsummary
Flüssigkeitsgekühlter KernreaktorLiquid-cooled nuclear reactor
In flüssigkeitsgekühlten Kernreaktoren kann es in Störfällen zu einem Aufschäumen des Kühlmittels kommen, das übliche Messungen des Flüssigkeitsstandes unbrauchbar macht. Andererseits muß sichergestellt sein, daß der Flüssigkeitsspiegel für die Wärmeabfuhr ausreicht. Mit einem vertikalen Rohr (15), das oben und unten offen ist und mindestens ein Meßgerät (20) zur Bestimmung eines Flüssigkeitsspiegels in seinem Inneren aufweist, wird erfindungsgemäß der sogenannte kollabierte Flüssigkeitsspiegel unmittelbar gemessen. Die Erfindung kommt insbesondere für Druckwasserreaktoren in Frage.In liquid-cooled nuclear reactors, the coolant can foam up in the event of an accident, which makes normal level measurements unusable. On the other hand, it must be ensured that the Liquid level is sufficient for heat dissipation. With a vertical tube (15) that is open at the top and bottom and at least one measuring device (20) for determining a liquid level in its interior according to the invention the so-called collapsed liquid level is measured directly. The invention comes in particular for pressurized water reactors in question.
FIG 1FIG 1
Claims (8)
bestimmten, insbesondere für die Wärmeabfuhr mindestens erforderlichen Flüssigkeitsstandes vorgesehen 1st.8. Liquid-cooled nuclear reactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that a measuring device (20) only at the point of one
a certain liquid level that is at least required, in particular for heat dissipation, is provided.
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- 1980-09-04 DE DE19803033374 patent/DE3033374A1/en not_active Withdrawn
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1981
- 1981-08-20 FR FR8116020A patent/FR2489582A1/en active Pending
- 1981-09-01 JP JP56137666A patent/JPS5776495A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5776495A (en) | 1982-05-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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