DE3323083A1

DE3323083A1 - Siedewasserreaktor

Info

Publication number: DE3323083A1
Application number: DE19833323083
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8757 Karlstein Seeliger
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-06-27
Filing date: 1983-06-27
Publication date: 1985-01-03

Description

Siedewasserreaktor
Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem Reaktorkern und einem diesen mit Abstand einschließenden Reaktordruckbehälter und mit Kühlmittelumwälzung durch eine Pumpe im Ringraum zwischen dem Reaktorkern und dem Reaktordruckbehälter, die an einer horizontalen Trennwand sitzt.
Siedewasserreaktoren der oben genannten Art sind zum Beispiel in dem Buch "VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970", Seiten 78 und 79 beschrieben. Dabei sind die verschiedenen Anordnungen und Ausbildungen der Pumpe schematisch gegenübergestellt, nämlich externe Pumpen, interne Strahlpumpen und interne Motorpumpen.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Störanfälligkeit solcher Siedewasserreaktoren zu verbessern, denn die durch die Pumpe hervorgerufene Umwälzung zur Abfuhr der Wärme aus dem Reaktorkern ist durch die Trennwand erschwert, wenn die Pumpe ausfällt. Außerdem soll eine möglichst einfache Bauweise des Reaktors erreicht werden, weil ein solcher Siedewasserreaktor insbesondere für den Export in Entwicklungsländer ohne komplexe und empfindliche Kernkraftwerkskomponenten auskommen soll.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Trennwand mindestens ein Ventil angeordnet ist, das eine zur Pumpe strömungstechnisch parallel liegende Öffnung verschließt, solange die Pumpe arbeitet. Damit wird eine Möglichkeit für einen verstärkten Naturumlauf geschaffen, der bei einem Ausfall der Pumpe noch eine ausreichende Notkühlung gewährleistet. Der durch die Trennwand gegebene Strömungswiderstand wird nämlich durch das als Rückschlagorgan wirkende Ventil verringert.
Die Leistungsdichte im Kern kann somit entsprechend den kernphysikalischen Möglichkeiten, nämlich gemäß der Neutronenflußverteilung und der maximalen linearen Stableistung gewählt werden, weil sie nicht mehr durch das transiente thermohydraulische Verhalten beim Pumpenausfall begrenzt ist. Das Ventil kann bei Ausfall der Pumpe selbsttätig öffnen, weil sich dann die Druckverhältnisse an der Trennwand ändern.
Zu diesem Zweck kann es so ausgebildet sein, daß es durch den Arbeitsdruck der Pumpe geschlossen ist. Es ist aber im Prinzip auch möglich, das Arbeiten der Pumpe oder ihres Antriebsmotors meßtechnisch zu erfassen und zur Steuerung des Ventils heranzuziehen.
Bei Siedewasserreaktoren mit einer Strahlpumpe kann das Ventil durch den Treibdruck der Strahlpumpe geschlossen werden. Dabei erhält man eine besonders günstige Ausführung des Siedewasserreaktors, wenn der Treibdruck der Strahlpumpe durch eine Speisewasserpumpe erzeugt wird. Diese kostengünstige Ausbildung eines Siedewasserreaktors wäre ohne das erfindungsgemäße Ventil kaum möglich, weil das Auslaufverhalten der Speisewasserpumpe wegen des erforderlichen hohen Förderdruckes sehr kurz ist. Ohne zusätzliche Öffnung in der Trennwand entstünde damit die Gefahr eines Brennstoffschadens infolge kurzzeitiger Uberhitzung der Brennstabhüllen durch partielles Auftreten von Filmverdampfung.
Das Ventil kann einen eigenen Steuerkolben zur Betäti- gung durch den Pumpendruck aufweisen. Es ist aber auch denkbar, daß man das Verschlußorgan des Ventils selbst als Kolben wirken läßt. Jedoch ist der erste Fall besser und vor allen Dingen schneller steuerbar, da man die Betätigungskräfte unabhängig vom Durchlaßquerschnitt des Ventils gestalten kann.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausftihrungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Siedewasserreaktor nach der Erfindung in einer vereinfachten Darstellung als Vertikalschnitt. Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Ringraum mit einer Pumpe und einem parallel liegenden Ventil. In Fig. 5 ist ein Ventil in größerem Maßstab in einem Vertikalschnitt dargestellt.
Der Siedewasserreaktor 1 nach Fig. 1 besitzt einen Reaktorkern 2, der in der Achse des zylindrischen Reaktordruckbehälters 3 untergebracht ist. Der Kern 2 wird von einem Kernmantel 4 umschlossen. Dieser bildet mit der zylindrischen Wand 5 des Reaktordruckbehälters einen Ringraum 6.
Der Reaktordruckbehälter 3 ist mit einem Deckel 10 verschlossen. Unterhalb des Deckels ist eine Frischdampfleitung 11 angebracht, die zu einer nicht dargestellten Turbine führt. Von dem der Turbine nachgeschalteten, ebenfalls nicht dargestellten Kondensator führt eine Speisewasserleitung 12 mit einer Speisewasserpumpe 13 in den Reaktordruckbehälter 3.
Das Speisewasser dient als Treibmittel für eine Strahlpumpe 15, die in einer horizontalen Trennwand 16 im Ringraum 6 angeordnet ist. Die Trennwand 16 ist eine ebene Platte. Sie könnte aber auch konisch gestaltet sein. Die Strahlpumpe 15 umfaßt einen Diffusor 18, einen Mischraum 19, eine Fangdüse 20 und eine Treibdüse 21, die an die Speisewasserleitung 12 angeschlossen ist.
In der Trennwand 16 ist strömungstechnisch parallel zur Pumpe 15 ein Rückschlagorgan 24 angeordnet. Es umfaßt in der vereinfachten Darstellung der Fig. 1 ein Gehäuse 25 und ein bewegliches Ventilglied 26, das eine Öffnung 27 im Gehäuse verschlossen hält, solange die Pumpe 15 arbeitet. Deshalb kann unterhalb der Trennwand 16 ein Uberdruck aufgebaut werden, der das im Reaktordruckbehälter 3 bis zum Spiegel 28 stehende Kühlwasser in Richtung der Pfeile 29 durch den Kern 2 drückt. Fällt dagegen die Pumpe 15 aus, so öffnet das Rückschlagventil 24. Durch die Öffnung 27 ist dann die von der Trennwand 16 ausgehende Behinderung der natürlichen Kühlmittel strömung verringert, die durch die Kaminwirkung des Kernbehälters 4 zustande kommt und als Naturumlauf bezeichnet wird.
In Fig. 2 ist zu sehen, daß das bewegliche Ventilglied 26 ein Ventilteller ist, der durch eine Kolbenstange 30 mit einem Antriebskolben 31 verbunden ist.
Der Antriebskolben 31 sitzt in einem Zylinder 32, dessen Unterseite über eine Leitung 33 mit der Speisewasserleitung 12 verbunden ist. Deshalb sorgt der Druck in der Speisewasserleitung 12, der von der Förderpumpe 13 aufgebracht wird, für eine Haltekraft, die den Ventilteller 26 in der gezeichneten Schließstellung hält. Fällt dagegen die Speisewasserpumpe 13 aus, so fällt der Ventilteller 26 unter der Einwirkung seines Eigengewichts in die bei 26' dargestellte strich- punktierte Lage. Damit wird die Öffnung 27 freigegeben, so daß sich ein Durchfluß in Richtung der gestrichelt gezeichneten Pfeile 35 einstellt.
In Fig. 3 ist zu sehen, daß das Gehäuse 25 unten mit einem Flansch 36 endet, der mit Schrauben 37 auf die Trennwand 16 gedrückt werden kann, in der ein entsprechender Ausschnitt vorgesehen ist.
An der Oberseite des Gehäuses 25 sind Schrauben 40 angeordnet, die als Stehbolzen für die Befestigung des Zylinders 32 sorgen. Der Zylinder 32 ist mit einem Sensor 41 zur magnetischen Feststellung der Lage des Antriebskolbens 31 versehen, so daß über eine Leitung 43 eine Stellungsmeldung geliefert wird. In der Zylinderwand können Bohrungen 44 vorgesehen sein. Sie bestimmen mit ihrer Durchlaßfläche im Verhältnis zu dem Querschnitt der Leitung 33 den Druck unter dem Kolben 31 und damit die Schnelligkeit des Abfalls des Ventiltellers 26 nach dem Ausfall der Speisewasserpumpe 13.
Beim Ausführungsbeispiel wurde der Einfachheit halber ein Siedewasserreaktor beschrieben, in dessen Trennwand 16 eine Pumpe 15 und ein Ventil 24 als Rückschlagorgan vorgesehen sind. Die Erfindung ist aber auch so vorteilhaft zu verwirklichen, daß mehrere Ventile 24 parallel zu gegebenenfalls mehreren Pumpen 15 vorgesehen sind. Die Pumpen 15 müssen auch nicht in der dargestellten Form einer Strahlpumpe ausgebildet sein.
Vielmehr kann die mit der Erfindung erreicht Verbesserung des Naturumlaufs die Ausfallsicherheit auch dann steigern, wenn motorisch betriebene Pumpen an der Trennwand sitzen.
5 Patentansprüche 3 Figuren - Leerseite -

Claims

PatentansPruche Ol Siedewasserreaktor mit einem Reaktorkern und einem diesen mit Abstand einschließenden Reaktordruckbehälter und mit Kuhlmittelumwälzung durch eine Pumpe im Ringraum zwischen dem Reaktorkern und dem Reaktordruckbehälter, die in einer horizontalen Trennwand sitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an der Trennwand (16) mindestens ein Ventil (24) angeordnet ist, das eine zur Pumpe (15) strömungstechnisch parallel liegende Öffnung (27) verschließt, solange die Pumpe (15) arbeitet.
2. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ventil (24) durch den Arbeitsdruck der Pumpe (15) geschlossen wird.
3. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Strahlpumpe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ventil (24) durch den Treibdruck der Strahlpumpe (ins) geschlossen wird.
4. Siedewasserreaktor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Treibdruck der Strahlpumpe (15) durch eine Speisewasserpumpe (13) erzeugt wird.
5. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ventil (24) einen Steuerkolben (31) zur Betätigung durch den Pumpendruck aufweist.