PRESSURE MAINTAINING DEVICE FOR PRESSURIZED WATER REACTORS

Abstract: 1. Pressuriser system of a pressurised-water reactor installation, with a pressuriser (6) having a water space (7) and a vapour space (8), the water space being connected via a feed line (9) to a primary coolant line ("hot" line) (2) leading from a reactor pressure vessel (1) to a steam generator (3), and the vapour space being connected via a spray line (11) to a primary coolant line ("cold" line) (4) leading from the steam generator to the reactor pressure vessel, the flow rate of the feed line (9) in the direction of the pressuriser (6) being restricted, and a connection (20), which continuously sprays into the vapour space (8), being provided between the "cold" line (4) and the pressuriser (6), characterised in that the excess of primary coolant, present due to the restriction, is at least partially passed into the vapour space of the pressuriser via the spray line (11) leading away from the "cold" line (4), that the spray line (11) comprises several part legs (11a, 11b, 11c) of different cross-sections, that each of these part legs (11a, 11b, 11c) is provided with a valve (12, 13, 14) which is controllable as a function of the pressure prevailing in the "hot" line (2), and that the part legs are continued again as a common spray line (11) before the pressuriser (6) is reached.

Description: Druckhaltesystem einer Druckwasserreaktoranlage Die Erfindung betrifft ein Druckhaltesystem einer Druckwasserreaktoranlage mit einem Druckhalter, der einen Wasser und einen Dampfraum aufweist, wobei der Wasserraum mit einer von einem Reaktordruckbehälter zu einem Dampferzeuger führenden Primärkühlmittelleitung ("heiBe" Leitung) über eine Einspeiseleitung und der Dampfraum mit einer vom Dampferzeuger zum Reaktordruckbehälter führenden Primärkühlmittelleitung ("kalte" Leitung) über wenigstens eine Sprühleitung verbunden ist. Ein derartiges Druckhaltesystem ist aus dem Buch "VGB- Kernkraftwerksseminar 19701?, Seite 25 bekannt. Bei einem solchen Druckhaltesystem ist bei Druckanstiegstransienten die in den Dampfraum eingesprühte Kühimittelmenge verhältnismässig klein gegenüber der über die Einspeiseleitung in den Wasserraum gedrückten Kühlmittelmenge. Daher reicht die Dampfkondensationskapazität der eingesprühten Menge nicht aus um die in den Wasserraum gedrückte Menge ohne nennenswerten Druckanstieg im Druckhalter aufnehmen zu können. Die Erfindung macht sich daher zur Aufgabe ein ver bessertesDruckhaltesystem anzugeben mit dem der Druckanstieg im Druckhalter bei Druckanstiegstransienten im Primärsystem verringert werden kann. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch, dass die Durchflussmenge der Einspeiseleitung in Richtung Druckhalter gedrosselt ist, dass der dadurch vorhandene Überschuss an Primärkühlmittel der von der "kalten" Leitung wegführenden Sprühleitung zugeführt wird, dass die Sprühleitung in einem Teilbereich ihres Verlaufs mehrsträngig ausgebildet ist, dass die dadurch entstehenden Teilstränge mit einem Ventil versehen sind und dass die Teilstränge vor Erreichen des Druckhalters wieder als eine gemeinsame Sprühleitung fortgeführt sind. Die von der "kalten" Leitung wegführende Sprühleitung übernimmt somit einen Teil des Volumenausgleichs der seither vollkommen von der in den Wasserraum des Druckhalters führenden Einspeiseleitung vorgenommen wurde. Abhängig vom Primärdruck wird das Kühlmittel von der ¯kalten" Leitung über einen oder mehrere Teilstränge, die einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, in den Dampfraum des Druckhalters geleitet. Vorzugsweise werden die Ventile des Sprühsystems in Abhängigkeit des in der "heissen" Leitung herrschenden Druckes engesteuert. Diese Art der Ansteuerung ist deshalb günstig, weil der Primärsystemdruck wegen des Durchflusswiderstandes in der Einspeiseleitung des Druckhalters bei Druckanstiegstransienten schneller steigt als der Druck im Druckhalter. Gemäss einer besonderen Ausgestaltung des Druckhaltesystems sind die Ventile des Sprühsystems als Sicherheitsventile ausgebildet. Dadurch wird ein unerwünschtes Nichtöffnen der Ventile und somit ein unzulässiger Druckanstieg im Primärsystem vermieden. Die Durchflussmenge der Einspeiseleitung ist derart eingestellt, dass der über das Sprühsystem in den Druckhalter eingesprühte Anteil so viel Dampf kondensiert, dass der noch über die Einspeiseleitung in den Druckhalter gelangende Anteil ohne Druckanstieg aufgenommen wird. Eine vorteilhafte Ausbildung des Druckhaltesystems sieht vor, dass eine Sprühleitung saugseitig und eine Sprühleitung druckseitig einer Primärkühlmittelpumpe von der ¯kalten" Leitung weggeführt ist, dass in. der saugseitig weggeführten Sprühleitung eine Rückschlagklappe vorgesehen ist und dass die druckseitig weggeführte Sprühleitung in Durchflussrichtung gesehen hinter der Rückschlagklappe in die saugseitig weggeführte Sprühleitung eingebunden ist. Eine derartige Ausbildung erfordert keine Ventile in den Sprühleitungen. Bei Druckanstiegstransienten, bei denen der Druck auf der Saugseite der Hauptkühlmittelpumpe über den Druck im Druckhalter ansteigt, öffnet die in der saugseitig weggeführten Sprühleitung angeordneten Rückschlagklappe. Gemäss einer weiteren Ausbildung wird vorgeschlagen, dass zwischen der saug- und der druckseitig weggeführten Sprühleitung eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, die zwischen der Einmündung der Sprühleitung und der Rückschlagklappe in die saugseitig weggeführte Sprühleitung eingebunden ist und dass in die Verbindungsleitung ein vom Druck des in der ¯heissen" Leitung strömenden Mediums gesteuertes Ventil eingebaut ist. Mit dieser Variante ist eine Feinregulierung der Druckverhältnisse im Druckhalter bei geschlossener Rückschlagklappe möglich. Anhand der schematischen Zeichnungen Fig. 1-4 werden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Druckhaltesystems beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 das Primärsystem einer Druckwasserreaktoranlage mit einem in grösserem Massstab dargestellten Druck halter und Fig. 2-4 das Primärsystem nach Fig. 1 mit verschiedenen Varianten des Druckhaltersprühsystems. Ein als Primärkühlmittel dienendes Wasser durchströmt den Reaktordruckbehälter 1 und verlässt diesen über eine---"heisse" Leitung 2 bezeichnete Primärkühlmittelleitung. Nachdem das Primärkühlmittel unter Abgabe eines Teils seiner Wärme einen Dampferzeuger 3 durchströmt hat, gelangt es über eine nunmehr als kalte Leitung 4 bezeichnete Primärkühlmittelleitung unter Zwischenschaltung einer Primärkühlmittelpumpe 5 wieder zum Reaktordruckbehälter 1. Obwohl eine Druckwasserreaktoranlage mehrere solcher Primärkreisschleifen aufweist, ist aus Gründen der besseren Übersicht nur eine Schleife dargestellt. Ein heizbarer Druckhalter 6, der einen Wasser-7 und einen Dampfraum 8 aufweist, ist über eine in den Wasserraum 7 mündende Einspeiseleitung 9 mit der "heissen" Leitung 2 verbunden. Die Einspeiseleitung ist mit einer durchbohrten Rückschlagklappe 10 versehen, die derart ausgebildet ist, dass der Durchfluss von der "heissen Leitung 2 zum Druckhalter 6 gedrosselt ist, eine Durchflussbehinderung vom Druckhalter zur ¯heissen" Leitung Jedoch nicht auftritt. Der durch die Drosselung anstehende Überschuss an Primärkühlmittelvolumen wird zwangsläufig über die Sprühleitung 11 in den Dampfraum 8 des Druckhalters eingespeist. Dabei ist der Durchflusswiderstand derart eingestellt, dass die über das Sprühsystem in den Druckhalter gelangende Menge so viel Dampf kondensiert, dass das noch über die Einspeiseleitung 9 in den Druckhalter 6 gelangende Volumen ohne Druckanstieg aufgenommen wird. Berechnungen haben ergeben, dass zur Erreichung des Zieles durch die Drosselung ca. zwei Drittel des normalerweise über die Einspeiseleitung in den Wasserraum gelangenden Volumens über das Sprühsystem in den Druckhalter eingespeist wird. Um sicherzustellen, dass nur die aufgrund des im Primärsystem herrschenden Druckes erforderliche Menge in den Dampfraum 8 eingesprüht wird, wird gemäss Fig. 1 die Sprühleitung 11 in einem Teilbereich ihres Verlaufs in Teilsträngen 11a, b und c ausgebildet. Dabei sind die Durchmesser der Teilstränge und die Ansprechdrücke der darin vorgesehenen Ventile 12, 13, 14 gestaffelt. Vor Erreichen des Druckhalters sind die Teilstränge wieder als eine gemeinsame Sprühleitung 11 fortgeführt. Der Teilstrang 11b weist einen geringeren Durchflussquerschnitt auf als der Teilstrang 11a und der Teilstrang 11c einen geringeren Durchflussquerschnitt als der Teilstrang leib. Den Ventilen 12, 13, 14 sind Druckgrenzwerte 17, 18, 19 des Primärsystems und zwar an einer Stelle der heissen" Leitung 2, die in Durchflussrichtung gesehen hinter dem Abzweig der Einspeiseleitung 9 liegt, zugeordnet. Sie sind in Abhängigkeit des Durchflussquerschnitts der ihnen zugeordneten Leitungen auf unterschiedliche Grenzwerte eingestellt und sprechen daher bei verschiedenen Drücken an, so dass eine optimale Sprühung erfolgt. Die dritte Bypassleitung 20 besitzt kein Ventil und dient als Dauersprühleitung gemäss dem Stand der Technik. Nach der in Fig. 2 dargestellten Ausbildung ist die Drosselstelle der Einspeiseleitung 9 als Venturirohr 21 ausgebildet. Die Ventile in den Teilsträngen 11a, 11b und 11c sind als Sicherheitsventile 12a, 13a, 14a ausgebildet. Sie sind über Druckmessungen 17, 18, 19 mit dem Primärsystem verbunden und sprechen bei gestaffelten Ansprechdrücken an. Durch die Verwendung von Sicherheitsventilen wird ein Nichtansprechen der Ventile im Anforderungsfall vermieden. Gemäss Fig. 3 zweigt die Sprühleitung 11 saugseitig der Primärkühlmittelpumpe 5 und die als Dauersprühleitung dienende Sprühleitung 22 druckseitig derselben von der ¯kalten" Leitung 4 ab. In die Sprühleitung 11 ist eine in Durghfluss- richtung öffnende Rückschlagklappe 23 eingebaut. Steigt bei Drucktransienten der Druck auf der Saugseite der PrimärkUhi- mittelpumpe 5 über den Druck im Druckhalter 6,so erfolgt somit ohne Zwischenschaltung von Ventilen eine selbsttätige (passive) Einsatzsteuerung des Sprühsystems. Nach der in Fig. 4 dargestellten Ausführung führt von der druckseitig weggeführten als Dauersprühleitung ausgebildeten Sprühleitung 22 eine Verbindungsleitung 24 zur saugseitig weggeführten Sprühleitung 11. Die Verbindungsleitung 24 ist zwischen der Rückschlagklappe 23 und der Einmündungsstelle der Sprühleitung 22 in die Sprühleitung 11 eingebunden. Das druckabhängig gesteuerte Ventil 25 ist durch die Druckmessung 26 mit dem Primärsystem verbunden. Der Ansprechdruck des Ventils ist so eingestellt, dass es bei geschlossener Rückschlagklappe 23 eine Feinregulierung der Druckhaltersprühung ermöglicht. Durch das vorgeschlagene Druckhaltesystem wird eine optimale Druckhaltersprühung erzielt, da durch eine teilweise Über - nahme der Volumenausgleichsfunktion der in den Wasserraum 7 mündenden Einspeiseleitung 9 zu einer Verringerung des Druckaufbaues im Druckhalter 6 bei Druckanstiegstransienten beiträgt.

Claims: Patentansprüche 1. Druckhaltesystem einer Druckwasserreaktoranlage mit einem Druckhalter (6), der einen Wasser-(7) und einen Dampfraum (8) aufweist, wobei der Wasserraum mit einer von einem Reaktor druckbehälter (1) zu einem Dampferzeuger (3) führenden Primärkühlmittelleitung (¯heisse" Leitung) (2) über eine Einspeiseleitung (9) und der Dampfraum mit einer vom Dampf erzeuger zum Reaktordruckbehälter führenden Primärkühl mittelleitung (kalte Leitung) (4) über wenigstens eine Sprühleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge der Einspeiseleitung (9) in Richtung Druckhalter (6) gedrosselt ist, dass der dadurch vorhandene ueberschuss an Primärkühlmittel der von der "kalten" Leitung (4) wegführenden Sprühleitung (11) zugeführt wird, dass die Sprühleitung (11) in einem Teilbereich ihres Verlaufs mehrsträngig ausgebildet ist, dass die dadurch entstehenden Teilstränge (11a, 11b, 11c) mit einem Ventil (12, 13, 14) versehen sind und dass die Teilstränge vor Erreichen des Druckhalters (6) wieder als eine gemeinsame Sprühleitung (11) fortgeführt ist. 2. Druckhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (13, 14, 15) in Abhängigkeit des in der "heissen" Leitung (2) herrschenden Druckes gesteuert sind. 3. Druckhaltesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ventile (12, 13, 14) als Sicherheits ventile (12a, 13a, 14a) ausgebildet sind. 4. Druckhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge der Einspeiseleitung (9) derart eingestellt ist, dass der über das Sprühsystem in den Druckhalter eingesprühte Anteil so viel Dampf kondensiert, dass der noch über die Einspeiseleitung in den Druckhalter gelangende Anteil ohne Druckanstieg aufgenommen wird. 5. Druckhaltesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sprühleitung (11) saugseitig und eine Sprüh leitung (22) druckseitig einer Primärkühlmittelpumpe (5) von der "kalten" Leitung (4) weggeführt ist, dass in der saugseitig weggeführten Sprühleitung (11) eine Rückschlag- klappe (23) vorgesehen ist und dass die druckseitig weg geführte Sprühleitung (22) in Durchflussrichtung gesehen hinter der Rückschlagklappe in die saugseitig weggeführte Sprühleitung (11) eingebunden ist. 6. Druckhaltesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der saug- und der druckseitig weggeführten Sprühleitung (11, 22) eine Verbindungsleitung (24) vor gesehen ist, die zwischen der Einmündung der Sprühleitung (22) in den Druckhalter und der Rückschlagklappe (23) in die saugseitig weggeführte Sprühleitung (11) eingebunden ist, und dass in die Verbindungsleitung (24) ein vom Druck des in der ¯heissen" Leitung strömenden Mediums gesteuertes Ventil (25) eingebaut ist.

Inventors: SANDER, MICHAEL, DIPL.-ING./DR. ING.
Applicants: BROWN BOVERI REAKTOR GMBH
Application year: 1982
Main classification: G21C1
IPC codes: G21C1