203816. lajstromszámú szabadalom • Passzív-automatikus áramlásgátlóval rendelkező berendezés a melegági vízzsák megszüntetésére nyomottvizes atomerőművek primerkörében
1 HU 203 816 B 2 A találmány tárgya olyan passzív automatikusan működő áramlásgátló elem(ekk)el ellátott csővezeték, amely egyes nyomott vizes atomerőmüvek primer köreinek melegágában meglévő mélypontról a főkeringető szivattyú leállásával járó üzemzavari állapotban vizet vezet át a hidegágba, ugyanakkor a primer köri áramlás üzemszerű állapotában a vízátvezetést gyakorlatilag elhanyagolható, minimális értéken tartja. A passzív automatikus működés azt jelenti, hogy a találmány szerinti áramlásgátló elemek sem a vezérlésükhöz, sem a működtetésükhöz külső - primer körön kívüli - impulzust, vezérlőjelet és segédenergiát nem igényelnek. A találmány célszerűen alkalmazható minden olyan nyomott vizes atomerőmű primer körében, ahol egyéb tervezési szempontok miatt a melegági főcsővezeték vonalvezetése helyi vízzár (vízzsák) kialakulását teszi lehetővé. A találmány alkalmazásával biztonságosan elkerülhetőek olyan súlyosabb üzemzavari állapotok, elsősorban kisebb csőtörések esetén, amelyek különben esetleg az atomreaktorokban alkalmazott fűtőelemek károsodásához is vezethetnek. Ismeretes, hogy nyomott vizes atomerőművekben a reaktortartályban elhelyezkedő atomreaktorban fejlődő hő elvezetését általában 1-6 számú ún. primer hűtőkör (primer kör) végzi el. A reaktortartályhoz csatlakozik a prím« kör első eleme, a melegágnak nevezett csővezeték, mely a reaktorban felmelegltett nagynyomású primer forró vizet (vizet) a gőzfejlesztőbe vezeti. A primer forró víz ott lehűl, hőjét a szekunder munkaközegnek, célszerűen alacsonyabb nyomású vízi gőz közegnek adja át. A lehűlt forró vizet a primer kör további eleme, a hidegágnak nevezett csővezeték visszavezeti a reaktortartály ún. gyűrűkamra részébe, amely általában gyűrű alakban veszi körül a tulajdonképpeni atomreaktort tartalmazó belső hengert A gyűrűkamrában a hidegebb primer víz általában lefelé áramlik, a reaktortartály aljában irányt változtat majd az atomreaktoron keresztül felfelé haladva felmelegszik. A primer víz mozgásban tartásáról általában a primer körök hidegágaiban elhelyezkedő primer köri főkeringető szivattyúk gondoskodnak. Az ún. csőtöréses üzemzavar esetén a primer kör elveszíti hermetikusságát, a primer víz megkezdi kifolyását a primer hűtőkörökből és a reaktortartályból. A balesetelhárítási automatika megállítja az atomhasadásból származó hőfejlődést, de nem állítható le a radioaktív hasadási termékek bomlása és az ebből keletkező ún. maradványhő fejlődése, mely az atomreaktor fűtőelemeit tovább melegíti. Pl. egy 1375 MW hőteljesítményű atomreaktor leállítása után ez a hőfejlődés mintegy 100 MW-ra tehető és csak lassan csökken 10 MW alá. Ez a nagy hőteljesítmény megolvasztaná az atomreaktor fűtőelemeit ha azok tartósan szárazra kerülnének. Ennek megakadályozásáról a szükséghűtő rendszerek gondoskodnak, melyek hideg vizet adagolnak a reaktortartály különböző részeibe. Cél, hogy a beadagolt víz lehetőleg egyenletesen és állandóan elborítsa a fűtőelemeket. Kisebb csőtörések esetén a reaktortartályban és a primer körökben lévő primer víz csak lassan folyik ki, így a rendszer teljes térfogatának magasan fekvő részeit telített vízgőz tölti ki. Az atomreaktor éppen ezért alacsonyan van elhelyezve a reaktortartályban, így vízzel való elárasztása általában biztosított Vannak azonban olyan atomerőmű típusok és primer köri elrendezések, melyeknél egyes üzemzavari esetekben a dinamikus és hidrosztatikus nyomásviszonyok eredményeként ez a feltétel nem teljesül és a reaktortartály felső részében lévő telített gőz nyomása az atomreaktorban lévő víz szintjét lesüllyesztheti mikor is a fűtőelemek elárasztása részben vagy teljesen megszűnhet. Fontos tehát olyan megoldások keresése, melyek biztosítják a maradék primer víznek és a szükséghűtő rendszerek hideg vizének egyenletes eloszlását a reaktortartály alsó felében és így egyidejűleg az atomreaktor vízzel való fedettségének elérését Az említett cél elérése eddig alkalmazott megoldásokat a kővetkezőkben ismertetjük. Egyes reaktor típusoknál ismeretes az a megoldás, amikor a reaktortartályban, a gyűrűkamrát az atomreaktortól elválasztó belső henger felső részén visszacsapó szelepeket és/vagy csappantyúkat építenek be. Ezekben az atomreaktorokban a mindenkori nyomásviszonyok olyanok, hogy üzemi körülmények között e szerkezetek zárva vannak, míg üzemzavari helyzetben kinyitnak a telített gőz nyomásának hatására és ily módon a telített gőz kiáramolhat a gyűrűkamra és a hidegágak felé. A gőzpárna nyomása lecsökken és az atomreaktorban lévő víz tükrét nem nyomja le a fűtőelemek szintje alá. A megoldás előnyei nyilvánvalóak, egyetemleges alkalmazásáról és már működő atomreaktoroknál az utólagos beszerelésről mégsem lehet szó, mert egyrészről mozgatható alkatrész bevitelét kívánja meg a fűtőelemek közelében, amire egyes reaktor típusoknál esetleg hely sincs, másrészről a már működő atomreaktorok esetén a belső henger felaktiválódott, sugárzást bocsát ki, az utólagos létesítés rendkívül bonyolult Az említett cél elérésére ismeretes továbbá olyan megoldás is, mely a melegági és hidegági csővezetékeknek a függőleges síkban megfelelő vonalvezetésén alapszik. Amennyiben a melegág csak olyan csőszakaszokból áll, melyek a reaktortartályból a gőzfejlesztőig folyamatosan emelkednek, de legalább is vízszintesek, akkor a melegágban lévő maradék primer víz teljes egészében, a gőzfejlesztőben lévő maradék primer víz pedig legalább is részben az atomreaktorba folyik vissza még azelőtt, mielőtt a reaktortartály felső részében felhalmozódó telített gőz nyomása az atomreaktorban lévő víz tükrét nem kívánatos mértékben lenyomná. Amennyiben a hidegág is megfelel a fenti geometriai kritériumnak a maradék primer víz és a gőzfejlesztő maradék vize is a reaktortartályba folyhat vissza és növelheti a víztükör szintjét az atomreaktor fölött. Jól lehet ezt a megoldást is számos atomerőműnél alkalmazzák és a műszaki probléma teljes értékű megoldását jelenti, mégsem alkalmazható univerzálisan, mert a primer köri főkeringető szivattyú és valamennyi primer köri szerelvény olyan szerkezeti kialakítását igényli, amely nem töri meg a meleg- és a hidegágak függőleges irányú emelkedésének előbb leírt folyamatosságát. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
