CS270966B1

CS270966B1 - Device for vver 1000 steam generator's water and surface blowdown sampling

Info

Publication number: CS270966B1
Application number: CS8710017A
Authority: CS
Inventors: Josef Straka; Oldrich Ing Csc Matal; Zdenek Ing Tomas; Josef Konarik
Original assignee: Josef Straka; Matal Oldrich; Tomas Zdenek; Josef Konarik
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1990-08-14
Also published as: CS1001787A1

Abstract

The purpose of the projected equipment is to achieve the possibility of determining the real local admixture concentrations of the boiler water in operation. This purpose is achieved in a way that a through-socket (2) made on the pressure tank (1) of the steam generator is closed by a bottom (4), provided from its internal side with a carrying pipe (8) to which at least by one grip (9), no less than one pipeline (7) of the water sampling is attached to. At the same time the steam generator axis is situated in the central vertical gap (16) of a tube bundle (12) and the carrying pipe (8) goes through this central vertical gap (16) above the top series level of the tube bundle (12), and between the through-socket (2) and the bottom (4), a T-piece (3) is inserted to a branch of which a blow-down pipeline (6) is connected. The equipment is applicable primarily in the field of the nuclear energy industry.<IMAGE>

Description

** ‘' Účelem navrhovaného zařízení je dosažení možnosti stanovení za provozu skutečných lokálních koncentrací příměsí v kotlové vodě. Tohoto účelu se dosáhne tak, že průchozí nátrubek (2) vytvořený na tlakové nádobě (1) parního generátoru je uzavřen dnem (4) opatřeným z jeho vnitřní strany nosnou trubkou (8), k níž je alespoň jednou úchytkou (9) připevněno alespoň jedno potrubí (7) odběru vzorků vody. Osa parního generátoru leží přitom v rovině centrální vertikální mezery (16) svazku trubek (12) a nosná trubka (8) prochází touto centrální vertikální mezerou (16) nad úroveň horní řady’svazku trubek (12), přičemž mezi nátrubek (2) a dno (4) je vložen T-kus (3), na jehož odbočku je napojeno potrubí (6) odluhu. Zařízení je možno využít především v jaderné energetice.** The purpose of the proposed device is to achieve the possibility of determining during operation the actual local concentrations of impurities in the boiler water. To achieve this, the through-pipe (2) formed on the pressure vessel (1) of the steam generator is closed by a bottom (4) provided on its inside with a support tube (8) to which at least one clamp (9) is attached at least one water sampling pipes (7). The axis of the steam generator lies in the plane of the central vertical gap (16) of the tube bundle (12) and the support tube (8) passes through this central vertical gap (16) above the level of the upper row of the tube bundle (12). the bottom (4) is fitted with a T-piece (3), to the branch of which the blow-off pipe (6) is connected. The equipment can be used primarily in nuclear power.

270966 81270966 81

OBR. 1.GIANT. 1.

Vynález se týká zařízení na odběr vzorků vody a odluhu parního generátoru VVER 1000.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for sampling water and blowing off a VVER 1000 steam generator.

Za provozu parních generátorů typu VVER je kladen zvláštní důraz na dodržování složení napájecí vody a sekundární vody uvnitř, v mezitrubkovém prostoru, tzv. kotlové vody. V případě složení kotlové vody se vychází z chemických rozborů vzorků odebíraných z potrubí odluhu parního generátoru. Odluhové potrubí vody však ústí do vnitřního prostoru tlakové nádoby ležatých parních generátorů VVER jen v úrovni vnitřního povrchu nádoby a je situováno na její pomyslné spodní axiální površce. Ústí odluhových trubek je tudíž provedeno v nejnižším místě ležaté nádoby, pod svazkem teplosměnných trubek. К odluhu se pak odebírá kotlová voda z míst, kde se neuskutečňuje prostup tepla z primární do sekundární vody, tedy z míst s minimální až žádnou generací vodní páry a z míst s nízkým zahuštěním vody nežádoucími příměsemi. Výsledky měření, prováděných na parních generátorech VVER 440 však ukázaly, že koncentrace nežádoucích příměsí, jako jsou chloridy, soli, železo apod., není stejná v celém objemu vodní náplně na sekundární straně a v určitých prostorech je několikanásobně vyšší než ve spodní části nádoby v oblasti ústí odluhových potrubí. Vztah mezi nejvyššími koncentracemi příměsí v kotlové vodě a mezi velikostí odluhu a příměsemi v odluhové vodě není až dosud znám a hlavním konstruktérem nebyl až dosud udán. Z toho však vyplývají vážné důsledky a nedostatky současného stavu. Kvalita kotlové vody a tím i dodržování provozních předpisů, je hodnocena z výsledků rozboru vzorků vody odebíraných z odluhových potrubí ústících mimo chemicky exponovaná místa trubkového svazku parního generátoru. Přitom míra této expozice se odvozuje z hodnot nižších, než jsou trvale skutečné nejvyšší hodnoty. Potom je parní generátor provozován s lokálními koncentracemi příměsí v kotlové vodě trvale vyššími, než jsou projektované, což má zásadní vliv na jeho životnost .During the operation of VVER steam generators, special emphasis is placed on maintaining the composition of feed water and secondary water inside, in the inter-pipe space, the so-called boiler water. In the case of boiler water composition, chemical analyzes of samples taken from the steam generator blowdown piping are used. However, the water discharge pipe only enters the interior of the pressure vessel of the horizontal VVER steam generators at the level of the vessel inner surface and is situated on its notional lower axial surface. The mouth of the blow-off tubes is therefore provided at the lowest point of the lying vessel, below the bundle of heat-exchange tubes. Boiler water is then taken from the places where no heat transfer from primary to secondary water takes place, ie from places with minimal to no generation of water vapor and from places with low concentration of water by undesirable admixtures. However, the results of measurements performed on VVER 440 steam generators have shown that the concentration of unwanted impurities such as chlorides, salts, iron, etc. is not the same across the secondary water volume and is several times higher in certain areas than in the lower part of the vessel. area of blow-off pipes. The relationship between the highest admixture concentrations in boiler water and the size of the blowdown and admixtures in the waste water is not yet known and has not yet been reported by the chief designer. However, this results in serious consequences and shortcomings in the current situation. Boiler water quality and thus adherence to operating regulations is evaluated from the results of the analysis of water samples taken from blow-off pipes leading out of chemically exposed places of the steam generator tube bundle. The level of this exposure is derived from values lower than the permanently true maximum values. Thereafter, the steam generator is operated with local admixture concentrations in boiler water consistently higher than those designed, which has a major impact on its service life.

Konstrukční provedení parních generátorů VVER 1000 je příbuzné s provedením parních generátorů VVER 440. Parní generátory VVER 1000 však pracují s vyššími hodnotami tepelných toků na trubkovém svazku, з odlišným systémem rozvodu napájecí vody uvnitř nádoby a svazku trubek a s těsnějším trubkovým svazkem, kdy rozteče mezi trubkami v řadě i mezi řadami jsou menší než u VVER 440. Ani u parních generátorů VVER 1000 však není známo rozdělení příměsí v kotlové vodě za provozu v pomyslných podélných a příčných řezech sekundární strany. Nejsou známy až dosud žádné výsledky měření. Odluhové potrubí je zaústěno na spodku nádoby obdobně jako u typu VVER 440. Odluh tudíž není odebírán ze sekundárního prostoru z oblasti zvýšených či nejvyšších lokálních koncentrací příměsí v kotlové vodě. Dochází к lokální nadprůměrné chemické expozici teplosměnných trubek parního generátoru v úrovních neznámých a dosud naměřených. Podle analogie s parními generátory VVER 440 lze však očekávat vysoké lokální úrovně expozic, nad hodnotami projektovanými. Kromě uvedeného, neexistují na konstrukci parního generátoru VVER 1000 podle dokumentace hlavního projektanta žádné rezervní nátrubky pro speciální účely měření či odběru vzorků vody. To jsou podstatné nedostatky, jejichž neznalost přispívá к vážným neurčitostem v chování materiálů parního generátoru za provozu, zejména chování materiálu teplosměnných trubek s ohledem na projektovanou a skutečnou životnost a provozuschopnost jaderného zařízení. Neznalost lokálních koncentrací příměsí v kotlové vodě PG VVER 1000 vylučuje též možnosti fundované optimalizace provozních režimů s cílem dosažení efektivnosti provozu a investic při zachování podmínek jaderné bezpečnosti.The design of the VVER 1000 steam generators is related to the VVER 440 steam generators. However, the VVER 1000 steam generators work with higher heat flow values on the tube bundle, a different supply water distribution system inside the vessel and tube bundle, and a tighter tube bundle where they are smaller in series and between series than in the VVER 440. However, even in the VVER 1000 steam generators, the distribution of impurities in the boiler water during operation in the imaginary longitudinal and cross sections of the secondary side is not known. No measurement results are known to date. The blow-off pipe is connected to the bottom of the vessel similarly to the VVER 440 type. The blow-off is therefore not taken from the secondary area from the area of increased or highest local concentrations of admixtures in boiler water. There is a local above-average chemical exposure of steam generator heat transfer tubes at unknown and previously measured levels. By analogy with the VVER 440 steam generators, however, high local exposure levels above projected values can be expected. In addition to this, there are no spare nozzles for special measurement or water sampling purposes on the design of the VVER 1000 steam generator, as documented by the chief designer. These are significant shortcomings, the ignorance of which contributes to serious uncertainties in the behavior of the steam generator materials during operation, in particular the behavior of the heat exchange tube material with respect to the design and actual service life and operability of the nuclear installation. The lack of knowledge of local concentrations of admixtures in boiler water PG VVER 1000 also excludes the possibility of well-founded optimization of operating modes in order to achieve operational efficiency and investment while maintaining nuclear safety conditions.

Uvedené nedostatky ve znalostech chemického režimu, míře lokálního chemického působení kotlové vody s nežádoucími příměsemi na trubkový svazek a vliv skutečných koncentrací příměsí v sekundární vodě za provozu na čerpání životnosti a spolehlivosti trubkového svazku a ve znalostech míst optimálního odluhu u parních generátorů VVER 1000 řeší zařízení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že průchozí nátrubek vytvořený na tlakové nádobě parního generátoru je uzavřen dnem, opatřeným z jeho vnitřní strany nosnou trubkou, к níž Je alespoň jednou úchytkou připevněno alespoň jedno potrubí odběru vzorků vody. Alternativně je nátrubek, situovaný na spodní površce ležaté tlakové nádoby parního generátoru, proveden tak, Že jeho osa leží v rovině centrální vertikální mezery svazku trubekThe above mentioned shortcomings in knowledge of chemical regime, rate of local chemical effect of boiler water with undesirable admixtures on the tube bundle and the influence of actual admixture concentrations in secondary water during operation on pumping life and reliability of the tube bundle and invention. It is based on the fact that the passage sleeve formed on the pressure vessel of the steam generator is closed by a bottom provided with a support tube on its inner side to which at least one water sampling line is fixed by at least one clamp. Alternatively, the sleeve located on the lower surface of the horizontal pressure vessel of the steam generator is designed such that its axis lies in the plane of the central vertical gap of the tube bundle

CS 270966 Bl a nosná trubka touto centrální vertikální mezerou prochází nad úroveň horní řady svazku trubek, přičemž mezi nátrubek a dno je vložen T-kus, na jehož odbočku je napojeno potrubí odluhu, anebo je nátrubek situován na ležaté tlakové nádobě parního generátoru, že jeho osa leží v rovině boční vertikální mezery svazku trubek a nosná trubka touto boční vertikální mezerou prochází nad úroveň horní řady svazku trubek, kde je zachycena к rámu s děrovaným plechem. Odbočka T-kus je zde zaslepena.CS 270966 B1 and the support tube pass through this central vertical gap above the level of the upper row of the tube bundle, between which the T-piece is inserted between the sleeve and the outlet pipe, or the sleeve is situated on a horizontal pressure vessel of the steam generator. the axis lies in the plane of the lateral vertical gap of the tube bundle and the support tube extends through this lateral vertical gap above the level of the upper row of the tube bundle where it is engaged to the perforated plate frame. The T-piece is blinded here.

Zařízení na odběr vzorků vody a odluh parního generátoru VVER 1000 podle vynálezu má řadu výhod. Především se využívají průchozí nátrubky situované na spodní površce ležaté tlakové nádoby, určené až dosud pouze pro odluh, přičemž tuto původní funkci vložením T-kusu neztrácejí. Dále je možné do konstrukce, přejaté ze zahraničí, bez podstatných konstrukčních změn, vestavět dostatečný počet potrubí odběru vzorků kotlové vody při dodržení pevnostních a bezpečnostních podmínek kladených na jaderné zařízení. Nosná trubka zachycuje úchytkami potrubí odběru vzorků, zpevňuje je a vylučuje jejich vibrace Či dokonce mechanický kontakt s teplosměnnými trubkami na provozu. Dále provedení úchytek po výšce nosné trubky a umístění ústí trubek dovoluje odebírat vzorky kotlové vody ve zvoleném prostoru trubkového svazku. Potrubí odběru vzorků lze vyvést případně nad horní řadu trubek svazku a nad ním zavést do zvoleného místa odběru na sekundární straně. Konečné provedení s nosnou trubkou zachycenou na dně nátrubku, kterým tlakově těsně současně procházejí potrubí odběru vzorků a zavedení zařízení podle vynálezu do centrální nebo do boční vertikální mezery svazku trubek, dovoluje při odstávce bloku snadno demontáž z parního generátoru a vůbec neovlivňuje jeho funkci. Vyústění potrubí odběru vzorků směrem nahoru, tudíž po směru proudu generované páry, omezuje strhávání parních bublin do odběrového potrubí .a tím se snižuje možnost zkreslení chemického složení odebíraných vzorků. Podstatnou výhodou však je možnost stanovení za provozu skutečných lokálních koncentrací příměsí v kotlové vodě a tím i získání ověřených podkladů pro změnu odběru a velikosti odluhů z míst nejvyšších koncentrací příměsí, proti dosavadnímu stavu jistě odlišných, pro zvýšení životnosti a provozní spolehlivosti parních generátorů VVER 1000.The water sampling and blowdown apparatus of the VVER 1000 steam generator according to the invention has a number of advantages. In particular, through-sockets situated on the lower surface of the horizontal pressure vessel, which have hitherto been used only for blowdown, are used, and do not lose this original function by inserting the T-piece. Furthermore, a sufficient number of boiler water sampling pipes can be built into the structure taken from abroad without significant structural changes, while maintaining the strength and safety conditions imposed on the nuclear installation. The support pipe catches the sampling pipe clamps, strengthens them and eliminates their vibrations or even mechanical contact with the heat exchange pipes during operation. Furthermore, the design of the clips along the height of the support tube and the location of the tube mouth allows sampling of boiler water in the selected space of the tube bundle. Alternatively, the sampling line may be routed above the top row of the bundle tubes and above it to the selected sampling point on the secondary side. The final design with the support tube retained at the bottom of the sleeve, through which the sampling line and pressure of the sampling line and the introduction of the device according to the invention into the central or lateral vertical gap of the tube bundle, are simultaneously pressurized allows easy disassembly from the steam generator. The upstream of the sampling line, thus downstream of the steam generated, reduces the entrainment of steam bubbles into the sampling line, thereby reducing the possibility of distorting the chemical composition of the samples taken. An important advantage, however, is the possibility to determine during operation the actual local concentrations of admixtures in boiler water and thus obtain verified data for change of consumption and size of debris from the places of highest admixture concentrations, compared to the previous state certainly different, to increase service life and operational reliability of VVER 1000 steam generators.

Příklad provedení zařízení na odběr vzorků vody a odluh parního generátoru VVER 1000 podle vynálezu je na obr. 1, 2 a 3. Na obr. 1 je svislý řez zařízením s uvedením schematického řezu vedeného T-kusem, na obr. 2 bez T-kusu -a na obr. 3 je pohled shora na polovinu parního generátoru v řezu s trubkovým svazkem a se zabudovaným zařízením.An exemplary embodiment of a water sampling and blowdown apparatus of the VVER 1000 steam generator according to the invention is shown in FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1 is a vertical cross-section of the apparatus with schematic cross-section through the T-piece; and Fig. 3 is a top view of a half of the steam generator in cross-section with a tube bundle and with a built-in device.

Průchozí nátrubek 2 vytvořený na tlakové nádobě £ parního generátoru je uzavřen dnem £, které je opatřeno z jeho vnitřní strany nosnou trubkou £, končící nad horní řadou svazku trubek 1,2» к níž jsou úchytkami £ připevněna potrubí £ odběrů vzorků vody. Tato potrubí £ dnem £ procházejí a jsou к němu těsně tlakově přivařena. Mezi průchozí nátrubek 2 situovaný na spodní površce ležaté tlakové nádoby £ tak, že jeho osa leží v rovině centrální vertikální mezery 16 svazku trubek 12 a na jeho dno £ je vložen T-kus £, na jehož odbočku je zapojeno potrubí £ odluhu parního generátoru. Nosná trubka £ je upevněna ke dnu £ a prochází centrální vertikální mezerou 16 svazku trubek 12 až na úroveň horní řady svazku trubek 12, kde je zachycena zajišťovacím plechem 19 к rámu 18 s děrovaným plechem. V alternativním případě je průchozí nátrubek 2 situován na ležaté tlakové nádobě £ parního generátoru tak, že jeho osa leží v rovině boční vertikální mezery 17 svazku trubek 12 a nosná trubka £, opětovně upevněná ke dnu £, touto boční vertikální mezerou 17 prochází nad úroveň horní řady svazku trubek 12. Zde je též zachycena к rámu s děrovaným plechem 18.The through-going sleeve 2 formed on the pressure vessel 5 of the steam generator is closed by a bottom 6 which is provided on its inside with a support tube 4 terminating above the upper row of the tube bundle 1 'k to which the water sampling pipes 4 are fastened. These conduits 8 extend through the bottom 6 and are tightly welded thereto. Between the passage sleeve 2 situated on the lower surface of the lying pressure vessel 8, so that its axis lies in the plane of the central vertical gap 16 of the bundle of tubes 12 and on its bottom is inserted a T-piece 6, to the branch of which the steam generator blow-off pipe is connected. The support tube 8 is fixed to the bottom 8 and passes through the central vertical gap 16 of the tube bundle 12 up to the level of the upper row of the tube bundle 12 where it is retained by the securing plate 19 to the perforated plate frame 18. Alternatively, the passage sleeve 2 is situated on the horizontal pressure vessel 8 of the steam generator such that its axis lies in the plane of the lateral vertical gap 17 of the tube bundle 12 and the support tube 6, reattached to the bottom 6, passes through this lateral vertical gap 17 above Here, it is also attached to the perforated plate frame 18.

V případech, kdy je průchozí nátrubek 2_ používán jen pro speciální technologické operace, např. při hydrozkouškách do provozu poprvé uváděného parního generátoru, je odbočka T-kusu £ zaslepena.In cases where the through-pass sleeve 2 is used only for special technological operations, for example in the case of hydro-tests for the first-mentioned steam generator, the branch of the T-piece 6 is blinded.

Využitím centrální vertikální mezery 16 a bočníoh vertikálních mezer 17 svazku trubek v parním generátoru VVER 1000 pro zavedení nosné trubky £ s upevněnými к ní potrubími £ odběru vzorků kotlové vody lze bez podstatných potíží odebírat vodu jednak ze zvolených míst po výšce trubkového svazku i ve třech axiálních rovinách po délce trubkového svazku.By using the central vertical gap 16 and the lateral vertical gap 17 of the tube bundle in the VVER 1000 steam generator for introducing a support tube 8 with fixed boiler water sampling pipes 8, water can be drawn from selected locations along the tube bundle height even in three axial planes along the length of the tube bundle.

CS 270966 DlCS 270966 Dl

Pak lze získat dostatečný podklad pro hodnocení skutečného pole koncentrací příměsí v kotlové vodě za provozu PG VVER 1000 a údaje pro změnu místa a velikosti odběru odluhové vody, optimalizaci provozu a zvýšení životnosti parního generátoru. Navíc se využívají tytéž nátrubky 2 pro dva účely s provedením úprav, které nemění stávající koncepci PG VVER 1000.It is then possible to obtain a sufficient basis for evaluating the actual field of admixture concentrations in boiler water during the operation of PG VVER 1000 and data for changing the place and size of the waste water abstraction, optimizing the operation and increasing the service life of the steam generator. In addition, the same nozzles 2 are used for two purposes with modifications that do not alter the existing PG VVER 1000 concept.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

1. A water sampling and blowdown apparatus of a VVER 1000 steam generator comprising a flow rate

an inlet pipe, characterized in that the through pipe (2) formed on the pressure vessel (1) of the steam generator is closed by a bottom (4) provided on its inner side with a support tube (8) to which it is at least one clip (9) at least one water sampling line (7) is attached.

2. Apparatus according to claim 1 having a through-pipe connection situated on the lower surface of the horizontal pressure vessel of the steam generator, characterized in that the axis of the through-pipe connection (2) lies in the plane of the central vertical gap (16) of the tube bundle (12) and ) extends through this central vertical gap (16) above the level of the upper row of the tube bundle (12), with a T-piece (3) interposed between the sleeve (2) and the bottom (4) to the branch of which the blow-off pipe (6) is connected.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the through sleeve (2), whose axis lies in the plane of the lateral vertical gap (17) of the tube bundle (12), is situated on the horizontal pressure vessel (1) and the support tube (8). extends through this lateral vertical gap (17) above the level of the upper row of the tube bundle (12).

Device according to claim 1, characterized in that the support tube (8) is gripped by a row of tube bundles (12) above the hormone by a securing plate (19) to the perforated plate frame (18).

3 drawings

CS 270966 Bl

FIG