SE501431C2 - Sildon för filtrering av vatten till nödkylsystem i kärnkraftverk - Google Patents

Description

501 431 2 tryck inuti inneslutningen samt att kyla exempelvis rör- ledningar eller andra detaljer som förekommer inuti inne- slutningen, ehuru utanför själva reaktorn. I båda fallen är det av väsentlig betydelse att det vatten som tillförs dysorna är fritt från olika slags föroreningar, såsom fib- rer, korn och partiklar, ty eljest riskerar dysorna att täppas till. Särskilt viktigt är detta i nödkylsystemet vars funktionsduglighet måste vara absolut tillförlitlig.

Många av de detaljer som är monterade i inneslutningen, såsom rörledningar, är helt eller delvis värmeisolerade. I flertalet befintliga kärnkraftverk utgörs denna isolering av mineralullsfibrer. Dessa utgör ett riskmoment med avse- ende på de båda sprinklersystemen så tillvida att oavsikt- ligt lösgjorda fibrer kan sätta igen dysorna därest de når sprinklersystemen. Av detta skäl har kärnkraftverken där- för utrustats med sildon av ingressvis angivet slag.

Att backspola ett konventionellt sildon som konta- minerats med en fibermatta som tenderar att täppa till silhålen, tar i praktiken cirka 5-10 minuter i anspråk.

Tidigare har bedömts att varje sildon skulle kunna drivas under åtminstone 10 timmar utan behov av backspolning.

Inträffade incidenter har emellertid visat att denna berä- knade minimidriftstid är alltför lång. Sålunda har i sam- band med funktionsprov inträffat att utströmmande ånga slitit med sig mineralullsisolering som fallit ned i kon- densationsbassängen och förorsakat tilltäppning av sil- donen redan efter cirka 30 minuter. tar 5-10 minuter att utföra är icke allvarlig 10 timmar efter ett eventuellt snabbstopp av reaktorn, enär reaktor- härdens så kallade resteffekt efter denna tid påtagligt reducerats och kylbehovet därmed minskats, men om back- En backspolning som spolning krävs redan efter kortare tid än l timme är härdens kylbehov fortfarande mycket stort, varför ett så långvarigt avbrott av vattenmatningen till nödkylsystemet som 5-10 minuter är oacceptabelt av säkerhetsskäl. 501 431 3 Ett av skälen till att backspolning av sildonet tar jämförelsevis lång tid att genomföra är att de fibrer som ansamlas på silväggens utsida bildar en sammanhängande, runtomgående matta eller kaka i vilken fibrerna är intimt sammanflätade. Det spolvatten som inifrån bringas att strömma i riktning radiellt utåt genom perforeringshålen i silväggen åstadkommer därvid ingen omedelbar frigöring av mattan i dess helhet, utan fastmer sker inledningsvis en uttänjning av mattan under samtidig uppluckring av fiber- strukturen och då snarast på så sätt att enskilda fibrer successivt lösgörs ur och avlägsnas från mattan. Först efter påtaglig hydromekanisk bearbetning börjar mattan försvagas och successivt sönderdelas i sjok som lämnar silväggen. Ett annat skäl är att spolvattnet tillåts strömma in i sildonet i en i allt väsentligt axiell ström- ningsbana som medför avsevärda lokala variationer av flödesintensiteten i de olika perforeringshålen utmed sil- väggen. Närmare bestämt koncentreras flödet till den övre ände av huset som är motsatt inloppsänden. Detta innebär att fibermattan kommer att frigöras sjokvis med början vid husets överdel för att därefter successivt fortsätta allt längre ned utmed huset. Under denna senare fas kommer betydande mängder spolvatten att strömma igenom de övre, redan frilagda perforeringshålen utan att påverka de ännu fiberbelagda hålen.

Uppfinningens syften och särdrag nedre, Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovannämnda nackdelar hos tidigare kända sildon och skapa ett don som medger snabb, effektiv och tillförlitlig back- spolning oavsett vid vilken tidpunkt denna utförs. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa ett backspolningsbart sildon vilket icke kräver långvarig hydromekanisk bearbetning av en utanpå detsamma befintlig fiberpåbyggnad för att denna skall släppa. Ett annat syfte är att förbättra sildonets strömningstekniska egenskaper så att det inkommande spolvattnet utnyttjas på ett effek- tivt sätt under reducering av flödesvariationer i de olika 501 431 perforeringshålen. Åtminstone det grundläggande syftet med uppfinningen nås medelst de särdrag som är angivna i patentkravets l kännetecknande del.

Kort beskrivning_av bifogade ritningar På ritningarna är FIG 1 en schematisk planvy visande ett parti av en reak- torinneslutning och ett antal sildon i anslutning till inneslutningens cylindervägg, FIG 2 en vertikal vy visande sildonen enligt fig 1, FIG 3 en förstorad vertikal sektion genom ett backspol- ningsbart sildon enligt föreliggande uppfinning, FIG 4 en horisontell sektion IV-IV i fig 3, FIG 5 en liknande, förstorad sektion V-V i fig 3, FIG 6 en horisontell, förstorad sektion visande en till sildonet ansluten rotationsalstrare, och FIG 7 en vertikal sektion av samma rotationsalstrare.

I fig l betecknar 1 generellt den i praktiken cylind- riska vägg som bildar inneslutning för en (icke visad) reaktor ingående i ett kärnkraftverk. I fig 1 är väggen 1 I praktiken är väggen dock sammansatt av dels en mycket kraftig, armerad visad såsom en enkel, bågformig linje. betongvägg, dels en på dennas insida applicerad tät be- klädnad av rostfri plåt. På avstånd innanför cylinder- väggen visas ett antal pelare 2, 2' vilka ingår i inne- slutningens bärande konstruktion. Dylika pelare, som kan bestå av betong, är i praktiken jämnt fördelade utmed cylinderväggens periferi, t ex med en delning av l2,5°.

Varje pelare kan ha en diameter av 0,8-1,0 m. I anslutning till cylinderväggen visas ett backspolningsbart sildon 3, vilket är anslutet till en rörledning 4 som är dragen genom väggen 1 och på utsidan av denna ansluten till en (icke visad) sugpump. Sildonet hålls pà plats med hjälp av stag 5 (se fig 2), vilka är förbundna med fästen 6 för- ankrade i väggen l. Till sildonet är ansluten en spol- vattenledning 7 via vilken rent vatten utifrån eller filtrerat vatten kan tillföras till sildonets inre i och 501 431 för renspolning av donets silvägg. Det skall påpekas att sildonen i kraftverket är placerade i närheten av inne- slutningens 1 botten 8 på betydande nivå under den med 9 betecknade vattennivå som normalt hålls i den kondensa- tionsbassäng som bildas av inneslutningens bottendel.

Detaljerad beskrivningfav ett föredraget utförande av uppfinningen Nu hänvisas till fig 3-7 som mer detaljerat illust- rerar uppbyggnaden av det uppfinningsenliga sildonet 3.

Såsom bäst framgår av fig 3 och 4 har sildonet 3 formen av ett hus som till väsentlig del utgörs av en cylindrisk eller rörformig silvägg 10, t ex i form av en perforerad plåt. I praktiken kan cylinderröret 10 ha en längd av 0,7-1,5, lämpligen ca 1,0 m, och en diameter upp- gående till 0,4-0,6, lämpligen ca 0,5 m. Perforeringshålen kan ha en diameter inom området 2-4 mm, varvid den totala hålarean i silväggen ligger inom området 25-40, lämpligen -35%. Vid dylika dimensioner medges ett flöde inom om- rådet 100-250 kg/s genom silväggen. I det visade exemplet är cylinderröret 10 vertikalt orienterat och tillslutet vid sin övre ände. Närmare bestämt övergår röret 10 via ett stympat koniskt parti ll i en jämförelsevis smal hals 12 som i sin tur avslutas av en plåt 13 med stympat konisk form vars diameter är betydligt större än diametern hos röret 10. Till halsen 12 kan anslutas en klammer 14 (se fig 2) som i sin tur fasthålls av stagen 5. Silrörets 10 undre ände är öppen och ansluten till den första, till sugpumpen kopplade ledningen 4. Ledningsröret 7 för till- försel av spolvatten till sildonets inre har mindre dia- meter än ledningsröret 4 och är infört i detta via ett hål i ett krökt parti av detsamma, varvid det inuti röret 4 befintliga rörpartiet 7' är koncentriskt lokaliserat i förhållande till det raka parti 4' av röret 4 som ansluter sig till silröret 10. Diametern hos nämnda rörparti 4' är något mindre än diametern hos silröret 10, varvid i över- gången mellan de båda rören är anordnad en koniskt avsmal- nande krage 16. 501 431 6 I enlighet med uppfinningen är på utsidan av silröret anordnade ett antal längsgående, periferiskt åtskilda och radiellt utskjutande vingar eller vingliknande element 17. I det visade exemplet tänkes sildonet inbegripa fyra dylika vingar 17 vilka är placerade med en inbördes del- ning av 90° och sträcker sig axiellt icke blott utmed hela längden av silröret 10 utan även upp till den stympat koniska plåten 13, vilken tjänar såsom fäste för vingarna.

Vingarnas bredd kan med fördel ligga inom området 25-75% eller lämpligen uppgå till omkring 50% av silrörets 10 diameter. Vid konventionella sildon, som ju saknar dylika vingar, avsätter sig ifrågakommande fibrer såsom en elas- tisk, sammanhängande, runtomgående matta i vilken fibrerna är tämligen intimt inflätade i varandra. En dylik, samman- hängande fibermatta erbjuder ett påtagligt motstånd mot lösgöring från silväggen i samband med backspolning. Genom förekomsten av vingarna 17 vid sildonet enligt uppfinning- en delas fibermattan i ett antal, i detta fall fyra, sins- emellan åtskilda sektioner vilka var för sig låter sig lösgöras betydligt lättare I det aktuella exemplet utgörs vingarna av hela, raka från silväggen. och jämnbreda plåtar vilkas bredd är ungefär lika stor som silrörets 10 radie. Detta innebär att på silrörets utsida kan byggas upp fiberskikt vilkas tjocklek kan bli ända upp till lika stor som rörradien utan att fibrer på ömse sidor av varje enskild vingplåt kommer i kontakt med varandra.

Givetvis är det tänkbart att istället för just de visade vingplåtarna använda andra medel för att dela fiberpåbyggnaden i ett lämpligt antal sinsemellan åt- skilda, lätt lösgörbara sektioner. Sålunda kan andra från silrörets utsida mer eller mindre långt utskjutande ut- språng användas förutsatt att den önskade sektionsvisa delningen ernås. Denna delning behöver ej heller vara absolut i den bemärkelsen att fibrerna i den ena sektionen helt saknar kontakt med fibrerna i närbelägna sektioner.

Sålunda kan fibersektionerna åtskiljas av försvagade, brottanvisningar bildande stråk i vilka mindre mängder 501 431 7 fibrer hålls löst samman utan att erbjuda nämnvärt motstånd mot lösgöringen av intilliggande fibersektioner.

En tänkbar möjlighet är sålunda att avbryta perforeringen av silväggen 10 utmed axiella, sinsemellan åtskilda silväggspartier med lämplig bredd.

En annan, i praktiken väsentlig förbättring av det uppfinningsenliga sildonet i jämförelse med konventionella sildon är att en i sin helhet med 18 betecknad rotations- alstrare anordnats i anslutning till spolledningsrörets 7 mynning i anslutning till sildonet. Såsom framgår av fig 3 i kombination med fig 5-7 består denna rotationsalstrare av en centralt i ledningen 7 anordnad, konisk kropp 19 samt en mångfald på utsidan av denna anbragta blad 20 med krökt form. partiet 7' av denna, avslutas, i likhet med rörpartiet 4', Ledningen 7, eller närmare bestämt det raka av en krage eller rördel 21 med koniskt avsmalnande form.

Bladen 20 sträcker sig mellan insidan av kragen 21 och utsidan av centralkroppen 19. Koniciteten hos central- kroppen 19 är så avpassad i förhållande till koniciteten hos kragen 21 att genomloppsareorna i varje godtyckligt horisontellt tvärsnitt utmed den vertikala centralaxeln är i huvudsak lika stora. Såsom framgår av fig 5 är de övre partierna av bladen 20 1 anslutning till den ringformiga mynningspassagen snedställda i förhållande till den radiella riktningen, varjämte bladen, såsom framgår av fig 6, har krökt form. Samfällt innebär dessa särdrag att det vatten som förs in axiellt i sildonet via rotationsalstra- ren 18 kommer att bibringas en rotations- eller vridrörel- se som genom inverkan av centripetalkraften får vattnet att pressas utåt mot silväggen 10 snarare än att röra sig i ett axiellt, vertikalt flöde. På så sätt kommer spol- vattnet att pressas ut genom hålen i silväggen med betyd- ligt större kraft än vid konventionella sildon.

Det må nämnas att kragen 21 hålls på plats i sitt med kragen 16 koncentriska läge med hjälp av ett lämpligt an- tal radiellt utskjutande flänsar 22, såsom visas i fig 5. 501 431 8 Vid utförda försök har fiberpåbyggnader på det upp- finningsenliga sildonet avlägsnats i sin helhet på mindre än 20 sekunder.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till det beskrivna och på ritningarna visade utförandet.

Sålunda kan inuti silröret 10 anordnas en veckad finsil, exempelvis bestående av silduk. Härvid tjänar den utvändi- ga, cylindriska, perforerade rörväggen 10 såsom en försil för den invändiga, såsom finsil tjänande silduken, vilken då skyddas av den utvändiga, betydligt hållfastare rör- väggen. I stället för raka, axiellt sig sträckande vingar kan även användas krökta vingar som sträcker sig skruv- formigt utmed silrörets utsida. Ehuru den ovan beskrivna och på ritningen visade silväggen 10 är cylindrisk eller rörformig kan densamma även ha annan form, t ex plan, vågformig, polygonal, etc.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 501 451 9 PATENTKRAV

1. Sildon för filtrering av vatten till åtminstone ett nödkylsystem i kärnkraftverk av det slag som inne- fattar en reaktor i en inneslutning vilkens underdel bildar en bassäng för ansamling av vatten som bildas genom kondensation av i inneslutningen förekommande ånga, varvid sildonet är anordnat i kondensationsbassängen och har till uppgift att filtrera vatten som tas från bassängen och vid behov befordras till i sagda nödkylsystem ingående dysor i och för kylning av reaktorhärden i händelse av otillåten temperaturstegring i denna, samt har formen av ett hus med åtminstone en, lämpligen cylindrisk, hàlförsedd silvägg (10) genom vilken vattnet kan strömma i riktning utifrån och in i husets inre, och är dels via ett första lednings- rör (4) ansluten till en utanför befintlig sugpump, dels ansluten till ett andra ledningrör (7) för tillförsel av spolvatten till husets inre i syfte att vid behov renspola silväggen (10) genom att spolvatt- i riktning inifrån och ut avsatts på silväggens ut- reaktorinneslutningen net bringas att passera densamma under avlägsnande av filtrat som sida, k ä n n e t e c k n a t därav, att silväggen (10) uppvisar medel (17) för att dela en på silväggens utsida uppbyggd matta eller pålagring av fibrer i flera delsek- tioner som var för sig är lättare lösgörbara än en samman- hängande fibermatta.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda medel utgörs av ett antal längsgående, periferiskt åtskilda och radiellt utskjutande vingar eller vingliknande element (17).

3. Sildon enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att den enskilda vingen har en bredd som uppgår till 25-75%, lämpligen 40-60% eller företrädesvis cirka 50% av silväggens (10) diameter eller största tvärsnitts- dimension. ,

4. Sildon enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda andra ledning utgörs av ett rör (7) som i området av en koncentriskt 501 431 10 15 20 25 30 35 10 relativt silväggen (10) lokaliserad mynning uppvisar en rotationsalstrare (18) i form av en sats krökta blad (20) som sträcker sig mellan röret och en centralt i detta lokaliserad, väsentligen konisk kropp (19), varvid vatten som passerar i det ringformiga utrymmet mellan röret och denna kropp försätts i en rotations- eller vridrörelse i syfte att pressa ut detsamma mot silväggen (10).

5. Sildon enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda hus är slutet vid en ände, t ex en övre ände, och har det första led- ningsröret (4) anslutet till den motsatta änden, varvid spolvattenröret (7) är koncentriskt infört i ett parti (4') av sagda ledningsrör (4).