Wat is een drukregelaar?
Een drukregelaar is een grote cilindrische tank die is geïnstalleerd binnen een koelsysteem van een drukwaterreactor. Het belangrijkste doel is om de druk van het primaire koelsysteem te beheersen, hoewel het ook wordt gebruikt voor waterniveau-detectie en als een drukontlastingsapparaat.
Nucleaire Drukregelaar Onderdelen
Hoe werkt een drukregelaar?
Primair koelmiddel kan worden verhit door de reactor of door elektrische verwarmingselementen aan de basis van de drukregelaar. Wanneer de temperatuur van het primaire koelmiddel stijgt, neemt het volume toe. De volumetoename vindt ook plaats binnen de drukregelaar, omdat deze via een drukleiding is verbonden met het primaire koelsysteem. Thermische uitzetting van het primaire koelmiddel zorgt ervoor dat de stoom aan de bovenkant van de drukregelaar wordt gecomprimeerd en de druk van het systeem toeneemt.
De druk van het systeem kan worden verlaagd door relatief koel water te sproeien in de drukregelaar via een sproeimondstuk. Dit zorgt ervoor dat de stoom binnen de drukregelaar condenseert, waardoor het volume afneemt en de druk van het primaire koelsysteem wordt verlaagd.
Drukregelaars zijn veiligheidskritische onderdelen binnen een PWR krachtcentrale, omdat ze het primaire koelmiddel in vloeibare toestand houden, waardoor de kans op oververhitting van de reactor kern wordt verkleind.
Dynamische en Statistische Drukregelaars
De druk in het primaire circuit van een drukwaterreactor (PWR) wordt gehandhaafd door een drukregelaar. Drukregelaars kunnen statisch of dynamisch zijn; dit 3D-model vertegenwoordigt een dynamische drukregelaar. Een dynamische drukregelaar vervult de volgende functies.
- Handhaaf de druk van een systeem boven het verzadigingspunt.
- Biedt een middel om de uitzetting en inkrimping van systeemvloeistof te beheersen.
- Biedt een middel om de druk van een systeem te beheersen.
- Biedt een middel om opgeloste gassen uit het systeem te verwijderen door de damp ruimte van de drukregelaar te ontluchten.
Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een nucleaire drukregelaar?
Vaatwerk
De drukregelaar biedt een punt in het reactorsysteem waar vloeistof en damp in evenwicht kunnen worden gehouden onder verzadigde omstandigheden, voor controle doeleinden. Hoewel ontwerpen verschillen van faciliteit tot faciliteit, is een typische drukregelaar ontworpen voor een maximum van ongeveer 2.500 psi (≈172 bar) en 680°F (≈360°C). De bolvormige boven- en onderkant van de drukregelaar zijn meestal gemaakt van koolstofstaal, met austenitische roestvrijstalen bekleding op alle oppervlakken die aan het reactorwater systeem zijn blootgesteld.
Ontluchting
Een ontluchting wordt gebruikt om opgeloste gassen uit het systeem te verwijderen; een ontluchter vervult een vergelijkbare functie in een ketelvoedingswatercircuit. Hoewel veel opgeloste gassen uit de drukregelaar worden ontlucht, is de verwijdering van zuurstof en kooldioxide het belangrijkst. Zuurstof maakt het water corrosief, terwijl kooldioxide de pH van het water verlaagt, waardoor het water zuurder en dus corrosiever wordt.
Sproeimondstuk
De druk binnen de drukregelaar wordt verlaagd met behulp van een sproeimondstuk. Een sproeimondstuk is een apparaat dat zich aan de bovenkant van de drukregelaar bevindt; het wordt gebruikt om inkomend water van de koude leiding te vernevelen. Het sproeien van koud water in de drukregelaar verlaagt de watertemperatuur binnen de drukregelaar en zorgt ervoor dat een deel van de stoom condenseert, wat resulteert in een drukverlaging van het systeem.
Drukdiffuser
Een drukdiffuser is geïnstalleerd aan de basis van de drukregelaar. Water dat uit de drukregelaar wordt afgevoerd, stroomt door de drukleiding en in het primaire circuit.
Elektrische Verwarmingsbundel
Elektrische verwarmingselementen worden gebruikt om het water binnen de drukregelaar te verwarmen. Wanneer het water zijn verzadigingstemperatuur bereikt, begint het te koken. Kokend water vult de ruimte boven het normale bedrijfswaterniveau, waardoor een verzadigde omgeving van water en stoom ontstaat. De watertemperatuur bepaalt de hoeveelheid druk die in de stoomruimte wordt ontwikkeld, hoe langer de verwarmingselementen actief zijn, hoe heter de omgeving wordt. Hoe heter de omgeving, hoe groter de hoeveelheid druk.
Niveausensor Mondstuk
Niveausensoren zijn op verschillende punten op het drukregelaarvat gemonteerd. Real-time monitoring van het waterniveau in de drukregelaar zorgt ervoor dat personeel onmiddellijk wordt gewaarschuwd als het waterniveau in de drukregelaar daalt. In dit 3D-model zou de niveausensor op deze locatie worden gemonteerd, en dezelfde locatie lager op de drukregelaar schaal.
Veiligheidsklep
Een drukregelaar beheerst de druk van het koelsysteem en fungeert als een drukontlastingsapparaat voor het systeem. Een pilootgestuurde veiligheidsklep (PORV) is bovenaan de drukregelaar geïnstalleerd. Als de systeemdruk boven een bepaalde instelwaarde stijgt, opent de PORV en wordt stoom afgevoerd naar een ontlastings tank. Een secundair ontlastingsapparaat (vaak een breekplaat) wordt als extra veiligheidsmaatregel voorzien.
Normaal Bedrijfswaterniveau (NOWL)
De drukregelaar bevindt zich hoger dan andere drukvaten van het reactor koelsysteem. Het is het enige vat dat niet volledig is gevuld met koelwater. Omdat de drukregelaar een normaal bedrijfswaterniveau heeft, kan het worden gemeten om een vroege waarschuwing te geven als het koelmiddel niveau van de reactor daalt.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Hoe Drukwaterreactor (PWR) Krachtcentrales Werken
Hoe Kokendwaterreactoren Werken
Inleiding tot Stoom, Ketels en Thermodynamica
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressurizer
https://www.nuclear-power.net/pressurizer
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/pressuriser