DE2342403A1 - Kernkraftweerksanlage - Google Patents

Description

WpL Ing. Θ. Koch /J^'*

Dr.T. Halbach * , ..._{r 1071}

8 MiIChMi 2 7 2. AW 1973

240275

British Nuclear Design, ft Construction Limited Whetstone, Leicester, England

Kernkraftwerksanlage

Die Erfindung betrifft Kernkr*ftwerksanlagen und im besonderen solche Anlagen dieser Art» bei welchen einem Kernreaktorcore nicht nur ein oder mehrere Haupt-Dampfkessel sondern auch ein oder mehrere HiIf«dampfkessel zugeordnet sind» wobei sowohl die Haupt- wie die Hilfsdampfkessel mit Wärme aus dem Kernreaktorcore beaufschlagt werden.

Bei derartigen Kernreaktoranlagen, wie sie beispielsweise in Patent ........,.>.. (Patentanmeldung P 21 43 026.2 der gleichen Anmelderin) beschrieben sind, kaxan aus gewichtigen Gründen vorgesehen sein, daß der oder die Hilfsdampfkessel etwa 20 % der projektierten max:jnalen Ausgangewärmeleistung des Reaktorcores zu absorbieren veraugen; und der so erzeugte Dampf kann teilweise für den Reaktoralgenbedarf und Hllfsantriebe und teilweise zum Antrieb von Hi. If s turbogenerator en verwendet werden, welche die elektrische Ausgangsleistung der mit dem Dampf aus den Hauptdampfkeesela betriebenen Hauptturbogeneratoren erhöhen.

Mit zunehmender GröÄe einer derartigen Kernkraftwerksanlage müssen jedoch die Größe und/oder die Anzahl derartiger Hilfs-

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turbogenerator«!, falls sie die in Form des Dampfs von den Hilfsdampfkeeseln verfügbare Energie aufzunehmen vermögen sollen» in einem Ausmaß erhöht werden, bei welchem die ursprünglich durch die Anordnung von sowohl Haupt- und Hilfs-Dampfkessel- und Turbogeneratorsystemen beabsichtigten Vorteile nicht mehr in vollem Maße erreicht werden*

Diese nachteilige Tendenz kann bis zu einem gewissen Punkt dadurch abgeschwächt werden, daß man einen nennenswerten Teil der Energie des von den Hilfsdampfkesseln erzeugten Dampfes zum Antrieb von Haupt-KUhlmlttelumwälzvorrichtungen zur umwälzung des KUhlgases, welches die Wärme aus dem Heaktorcore ab- und den Hauptdampffcesaeln zuführt, verwendet; eine derartige Vorrichtung ist in Patent ........... (Patentanmeldung

P 23 18 111*5) vorgeschlagen.

Speziell bei Reaktoranlagen mit einer wirklich großen Ausgangsleistung tritt Jedoch eine erhebliche Uberschußenergle in dem Dampf» welohen die Hilfsdampf kessel vorzugsweise erzeugen sollen» auf, verglichen mit der Oe samt energie, die durch die Haupt-KUhlmittelumwälzvorrichtungen und durch andere Reaktor-Hilfsantriebe und -eigenbedarfsfunlitionrsn aufgenommen werden können; und dieser Überschuß ist voraussiehtIioh zu groß, um in Hilfsturbogeneratoren verwertet werden zu können, soferne diese nicht unerwünscht groß oder unerwünscht zahlreich vorgesehen werden.

Die Erfindung betrifft somit eine Kraftwerksanlage mit einem Kernreaktor core, der Wärme an einen Hauptdampfkessel und einen Hilfedampfkessel liefert, wobei der Hauptdampfkessel einen Hauptturbogenerator speist, der eine Dampfturbine mit mehreren, aufeinanderfolgend mit dem vom Hauptdampfkessel kommenden Dampf durchströmten Turbinenstufen sowie eine zwischen zwei Turbinenstufen vorgesehene Dampf-Wieder- bzw. Nacherhltzereinheit zur Nach- bzw· Wiedererhitzung des Dampfs von dem Hauptdampfkessel aufweist.

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Durch die Erfindung soll eine vorteilhafta Verwertung des von den Hilfdampfkesseln einer derartigen Anlage erzeugten Dampfes ermöglicht werden, unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Schwierigkelten Insbesondere bei großen Kraftwerken.

Zu diesem Zweck ist bei einer Kraftworksanlage der vorstehend genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen« daß der Hilfsdampfkessel die Wieder- bzw. Nacherhitzereinheit mit Dampf zur Nachbzw. Wiedererhitzung des Dampfs aus den Hauptkessel speist.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist somit vorgesehen, daß wenigstens ein Teil des von den Hilfsdsjnpfkesseln gelieferten Dampfes zur Dampf »Dampf-Wieder- bzw. Nacherhitzung in dem den Hauptdampfkesseln zugeordneten Dampfkreislauf der Anlage ausgenutzt wird.

Selbstverständlich ist die Dampf-Bampf-Nach- bzw. Wiedererhitzung im Hauptdampfkessel-Turbogenerator-Dampfkreislauf einer Kernreaktoranlage bekannt, indem man Dampf von einem zwischen Hoch- und Zwischendruckstufen des Turbogenerators gelegenen Punkt abzweigt und diesen abgezweigten Danpf einem zwischen der Zwischendruck-und einer Niederdruckstufe liegenden Dampf-Nach- bzw. Wiedererhitzer zuführt. Hierbei müssen jedoch dann · die Hochdruckstufe und der diese Kochdruckstufe beaufschlagende Dampfkessel so ausgelegt werden, daß sie den abzuzweigenden zusätzlichen Dampf zu erzeugen bzw. aufzunehmen vermögen. Indem nun erfindungsgemäß der für die Dampf-Wieder- bzw. Nacherhitzung verwendete Dampf nach dem Grundgedanken der Erfindung von den Hilfsdampfkesseln bezogen wird und nicht durch die Hochdruckstufe des Hauptturbogenerators strömt, kann dieser Haupt-Turbogenerator, für eine gegebene Größe seiner Hochdruekstufe und des diese mit Dampf beaufsohlaganden Hauptdarapfkessels, eine größere Ausgangsleistung erhalten.

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Der bzw. die Hilfsdampfkessel in einer erfindungsgeinäßen Kraftwerksanlage können vom Typ mit einmaligem Dxrektdurchsatz sein;, naoh einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung kann jedooh auch vorgesehen sein, daß der Hilfsdampfkessel ein Rezirkulations-Dampfkessel mit einem Verdanpferabschnitt in Zuordnung zu einem Oberkessel ist, an welchen der Hilfsdampfkessel Sättigungsdampf liefert und aus welchem das vom Sättigungsdampf abgetrennte Wasser in den Verdaiapferabschnitt des Hilfsdampfkessels rezirkuliert wird, und daß die Spei3ewasserzufuhrleitung für den olrine Vorwärmer ausgebildeten Hilf sdampfkessel direkt an den Oberkessel angeschlossen ist.

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Im folgenden werden drei Ausführungsfceispiele der Dampfkreislaufe von Kernreaktorkraftwerken gemäß der Erfindung anhand
der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 in sohematischer Darstellung die Haupt- und Hilfsdampf kreisläufe in Zuordnung zu einem Kernreaktor, in welchem das Kühlgas durch von Dampfturbinen angetriebene Umwglzvorrichtungen (Zirkulatoren) zirkuliert wird;

Flg. 2 eine entsprechende Darstellung der Haupt- und Hilfsdampfkreisläufe in einer abgewandelten Ausführung, bei welcher die Umwälzung des Kühlgases durch elektrisch angetriebene Zirkulatoren erfolgt;

Fig. 5 eine der Anordnung aus Fig. 2 entsprechende Anordnung, jedoch unter Verwendung einee anderen Darapfkesselsystems als Hilfs- oder Zusatzdarapfkessel«

Der in Fig. 1 dargestellte Kernreaktor., bei dem es sich um
einen helium-gasgekühlten Hochtemperaturreaktor handeln kann, weist einen in einem Druckgefäß 10 angeordneten Reaktorcore 9 auf, der mit Kühlgas gekühlt wird, das im Kreislauf durch den Core und von hier zu Hochdruek-Hauptdampfkesseln und Niederdruck-Hilfdampfkesseln geführt wird, die vorzugsweise in Ausnehmungen 1OA in der Wandung des Druckgefäßes untergebracht
sind. Die Anordnung kann im einzelnen beispielsweise wienin » den eingangs genannten Patenten (Patentanmeldungen P 21 4j5 02^,2) sein. Einer der Hauptdampf kessel ist in Fig« I dargestellt und mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet, entsprechend ist auch einer der Hilfsdampfkessel dargestellt und mit der Bezugsziffer 12
bezeichnet. Das Kühlgas, welches den Hauptdampfkessel 11 durchströmt hat, wird durch eine aasumwälζ vorrichtung bzw. ein Gebläse IJ in den Roaktorcore zurückgeführt; das durch den Hilfs-

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dampfkessel 12 geleitete Kühlgas wird in gleicher Weise durch eine Wnwäl ζ vor richtung bzw. ein Gebläse 14, das elektrisch angetrieben ist, in den Core zurückgeführt.

Die Umwälzvorrichtung bzw, das Gebläse 15 wird von einer Dampfturbine IJA getrieben, für welche der Dampf von dem Hilfsdampfkessel 12 geliefert wird. Ein Teil dieses Dampfes dient nach dem Verlassen der Turbine 13A zum Antrieb weiterer Niederdruck-Dampfturbinen 15, 16 und 17 (welche Speisewasserpumpen für die Haupt- und Hilfsdampfkessel sowie einen "Hauslast"-Generator 18 antreiben, der im wesentlichen ele trische Leistung für die Reaktoranlage erzeugt). Ein weiterer (und gewöhnlich größerer) Teil des Dampfs von der Turbine 13A wird einer Dampf-Dampf-Wieder- bzw. Nacherhitzereinheit 19 zugeführt (auf die weiter unten noch zurückgekommen wird), bevor er durch eine Leitung 20 (nicht dargestellten) Vorwärmern und Entgasern für das Speisewasser der Haupt- und Hilfsdampfkessel 11 und 12 zugeführt wird. Jeglicher restliche überschüssige Dampf aus dem Hilfsdampfkessel 12 (ein Teil dieses Dampfes kann über ein den Druck reduzierendes Nebenschlußventil 21 und einen Schwimmer 22 an der Turbine 13A vorbeigeleitet werden) wird über eine Ablaßleitung 23 abgelassen.

Der in dem Hauptdampfkeeeel 11 erzeugte Hochdruckdampf seinerseits wird den Hoch-, Zwischen- und Niederdruckstufen 24A, 24b bzw. 24C einer Dampfturbine 24 zugeführt, die ausgangsseitig in einen Kondenser 25 mündet und einen Hauptelektrogenerator 26 antreibt. Der aus der Zwisehendruckstufe 24b kommende Dampf wird vor dem Eintritt in die Niederdruckstufe 24C zur Wieder- bzw. Nacherhitzung durch einen Nacherhitzer 19 geleitet, in welchem er Wärme von demjenigen Teil des Dampfs aus dem Hilfsdarapfkessel 12 aufnimmt, welcher diesem Wiedererhitzer 19 zugeführt wird. Der Dampf aus den Turbinen 15, 16 und 17 kann ebenfalls über eine Leitung 27 dem Wiedererhitzer 19 zugeführt werden, um den der Niederdruclcstufe 24c der Turbine 24 zugeführten wiedererhitzten Dampf zu erhöhen, oder er kann alternativ Über eine Abiaßleitung 28 abgelassen werden. Aiter-

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nativ kann die Leitung 2? auch mit dem Austrittsende des Wiedererhitzers 19« d.h. direkt mit der Eingangsseite der Niederdruckstufe 24C verbunden sein.

Das in Pig. 2 dargestellte System entspricht bis auf die nach« folgend erwähnten Änderungen der Anlage aus Flg. 1, und einander entsprechende Teile sind in den beiden Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In der Anordnung nach Flg. 2 sind jedoch die den Hauptdarapfkesseln II zugeordneten Kühlgasumwälzvorrichtungen 13 elektrisch angetrieben, und der von den Hilfedampfkesseln mit entsprechend niedrigerem Druck erzeugte Dampf wird direkt den Turbinen 15, 16 und 17 und dem Dampf-Dampf· Wieder- bzw· Hacherhitzer 19 zugeführt. Wie ebenfalls gezeigt, ist ferner ein Turbogenerator mit veränderlicher Frequenz vorgesehen, welcher einen generator 29 aufweist, der mit veränderlicher Drehzahl von einer Turbine 30 angetrieben wird, die ihrerseits von eines Teil des Dampfs aus dem Hllfsdampfkessel 12 angetrieben ist« Die von diesem Turbogenerator mit veränderlicher Frequenz gelieferte elektrische Leistung kann zum Antrieb der Haupt» und Hilfskühlgasumwälzvorrichtungen 13 und 14 dienen.

Wie bereits erwähnt, wird durch die erfindungsgsmäß vorgesehene Dampfwieder- bzw. Nacherhitzung in dem die Hauptdampfkessel 11 und die Hauptturbinen 24 enthaltenden Hauptkreislauf mittels Dampf von den Hilfsdampfkesseln 12 die Entnahme einer größeren elektrischen Ausgangsleistung aus diesem Hauptkreislauf ermöglicht, für eine gegebene Größe des Hauptdampfkessels 11 und der Hochdrucketufe 24A der Turbine 24. Wie ebenfalls bereis angedeutet, bedeutet der in dem Wieder- bzw. Nacherhitzer 19 stattfindende Obergang von Energie aus dem Hilfsdampfkessel 12 in den Hauptdampfkreislauf, daß die Hilfsdampfkessel zur Aufnahme von etwa 20 % der von dem Kernreaktor erzeugten maximalen Wärme ausgelegt werden können, wie dies aus Sicherheitsgründen erwünscht ist, ohne daß die Turbogenerat or sät ze 17« 18 entsprechend groß sein müßten.

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Die Verwendung von Dampf aus den Hilfsdampfkosseln 12 zum Antrieb der Haupt- und Hilfs-Speisewasserpumpen sowie auch zum Antrieb der Haupt- und Hilfs-KUhlgasumwälzvorrichtungen (sei es direkt mittels Dampfturbinen IJA wie in Fig. 1, oder indirekt mittels Turbogeneratorsätzei29, 30 wie in Pig. 2) wirkt nicht nur .unterstützend im Sinne einer Verringerung der erforderlichen Grüße der Hilfsturbogeneratorsätze 17«. IB₄ sondern erbringt auch einen Vorteil hinsich¹ lieh Sicherheit und Zuverlässigkeit, insofern hierdurch mit einem hohen Sicherheitsgrad ein kontinuierlicher Betrieb dieser Zusatzfunktionen und des Kernreaktors unter Notbedingungen gewährleistet ist. Palis eine Alternativ- oder Not-Darapfquelle wie beispielsweise ein mit fossilen Brennstoffen betriebener Dampfkessel für Kraftwerkseigenbedarf verfügbar ist, kann diese in der gezeigten Weise über eine Dampfleitung 31 -mit einem normalerweise geschlossenen Ventil (sowie bei der Verrichtung in Pig. 1 ferner auch mit entsprechend hohem Druck über eine weitereXeitung 32» die in gleicher Welse ein normalerweise geschlossenes Ventil aufweist) angeschlossen sein, um gegebenenfalls &n normalerweise von dem Hilfsdampfkessel 12 gelieferten Dampf stellvertretend zu liefern. Hierbei können dann Notgeneratoren mit Diesel- oder Gasturbinenantrieb entbehrlich werden, wie sie normalerweise zur Aufrechterhaltung der elektrischen Energieversorgung für die Anlage unter Umständen, wo diese von dem elektrischen Netzsystem abgeschaltet ist, erforderlich sind.

Die in den Figg. 1 und 2 dargestellten Anordnungen gestatten ein schnelles Anfahren der Anlage, ohne daß hierfür eine nennenswerte Zufuhr elektrischer Leistung aus dem Netz erforderlich ist. Im Anfahrzustand werden die Haupt-Kühlgasumwälζvorrichtungen 13 abgeschaltet gehalten (bei der Vorrichtung nach Fig. 1 kann dies durch Nebenschluß der Dampfturbinen 13A erfolgen), bis die Hilfsdampfkessel 12 ausreichend Dampf zum Antrieb der Dampfturbinen 15» 16 und 17 liefern. Im allgemeinen bleiben die

(in den genannten Patenten. Patentanmeldungen

P 21 43 026.2 und P 23 18 111.5 beschriebenen) Vorteile, wie

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sie sich aus dem Vorhandensein sowohl von Haupt- und Hilfsdampfdruckkesseln als Antrieb für Haupt- und Hilfs-Turbogeneratoren ergeben, in den erfindungsgemäßen Anordnungen erhalten. So würden beispielsweise nach einer Reaktorauslösung die Hilfsdampfkessel weiterhin funktionieren und der von ihnen erzeugte Dampf weiterhin die Speisewasserpurapen für die Hilfsdampfkessel und die Hilfsturbogeneratoren antreiben; jedoch würde der Dampf im Nebenschluß an den Antriebsturbinen für die Hauptkühlgasumwälzvorrichtungen (in der Anordnung nach Pig. I) vorbeigeführt unter geeigneter Druckreduzierung und Temperaturregelung, um unerwünschte Sprungvorgänge zu vermeiden, und überschüssiger Dampf würde über die Ablaßleitung 23 einem geeigneten Ablaßkondenser oder Kondeusatsammler zugeleitet.

Bei den in den Figg. 1 und 2 dargestellten Anlagen sind die Hilfedampfdruckkessel 12 als solche vom Typ mit einmaligem Durchsatz dargestellt. Diese Dampfkesselbauart hat den Vorteil, daß die Anzahl erforderlicher Durchführungen in der Wandung des Kernreaktordruckgefäßes 10 weitgehend verringert werden; im typisohen Fall ergibt sich eine Einsparung von k Durchführungen Je Dampfkessel, im Vergleich zu Hochdruckdampfkesseln mit Rezirkulation (beispielsweise vom Lamont-Typ), welche getrennte Durchführungen für die Speiseleitungen zu und von den Vorwärmer-, Verdampfer- und überhitzerabschnitten derartiger Dampfkessel erfordern. Derartige Hochdruck-Rezirkulations-Dampfkessel werden in Verbindung mit einem Oberkessel betrieben, welchem Sättigungsdampf aus dem Verdampferabschnitt des Dampfkessels zugeführt und in welchem unverdampftes Wasser zur Rückführung in den Verdampferabschnitt von dem Dampf abgetrennt wird. Wegen der in dem Oberkessel als Folge des hohen Drucks in dem System herrschenden hohen Sättigungsteaiperatur ist die direkte Speisewasserzufuhr zu dem Oberkessel, als Mittel der (indirekten) Zufuhr zum Verdampferabschnitt, untunlich; das

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Speisewasser wird daher dem Oberkessel über einen Vorwärmerabschnitt des Dampfkessels zugeführt, in welchem das Speisewasser vor seinem Eintritt in den Oberkessel vorgewärmt wird; der für diesen Zweck vorgesehene Vorwärmerabschnitt des Dampfkessels erfordert zwei zugeordnete Durchführungen durch die Reaktor druckhülle« zusätzlich zu den zwei dem Verdampferabschnitt zugeordneten Durchführungen. Palis der Dampf aus dem Oberkessel überhitzt werden soll, muß der Dampfkessel ferner einen ttberhitzerabschnitt aufweisen, für den zwei weitere Durchführungen nötig sind.

Falls jedoch der in den Hilfsdampfkesseln erzeugte Dampf hauptsächlich für die Dampf-Dampf-Wieder- bzw. Hachwärmung des Dampfs aus den Haupt iampfkesseln verwendet werden soll, wie in den Figg. I und 2, brauchen die Hilfsdampfkessel nicht vom Hochdrucktyp zu sein und die Tecv^ratur in dem Oberkessel (bei welcher es sich um die vom D^uck abhängige Sättigungstemperatur handelt) kann daher hinreichend niedrig sein, derart daß das Speisewasser dem Oberkessel direkt zugeführt werden kann, ohne eine vorherige Vorwärmung in einem Vorwärmerabschnitt des Dampfkessels. In diesem Falle kann also ein Hilfsdampfkessel vom Rezirkulations-

vorgesehen typ, jedoch ohne Vorwärmerabschnitt,ysein, derart daß die zwei einem derartigen Vorwärmerabschnitt ansonsten zugeordneten Durchführungen durch die Druckumhüllung eingespart werden können.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der bzw. die Hilfsdampfkessel einer Kraftwerksanlage in dieser Weise als Rezlrkulationskessel ausgebildet 1st, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Diese Ausführungsform entspricht weltgehend der in Fig. 2, und einander entsprechende Teile der beiden AusfUhrungsformen sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Wie ersichtlich, sind jedoch in Fig. 3 die einzelnen Hilfsdampfkessel 12 vom Rezirkulatlonstyp (wobei das Rezirkulationsverhältnis typischerweise im Bereich von 2/1 zu 4/1 liegt),

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und Jedem Hilfsdampfkessel ist ein Oberkessel 12A zugeordnet, in welchem Wasser und gesättigter Dampf in Gleichgewicht miteinander stehen. Eine Spei sewasser zuführleitung 12B für den Hilfsdampfkessel ist mit dem Oberkessel 12A verbunden; Wasser aus dem Oberkessel (einschließlich Ersatzwasser aus der Eintrittsleitung 123) wird von einer ISnwälzpurape 12C dem Hilfsdampfkessel 12 zugeführt, der lediglich aus einem Verdampferabschnitt besteht. In dem Dampfkessel 12 wird Wasser zur Erzeugung eines Gemische aus Wasser und gesättigtem Dampf er» hitzt; dieses Gemisch wird in den Oberkessel 12A zurückgeleite t, wo der Sättigungsdampf und das Wasser getrennt werden; das Wasser wird mittels der Pumpe 12C zurückgeführt. Ein Hauptteil des aus dem Oberkessel 12A kommenden Dampfes wird normalerweise der oben erwähnten Dampf-Dampf-Wieder« bzw. Nacherhitzereinheit 19 zugeführt, wo es zur Wieder- bzw. Nacherhitzung des aus der Zwischendruckstufe 24B der Hauptturbine austretenden Dampfes vor dessen Eintritt in die Niederdruckstufe 24C der Dampfturbine dient. Von der Nach- bzw. Wiedererhitzerelnheit wird dieser Hauptteil des vom Oberkessel 12A gelieferten Dampfes über eine Leitung 20 Spei sewasser-vorwärmen^, und -entgaseasi zugeführt, in welchem seine restliche Energie welter ausgenutzt wird. Der übrige Teil des Dampfes aus dem Oberkessel 12A kann wie in Fig. 3 angedeutet (und entsprechend der vorhergehenden Beschreibungen der Figg. 1 und 2) zum Antrieb von Miederdruckdarapfturbinen 15 (die ihrerseits nicht dargestellte Speisewasserpumpen für die Hauptdampfkessel 11 treiben) 16, (die Ihrerseits nicht dargestellte Pumpen für die Speisewasserzufuhr zum EInIaB 12B der. Hilfsdampfkessel 12 treiben) und 17 dienen (die ihrerseits "Hauslast"- bzw. Eigenbedarfsgeneratoren 18 treiben, welche den wesentlichen elektrischen Leistungsbedarf für die Reaktoranlage liefern)*

Die Verwendung eines Hauptteils des Dampfs aus den Hilfsdampfkesseln 12 in der Dampfwiedererhitzereinheit I9, sowie der Um-

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stand, daß die Turbinen 15, l6 und 17 ohne weiteres mit Sättigungsdampf angetriebene Niederdruckturbinen sein können, bedeuten, daß die Hilfsdampfkessel 12 lediglich aus Verdampferabschnitten bestehen können, ohne überhitzerabschnitten und auch ohne Vorwärmerabschnitten, da der in dem Dampfkessel 12 und in dem Oberkessel 12A herrschende Druck (mad damit die Temperatur) hinreichend niedrig sein können,, um die Speisewassereintrittsleitung 12B direkt an den Oberkessel 12A statt Über einen Vorwärmerabschnitt des Dampfkessels anzuschließen. So weist jeweils jeder Hilfsdampfkessel 12 lediglich einen Einlaß und einen Auslaß (zu bzw. von seinem Verdampferabschnitt) auf und benötigt demgemäß nur zwei Durchführungen durch die den Reaktorcore und die Dampfkessel umgebende Druckhülle, im Vergleich mit den sechs Durchführungen, die je Dampfkessel erforderlich wären, falls jeder Dampfkessel zusätzlich zu dem Verdampferabschnitt einen Vorwärmerabschnitt und einen überhitzerabschnitt aufwiese.

Man erkennt hieraus, daß eine Anlage nach Art der in Fig. 3 gezeigten, in welcher die Hilfsdampfkessel zwar vom Rezirkulationstyp sind, jedoch keine Vorwärmer- oder überhitzerabschnitte aufweisen, Im Vergleich mit einer Anlage nach den Pigg. 1 oder 2, in welcher die Hilfsdampfkessol vom Typ mit einmaligem Direktdurchsatz sind, keinen Nachteil hinsichtlich der erforderlichen Anzahl von Durchführungen durch das Reaktordruckgefäß besitzt. Andererseits bestehen ganz bestimmte Vorteile, die aus der Verwendung von Bezirkulations-Darapfkesseln als Hilfsdampfkessel wie anhand von Fig. 3 beschrieben, erwachsen. Ein Vorteil besteht darin, daß das Vorhandensein der Oberkessel 12A eine Verbesserung hinsichtlich der Energiespeicherung des Systems erbringt, was eine wertvolle zusätzliche SicherheitsM&rge im Fall einer unvorhergesehenen Reaktorabschaltung darstellt; dies ist besonders vorteilhaft, falls die Abschaltung aus einem unvorhergesehenen Druckabfall des

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Reaktorkühlkreises resultierte Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache» daß, da die Wärmeabsorption in dem Hilfsdampfkessel hauptsächlich im Bereich der latenten. Wärme stattfindet, die Reaktorkühlmittelströmung durch den Hilfsdampfkessel ent» weder im Gegenstrom oder parallel zur Strömungsrichtung des Wassers und Dampfas gewählt werden kam. Diese größere Flexibilität bei der Projektierung der Krelslaufvorrichtungen kann von Bedeutung sein, insbesondere bei Reaktoren wie dem Hochtemperaturreaktor^ bei welchem die Reaktorkühlmittelströmung durch den Reaktor.jore abwärts verläuft und es daher am einfachsten ist, das Reaktorkühlmittel aufwärts durch die Dampfkessel strömen zu lassen. Mit Dampfkesseln vom Typ mit einmaligem Direktdurchsatz ist eine vergleichbare Flexibilität weniger einfach zu erzielen, da in diesem Fall der Dampf beim Verlassen, des Dampfkessels voll trocken gesättigt sein muß und die erhöhte Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittel und Dampf in dem Sättigungsdampfkessel das Niveau des Wärmeübergangsflusses in dom Direktdurchsatzgenerator in einen Bereich anhebt, wo Film- bzw· Grenzschicht Siedeerscheinungen ein nennenswertes Problem werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Rezirkulations-Dampfkeseels als Hilfsdampfkessel ist in der diesem Dampfkesseltyp über weite Bereiche der Ausgangsleistung hin innewohnenden Stabilität begründet, was besonders bedeutsam ist, wenn wie oben erwähnt der Dampf aus den Hilfsdampfkesseln teilweise für Hilfs«{Sicherheits)-Funktionen der Anlage verwendet wird.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ( 1 .J Kernkraftwerksanlage mit einem Kerareaktorcore, der Wärme an einen Hauptdampfkessel und eine α Hilfsdarapfkessel lie» fert, wobei der Haupt dampf kessel einen Hauptturbogeneratcr speist« der eine Dampfturbine mit mehreren^ aufeinanderfolgend mit dem vom Hauptdampf kessel kommenden Dampf durch« strömten Turbinenstufen sowie eine zwischen zwei Turbinenstufen vorgesehene Dampf-Wieder- bzw* Nacherhitzereinheit zur Nach- bzw« Wiedererhitzung des Dampfs von dem Hauptdampfkessel aufweist» dadurch gekennzeichnet« daß der Hilfsdampfkessel (12) die Wieder- bzw. Nacherhitzereinheit (19) mit Dampf zur Nach- bzw. Wiedererhitzung des Dampfs aus dem Hauptkessel (11) speist.

   2. Anlage nach Anspruch 1_# dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdampfkessel (12) ein Dampfkessel mit einmaligem Direktdurchsatz 1st (Pigg. 1 und 2).

   5» Anlage nach Anspruch 1* dadurch gekennzei ohne t , daß der Hilfsdampfkessel (12, Fig. 3) ein Rezirkulations-Dampfkessel mit einem Verdampferabschnitt in Zuordnung zu einem Oberkessel (12A) ist, an welchen der Hilfsdampfkessel (12) SKttlgungsdampf liefert und aus welchem das vom Sättigungsdampf abgetrennte Wasser in den Verdampferabschnitt des Hilfsdampfkessels rezirkuliert wird, und daß die Speisewasserzufuhrleitung (12B) für den ohne Vorwärmer ausgebildeten Hilfsdampfkessel (12A) direkt an den Oberkessel (12A) angeschlossen ist·

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   4· Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet« da3 der Kernreaktor (9# ¹O) ein gasgekühlter Reaktor ist und eine Haupt-XUhlgasumwälzvörriehtung (13), welche das Kühlgas im Kreislauf durch den Reaktorcora (9) zu dem Hauptdanpfkesaei (11) und durch diesen hindurch und wieder zurück In den Reaktorcore (9) umwälzt, sowie eine Eilfs-Kühlgasumwill^vorrichtung (14-) aufweist j welche Reaktorkühlgas im Kreislauf durch den Core und durch den Hilfsdampfkessel (12) umwälzt.

   5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Kühlgasumwälzvorrichkung (13, Fig· I) eine Dampfturbine (1;5A) aufweist, die mit wenigstens einem Teil des von dem Hilf sdampf kessel (12) gelieferten Dampfs betrieben wird und austrittseitig diesen Dampf der Hach- bzw. Wiedererhitzereinheit (I9) zuführt«

   6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5** dadurch gekennzel chnet, daß^wlnigstens eine weitere Dampfturbine (15 bis 16, y$) aufweist, die mit einem kleineren Teil des von dem Hilfsdampfkessel (12) gelieferten Dampfs (dessen Hauptanteil der Nach- bzw, Wiedererhitzereinheit (19) zugeführt ist) betrieben wird und zum Antrieb eines elektrischen Hilfsgenerators oder einer Speisewasserpumpe für den Haupt- oder den Hilfsdampfkessel dient.

   7. Anlage nach Anspruch 6,' dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Abdampf der zusätzlichen Dampfturbine (15 bis 17, 30) mit dem Dampf aus dem Hauptdampfkessel (11) unmittelbar vor oder nach dessen Durchgang durch die Nach» bzw. Wiedererhitzer· einheit (I9) gemischt ist (bei 27).

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