CH286627A - Plant for the industrial utilization of the heat generated in a nuclear reactor. - Google Patents

Plant for the industrial utilization of the heat generated in a nuclear reactor.

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CH286627A
CH286627A CH286627DA CH286627A CH 286627 A CH286627 A CH 286627A CH 286627D A CH286627D A CH 286627DA CH 286627 A CH286627 A CH 286627A
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CH
Switzerland
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heat exchanger
heat
plant
reactor
nuclear reactor
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German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K3/00Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
    • F01K3/18Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
    • F01K3/181Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using nuclear heat
    • F01K3/183Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using nuclear heat one heater being a fired superheater

Description

  

  Anlage zur industriellen Verwertung der in einem Kernreaktor entstehenden     Wärm:       Die industrielle     Verwertung    der in einem  Kernreaktor     (Pile)    frei werdenden Energie  ist zur Zeit nur mittelbar über ein die Wärme  nach aussen abführendes Mittel möglich. Mit  dem     Kühlprozess    des Reaktors wird ein thermo  dynamischer     Kreisprozess    verbunden, dessen  Wirkungsgrad in bekannter Weise von der  maximalen Temperatur     des    Arbeitsmittels ab  hängig ist. Anderseits ist. die im Reaktor auf  tretende Temperatur durch die physikalischen  Eigenschaften der verwendeten Stoffe be  grenzt.

   Sie beträgt höchstens etwa 250  C und  ist. deshalb zu niedrig, um eine wirtschaft  liche Überhitzung des entstehenden Dampfes  zu ermöglichen.  



  Es wäre denkbar, den im Reaktor direkt oder  über einen primären Wärmeträger indirekt  erzeugten     Sattdampf    unmittelbar in einer  geeigneten Turbine zu entspannen. Es ist  jedoch wesentlich wirtschaftlicher, ihn vorher  in einem von dem Kernreaktor getrennten       Uberhitzer    bekannter Bauweise auf die erfor  derliche Temperatur zu bringen. Die Erfin  dung betrifft demgemäss eine Anlage zur in  dustriellen Verwertung der in einem Kern  reaktor entstehenden Wärme und ist gekenn  zeichnet durch einen vom Reaktor örtlich ge  trennten und mit üblichen Brennstoffen be  triebenen     Wärmeaustauscher,    mit dessen  Hilfe das Arbeitsmittel eines thermodynami  schen Kreisprozesses auf eine höhere, wirt  schaftliche Temperatur gebracht wird.

   Die  Anlage kann durch einen zusätzlichen Wärme  austauscher ergänzt werden, in welchem die    dem beheizten     Wärmeaustauseher    zugeführte  Wärme durch einen besondern Wärmeträger  auf das Arbeitsmittel des     thermodynamischen     Kreisprozesses übertragen wird.  



  Es lässt sich leicht nachweisen, dass die  dein beheizten     Wärmeaustauscher    im Brenn  stoff zugeführte Energie sehr gut ausgenutzt  wird, indem dadurch der Wirkungsgrad des  Prozesses wesentlich verbessert wird. Ein wei  terer Vorteil des     getrennten        Wärmeafstau-          schers    liegt darin, dass er an einer von den  schädigenden Ausstrahlungen des Reaktors  vollkommen geschützten Stelle der Anlage  aufgestellt werden kann, was     Instandsiel-          lungsarbeiten    an den empfindlichen Appara  ten und Maschinen wesentlich erleichtert, wo  bei zu beachten ist,

   dass die Dampfturbine  als weniger empfindlich betrachtet werden  kann als zum Beispiel die     Brennkammer    des       beheizten        Wärmeaustauschers.     



  Die Figuren der beiliegenden Zeichnung  zeigen schematisch Ausführungsbeispiele der  erfindungsgemässen Anlage.     Fig.1    zeigt bei  spielsweise eine Anlage, in welcher die im  Reaktor erzeugte Wärme mittels eines Wärme  trägers in einem primären     Wärmeaustauscher     auf in einem separaten Kreislauf zirkulieren  des Wasser übertragen wird, wobei dieses zu       Sattdampf    verdampft;

   gemäss     Fig.2    ist     im     Kreislauf des thermodynamischen Prozesses  noch ein weiterer     Wärmeaustauscher    vorge  sehen, in welchem die dem     beheizten        Wärme-          austauscher    zugeführte Wärme durch einen  besonderen, in einem weiteren Kreislauf zir-           kulierenden        Wärmeträger    auf das Arbeits  mittel des Kreisprozesses übertragen wird.  



  In     Fig.    1 stellt 1 schematisch einen Kern  reaktor dar, 2 insbesondere dessen wärme  erzeugende Masse. Ein Wärmeträger tritt'  durch die Leitung 3 in den Reaktor ein und  verlässt diesen nach erfolgter Erwärmung  durch die Leitung 4, welche ihn dann dem       Wärmeaustauscher    -6 zuführt. Eine     Umwälz-          piunpe    5 sorgt für     gleiclnnässige        Zirkulation     des Wärmeträgers. Im     Wärmeaustauscher    6  wird im vorliegenden Beispiel     Sattdampf    aus  Wasser erzeugt, wenn als Arbeitsmittel des       thermodynamischen    Kreisprozesses Wasser  verwendet wird.

   Dem Dom 7 des     Wärmeaus-          tauschers    6 wird der     Sattdampf    entnommen       und    durch die Leitung 8 dem beheizten       Wärmeaustauscher    9 zugeführt.

   (Im     vorlie-          gendenBeispiel    könnte dieser beheizte Wärme  austauscher auch als      Überhitzer     bezeichnet  werden.) Dem     Wärmeaustauscher    9 kann  durch eine Leitung 12     Brennluft    zugeführt  werden, welche zuvor von einem Ventilator  10     ahgesaugt    und durch einen von den Ab  gasen des     Wärmeaustauschers    9 beheizten  Lufterhitzer 11 geführt wurde. Der Brenner  14 des     Wärmeaustauschers    erhält den Brenn  stoff durch     die        Leitung    13.

   Der     nun    über  hitzte Dampf fliesst zur Dampfturbine 15  und wird danach teilweise im     Kondensator    17  kondensiert. Die     Turbine    15 kann in bekann  ter Weise angezapft und der     Anzapfdampf     durch     Leitungen    19     Speisewasservorwärmern     20 zugeführt werden, durch welche das Kon  densat durch die     Kondensatpiuupe    18 ge  drückt wird. 21 ist ein Speisewasserbehälter       und    22 eine Speisewasserpumpe.

   Durch die       Leitung.    23 fliesst das als Arbeitsmittel des  thermodynamischen Kreisprozesses dienende  Wasser     wieder    zurück     zum        Wärmeaustauscher     6. Bei 24 ist eine der in Anlagen mit Kern  reaktoren benötigten Schutzwände angedeu  tet.  



  In     Fig.    2 sind gleiche Apparate, Maschi  nen usw.     wie    zuvor beschrieben mit gleichen  Hinweiszahlen versehen.     Zusätzlich    ist in die-         ser    Figur eine weitere Schutzwand bei 25  gezeigt, mit deren Hilfe der beheizte     Wärme-          austauscher    9 mit den zugehörigen Apparaten       und        Maschinen    noch besser abgeschirmt wer  den kann als im     vorbeschriebenen    Beispiel.

    26 ist ein zusätzlicher     Wärmeaustauscher,    in  welchem ein besonderer Wärmeträger zirku  liert, der dein beheizten     Wärmeaustauscher    9  durch die Leitung 27 zugeführt wird. Eine       Umwälzpumpe    28 sorgt für den Umlauf dieses  Wärmeträgers, der von der Pumpe durch  die Leitung 29     zum    zusätzlichen Wärmeaus  tauscher zurückfliesst.    Der Vollständigkeit halber sei erwähnt,  dass im Kreislauf     des    thermodynamischen  Kreisprozesses wohl in den meisten Fällen mit  Vorteil Wasser und der daraus durch Ver  dampfung entstehende Wasserdampf als Ar  beitsmittel verwendet wird.

   Sowohl im Kreis  lauf des Kernreaktors wie auch in dem in       Fig.    2 gezeigten zusätzlichen Kreislauf des be  heizten     Wärmeaustauschers    kann jedoch nach       Wunsch    jeder andere geeignete Wärmeträger,  zum Beispiel Wismut oder Helium, im Kern  reaktor bzw. ein beliebiges Gas im Kreislauf  des     Wärmeaustauschers    26, benützt werden.



  Plant for the industrial utilization of the heat generated in a nuclear reactor: The industrial utilization of the energy released in a nuclear reactor (pile) is currently only possible indirectly via a means that dissipates the heat to the outside. With the cooling process of the reactor, a thermodynamic cycle is connected, the efficiency of which is dependent in a known manner on the maximum temperature of the working medium. On the other hand is. the temperature occurring in the reactor is limited by the physical properties of the substances used.

   It is at most about 250 C and is. therefore too low to allow economical overheating of the resulting steam.



  It would be conceivable to relax the saturated steam generated directly in the reactor or indirectly via a primary heat transfer medium in a suitable turbine. However, it is much more economical to bring it to the required temperature beforehand in a superheater of known construction which is separate from the nuclear reactor. The invention accordingly relates to a plant for the industrial utilization of the heat generated in a core reactor and is characterized by a heat exchanger that is locally separated from the reactor and operated with conventional fuels, with the help of which the working fluid of a thermodynamic cycle is increased to a higher, economic temperature is brought.

   The system can be supplemented by an additional heat exchanger in which the heat supplied to the heated heat exchanger is transferred to the working fluid of the thermodynamic cycle by a special heat transfer medium.



  It can easily be proven that the energy supplied to your heated heat exchanger in the fuel is used very well by significantly improving the efficiency of the process. Another advantage of the separate heat exchanger is that it can be set up at a point in the plant that is completely protected from the harmful radiation from the reactor, which makes maintenance work on the sensitive devices and machines much easier, which must be taken into account ,

   that the steam turbine can be regarded as less sensitive than, for example, the combustion chamber of the heated heat exchanger.



  The figures of the accompanying drawing show schematically exemplary embodiments of the system according to the invention. 1 shows, for example, a system in which the heat generated in the reactor is transferred by means of a heat carrier in a primary heat exchanger to the water circulating in a separate circuit, this evaporating to form saturated steam;

   According to FIG. 2, another heat exchanger is provided in the circuit of the thermodynamic process, in which the heat supplied to the heated heat exchanger is transferred to the working medium of the cycle by a special heat carrier circulating in a further circuit.



  In Fig. 1, 1 schematically represents a core reactor, 2 in particular its heat-generating mass. A heat transfer medium enters the reactor through line 3 and, after it has been heated, leaves it through line 4, which then feeds it to heat exchanger -6. A circulating pump 5 ensures uniform circulation of the heat transfer medium. In the present example, saturated steam is generated from water in the heat exchanger 6 if water is used as the working medium of the thermodynamic cycle.

   The saturated steam is removed from the dome 7 of the heat exchanger 6 and fed to the heated heat exchanger 9 through the line 8.

   (In the present example, this heated heat exchanger could also be referred to as a superheater.) Combustion air can be fed to the heat exchanger 9 through a line 12, which combustion air previously sucked in by a fan 10 and passed through an air heater 11 heated by the exhaust gases from the heat exchanger 9 has been. The burner 14 of the heat exchanger receives the fuel through the line 13.

   The steam, which is now overheated, flows to the steam turbine 15 and is then partially condensed in the condenser 17. The turbine 15 can be tapped in a well-known manner and the bleed steam can be fed through lines 19 feedwater preheaters 20 through which the condensate through the condensate nozzle 18 is pressed. 21 is a feed water tank and 22 is a feed water pump.

   Through the line. 23 the water used as the working fluid of the thermodynamic cycle flows back to the heat exchanger 6. At 24 one of the protective walls required in systems with core reactors is indicated.



  In Fig. 2 the same apparatus, machines, etc. are provided with the same reference numbers as described above. In addition, this figure shows another protective wall at 25, with the aid of which the heated heat exchanger 9 with the associated apparatus and machines can be shielded even better than in the example described above.

    26 is an additional heat exchanger in which a special heat transfer medium circulates that is fed to your heated heat exchanger 9 through line 27. A circulation pump 28 ensures the circulation of this heat transfer medium, which flows back from the pump through line 29 to the additional heat exchanger. For the sake of completeness, it should be mentioned that in most cases in the circuit of the thermodynamic cycle, water and the resulting water vapor as a result of evaporation are advantageously used as working media.

   Both in the circuit of the nuclear reactor as well as in the additional circuit of the heated heat exchanger shown in Fig. 2, however, any other suitable heat carrier, for example bismuth or helium, in the core reactor or any gas in the circuit of the heat exchanger 26, be used.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Anlage zur industriellen Verwertung der in einem Kernreaktor entstehenden Wärme, gekennzeichnet durch einen vom Reaktor ört lich getrennten und mit üblichen Brennstof fen betriebenen Wärmeaustauscher, mit dessen Hilfe das Arbeitsmittel eines thermodynami schen Kreisprozesses auf eine höhere, wirt schaftliche Temperatur gebracht wird. UNTERANSPRUCH: Anlage gemäss Patentanspruch, geheim zeichnet durch einen zusätzlichen Wärmeaus tausches, in welchem die dem beheizten Wärmeaustausches zugeführte Wärme durch einen besonderen Wärmeträger auf das Ar beitsmittel des thermodynamischen Kreispro zesses übertragen wird. . PATENT CLAIM: Plant for the industrial utilization of the heat generated in a nuclear reactor, characterized by a heat exchanger that is locally separated from the reactor and operated with conventional fuels, with the help of which the working fluid of a thermodynamic cycle is brought to a higher, economic temperature. SUBCLAIM: System according to patent claim, secretly characterized by an additional heat exchange, in which the heat supplied to the heated heat exchange is transferred to the working medium of the thermodynamic cycle by a special heat transfer medium. .
CH286627D 1950-11-30 1950-11-30 Plant for the industrial utilization of the heat generated in a nuclear reactor. CH286627A (en)

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