CH343716A - Wärmekraftanlage zur Ausnützung der in einem Kernreaktor anfallenden Wärme - Google Patents

Description

  Wärmekraftanlage zur Ausnützung der in einem Kernreaktor anfallenden Wärme    Die Erfindung betrifft eine Wärmekraftanlage mit  Kreislauf eines Arbeitsmittels, zur     Ausnützung    der  in einem Kernreaktor anfallenden Wärme.  



  Nach dem heutigen Stande der Entwicklung lässt  sich die in einem Kernreaktor frei werdende Energie  nur mittelbar über einen     Wärmekraftprozess    verwer  ten, wobei die vom Kernreaktor anfallende Wärme  unmittelbar oder über einen     Zwischenwärmeträger     an das Arbeitsmittel einer Wärmekraftanlage abge  geben wird. Da die Anlagekosten eines Kernreaktors  beispielsweise im Vergleich zu einem mit Brennstoff  befeuerten Dampfkessel sehr hoch sind, während die  Kosten des für die Erzeugung einer bestimmten Ener  giemenge erforderlichen spaltbaren Materials eher  tief sind, wird sich die Erstellung von Kernkraft  anlagen vorwiegend dann wirtschaftlich rechtfertigen,  wenn sie möglichst während des ganzen Jahres mit  voller Last betrieben werden     können.     



  Um nun auch in jenen Fällen, in denen häufig       Teillastbetrieb    in Frage kommt, eine wirtschaftliche  Anlage zu erhalten, wird bei einer Wärmekraftanlage  der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss im       Arbeitsmittelkreislauf    zu einem die vom Kernreaktor  anfallende Wärme an das Arbeitsmittel abgebenden       Wärmeaustauscher    ein weiterer, durch     Brennstoff    be  feuerter     Arbeitsmittelerhitzer,    der für die Deckung  der Lastspitzen bestimmt ist, mindestens teilweise  parallel geschaltet.  



  Eine solche Anlage gestattet, die im Kernreaktor  anfallende Energie gleichmässig auszunützen. Die  Lastspitzen, welche nur während eines Teils der ge  samten Betriebszeit auftreten, werden dagegen durch  den mit Brennstoff befeuerten Erhitzer gedeckt, wel  cher mit verhältnismässig geringen Anlagekosten ge  baut werden kann.  



  In den     Fig.    1 und 2 der Zeichnung ist je ein Aus-         führungsbeispiel    des Erfindungsgegenstandes in ver  einfachter Darstellung veranschaulicht.  



  Gemäss     Fig.    1 wird die in einem Kernreaktor 1  anfallende Wärme an einen gasförmigen oder flüssi  gen     Zwischenwärmeträger    abgegeben, der einen durch  einen     Wärmeaustauscher    2 führenden Kreislauf be  schreibt. Der     Zwischenwärmeträger        wird    durch eine  Pumpe 3 umgewälzt und durch eine Leitung 4 dem  Kernreaktor 1 zugeführt. Nach Verlassen des Kern  reaktors gelangt der     Zwischenwärmeträger    über eine  Leitung 5     in    ein     im        Wärmeaustauscher    2 eingebautes       Verteilrohr    6, von welchem einzelne Rohre 7 aus  gehen.

   Diese münden hernach in ein Sammelrohr 8,  welches über eine Leitung 9 mit der Saugseite der  Pumpe 3 in Verbindung steht.  



  Der     Wärmeaustauscher    2 ist als Dampferzeuger  ausgebildet. Die vom Kernreaktor anfallende Wärme  wird durch den     Zwischenwärmeträger    an im     Wärme-          austauscher    2 enthaltenes, die Rohre 7 umgebendes  Wasser abgegeben, welches dabei verdampft. Der er  zeugte     Sattdampf    wird über eine Leitung 10     in    einen  mit Brennstoff befeuerten     überhitzer    11     geführt    und  von dort über eine Leitung 12 einer Turbine 13 zuge  leitet, in welcher er unter Arbeitsleistung entspannt.  Die     Turbine    13 treibt einen     elektrischen    Stromerzeu  ger 14 an.  



  Der Abdampf gelangt über eine Leitung 15 in  einen Kondensator 16. Das Kondensat wird durch       eine    Pumpe 17 abgezogen und durch zwei     Vorwär-          mer    18 und 19 geleitet, welche über Leitungen 20  bzw. 21 durch der Turbine 13 entnommenen     Anzapf-          dampf    beheizt werden. Mit 22 und 23 sind Rück  leitungen für das in den     Vorwärmern    18 und 19 an  fallende Kondensat bezeichnet. Das gesamte Konden  sat wird dem     Wärmeaustauscher    2 wieder als Speise  wasser zugeleitet.

   Es wird nach Verlassen des Vor  wärmers 19 durch eine Pumpe 24 über eine Leitung      25 vorerst durch einen     rauchgasbeheizten    Speise  wasservorwärmer 26 geführt und     hernach    über eine  Leitung 27 dem     Wärmeaustauscher    2 zugeleitet. Da  mit schliesst sich der Kreislauf des Arbeitsmittels der  Wärmekraftanlage. Die in dieser     Weise    umlaufende       Arbeitsmittelmenge    ist für die Erzeugung einer kon  stanten Leistung für die Deckung einer Grundlast  vorgesehen.  



  Für die Deckung der Lastspitzen ist dagegen nun  noch ein weiterer Dampferzeuger 28 vorgesehen.  Dieser ist im     Arbeitsmittelkreislauf    dem     Wärmeaus-          tauscher    2 parallel geschaltet. Von der Speisewasser  leitung 27     zweigt    an einer Stelle 29 eine Leitung 30  ab, welche einen Teil des Speisewassers einer     untern     Trommel 31 des Dampferzeugers 28 zuführt. Diese  ist über Siederohre 32 mit einer obern Trommel 33  verbunden. Der Dampferzeuger 28 ist mit Brenn  stoff befeuert, welcher über eine Leitung 34 zuge  führt wird.

   Der erzeugte Dampf gelangt über Lei  tungen 35 in eine Sammelleitung 36 und von dort  über eine     Leitung    37 nach einer Stelle 38 der Lei  tung 10, in der er sich mit dem im     Wärmeaustauscher     2 erzeugten Dampf vereinigt.  



  Der Dampferzeuger 28 ist ein Teil eines aus die  sem selbst, dem     überhitzer   <B>11</B> und dem Speisewasser  vorwärmer 26 bestehenden, mit Brennstoff befeuer  ten Erhitzers. Die durch Verbrennung des durch die  Leitung 34 zugeführten Brennstoffes erzeugten Feuer  gase bestreichen vorerst die Siederohre 32 des Dampf  erzeugers 28 und geben hernach noch Wärme an  den     Überhitzer    11 und den     Speisewasservorwärmer     26 ab, um zuletzt durch ein Kamin 39 zu entweichen.  Um die Überhitzungstemperatur des Dampfes beson  ders regeln zu können, ist dem     überhitzer    11 ein  Zusatzbrenner vorgeschaltet, welcher durch eine Lei  tung 40 mit Brennstoff versorgt wird.

   In dem dem  Dampferzeuger 28 nachgeschalteten     Erhitzerteil    11  wird die gesamte dem     Wärmeaustauscher    2 und dem  Dampferzeuger 28 entströmende     Arbeitsmittelmenge     nacherhitzt bzw. überhitzt.  



  Bei der in     Fig.    2 dargestellten Anlage sind gleiche  Teile mit gleichen     Bezugsziffern    wie in     Fig.    1 ver  sehen. Diese Anlage unterscheidet sich nun aber von  jener gemäss     Fig.    1 dadurch, dass der dem     Wärme-          austauscher    2 entströmende     Sattdampf    über eine Lei  tung 41 unmittelbar der Turbine 13 zugeleitet wird.  Der der Sammelleitung 36 des zum     Wärmeaustau-          scher    2 parallel geschalteten Dampferzeugers 28 ent  strömende Dampf wird über eine Leitung 42 allein  dem     Überhitzer    11 zugeführt.

   Für den Dampferzeu  ger 28 ist ein höherer Betriebsdruck vorgesehen als  für den W     ärmeaustauscher    2. In der von der Lei  tung 27 abzweigenden     Speisewasserleitung    30 ist aus  diesem Grunde noch eine Pumpe 43 eingebaut. Der  durch den     überhitzer    11 strömende Dampf hat einen       höheren    Druck und eine höhere Temperatur als der  den     Wärmeaustauscher    2 verlassende Dampf.

   Er wird  daher noch vor der Vereinigung mit dem letztgenann  ten Dampf über eine Leitung 44 einer     Vorschalttur-          bine    45 zugeführt, in welcher er unter Arbeitsleistung    bis auf den Druck des den     Wärmeaustauscher    2  verlassenden Dampfes entspannt, um hernach über  eine Leitung 46 an einer Stelle 47 in die Leitung 41  eingeführt zu werden. Die Turbine 45 gibt Leistung  an einen elektrischen Stromerzeuger 48 ab.  



  Bei dieser Anlage ist somit dem     Wärmeaustau-          scher    2 nicht nur der Dampferzeuger 28, sondern  auch noch die aus der Turbine 45 bestehende Kraft  maschine parallel geschaltet, in welcher das im Er  hitzerteil 28, 11 erhitzte Arbeitsmittel vor seiner       Vereinigung    mit dem dem     Wärmeaustauscher    ent  strömenden Arbeitsmittel unter teilweiser Entspan  nung Arbeit leistet.  



  Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen  handelt es sich um Dampfkraftanlagen, das heisst um  Anlagen, bei denen das Arbeitsmittel unter Änderung  des     Aggregatszustandes    einen Kreislauf beschreibt.  Der Erfindungsgedanke lässt sich aber sinngemäss  auch auf Anlagen anwenden, bei denen das Arbeits  mittel den gesamten Kreislauf unter Beibehaltung des  gasförmigen Zustandes beschreibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Wärmekraftanlage mit Kreislauf eines Arbeits mittels, zur Ausnützung der in einem Kernreaktor anfallenden Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsmittelkreislauf zu einem die vom Kernreaktor anfallende Wärme an das Arbeitsmittel abgebenden Wärmeaustauscher (2) ein weiterer durch Brennstoff befeuerter Arbeitsmittelerhitzer (28, 11, 26), der für die Deckung der Lastspitzen bestimmt ist, mindestens teilweise parallel geschaltet ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Wärmekraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der mit Brennstoff be feuerte Arbeitsmittelerhitzer (28, 11, 26) einen dem ge nannten Wärmeaustauscher parallel geschalteten Teil (28) nachgeschalteten Erhitzerteil (11) aufweist, in welchem die gesamte, dem genannten Wärmeaustau- scher und dem erstgenannten Erhitzerteil entströ mende Arbeitsmittelmenge nacherhitzt wird (Fig. 1). 2.

   Wärmekraftanlage nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der genannte Wärmeaus- tauscher (2) und der dazu parallel geschaltete Teil (28) des durch Brennstoff befeuerten Erhitzers als Dampferzeuger ausgebildet sind und dass der diesen Dampferzeugern entströmende Dampf gemeinsam im nachgeschalteten Erhitzerteil (11) überhitzt wird. 3.

   Wärmekraftanlage nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass dem genannten Wärme- austauscher (2) auch eine Kraftmaschine (45) parallel geschaltet ist, in welcher das im parallel geschalteten Erhitzer (28, 11) erhitzte Arbeitsmittel vor seiner Vereinigung mit dem dem genannten Wärmeaustau- scher entströmenden Arbeitsmittel unter teilweiser Entspannung Arbeit leistet (Fig. 2). 4.

   Wärmekraftanlage nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der genannte Wärmeaus- tauscher (2) als Sattdampferzeuger und der dazu par- allel geschaltete durch Brennstoff befeuerte Erhitzer (28, 11) als Dampferzeuger höheren Druckes mit Überhitzer ausgebildet ist, wobei der überhitzte Dampf in einer Vorschaltturbine (45) bis auf den Druck des im Wärmeaustauscher (2) erzeugten Satt- dampfes entspannt und hernach mit diesem gemein sam in einer Niederdruckturbine (13)

   weiter ent spannt (Fig. 2).