CH517353A - Kernreaktoranlage mit einem Druckgefäss - Google Patents

Description

  Kernreaktoranlage mit einem Druckgefäss    Der Patentanspruch, des Hauptpatentes     betrifft    eine  Kernreaktoranlage mit einem Druckgefäss, in welchem  mindestens seine Umwälzpumpe für im Druckgefäss       befindliches    flüssiges     Arbeitsmittel    angeordnet ist, wobei  der Antrieb -der Umwälzpumpe durch eine Turbine  erfolgt, die vom Arbeitsmittel beaufschlagt ist.  



  Die     vorliegende        Erfindung        bezieht    sich auf     :eine     Weiterentwicklung     einer    solchen     Anlage    und hat zur  Aufgabe, eine bessere Anpassung und Auslegung der  zum Antrieb der Umwälzpumpen verwendeten Turbinen  zu gestatten, so     dass    diese einen     besserem    Wirkungsgrad       ,aufweisen    und dabei     konstruktiv        billiger    ausgeführt       werden        können.     



  Das     erfindungsgemässe        Ziel    wird dadurch     erreicht,     dass mehrere Turbinen, von denen jede eine Umwälz  pumpe antreibt, in :der Strömung des Arbeitsmittels in  Serie geschaltet     sind.     



  Durch die erfindungsgemüsse Anordnung ist es  möglich, das     Gefälle,    welches für den     Antrieb    der       Turbinen    zur Verfügung steht, auf mehrere einzelne       Turbinen        aufzuteilen,    so     dass    die Turbinen     in    einem       Bereich    von     spezifischen:    Drehzahlen     arbeiten    können,       welcher    für ihren Typ besser geeignet ist.

   Für     den          Antrieb    :der     Turbinen    stehen     nämlich        Druckgefälle    im  Bereich von 10-80 und mehr     Atmosphären    zur     Verfü-          gung,    die eine :einzelne Turbine des derzeit aus     verschie-          denen    Gründen für :den     Antrieb    bevorzugten Typs, z. B.  eine Francis-Turbine, nicht mit gutem Wirkungsgrad       verarbeiten        kann.     



  Die Erfindung wird anhand in :der Zeichnung sche  matischdargestellten     Ausführungsbeispielen    erläutert.  Es zeigt:  Fig. 1 ein Schaltschema einer :erfindungsgemässen  Kernreaktoranlage,    Fig. 2 ein Schema der Schaltung der Pumpen und  der Turbinen aus oder Fig. 1 in :einer anderen Dar  stellungsweise und    Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung einer Parallel  schaltung zweier Serieschaltungen von Turbinen.    In !der Fig. 1 ist :ein Kernreaktor 101 mit einem  Reaktorkern 102 und     :einem    Druckgefäss 103 darge  stellt.

   Der Kernreaktor 101 ist vom Siedewassertyp, bei  welchem der Reaktorkern 102     in    leichtem     Wasser     :eingetaucht ist, welches     durch    die     Wärmeentwicklung    im       Reaktorkern    102 verdampft und zur     Arbeitsleistung     herangezogen wird. Zur Erzielung     eines    besseren  Wärmeüberganges     zwischen    dem Wasser und den     im     Reaktorkern 102 befindlichen Spaltstoffelementen wird  das     im    Druckgefäss 103 befindliche Wasser umgewälzt,  wozu Umwälzpumpen 104 des Axial-Typs vorgesehen  sind.

   Es versteht sich jedoch, :dass auch Pumpen des       Halbaxial    Typs oder :mit     Schraubenrädern        verwendet     werden können. Die Umwälzpumpen 104 sind durch  Wellen 105 mit Aden     Laufrädern    von Turbinen 106       verbunden.    Die Gehäuse der     Turbinen    106 sind mit dem  Druckgefäss<B>103</B> durch feste, nach     aussen    abgedichtete       rohrförmige    Teile 107 verbunden, welche     reit        den     Gehäusen der     Turbinen    aus :

  einem Stück     -ausgebildet     sein     können.    Die Teile 107 können     jedoch    auch     An-          schluss@stutzen    des     Druckgefässes    103     sein,    durch welche  ,die     Wellen    105     durchgeführt        sind.     



  'Die in der     Fig.    1     dargestellte    Anlage 'ist     mit     Speisepumpen 113 und 113' versehen, welche der  Förderung     des    Speisewassers für den Reaktor 101 durch       eine    Leitung 114     dienen,    in welcher sieh ein     Regelventil     114'     befinden    'kann.

   Der im     R:eäktor   <B>101</B> gebildete      Dampf wird     :durch        eine        Rohrleitung    115 einer     Dampf-          turbine    116     zugeleitet,    welche einen elektrischen Gene  rator 117 antreibt. Aus der Turbine 116 gelangt der       entspannte    Dampf in einen Kondensator 118.

   Das     im     Kondensator<B>118</B> gebildete Wasser     wird    :durch eine  Kondensatpumpe 120 den Speisepumpen 113, 113'  zugeführt, wodurch der durch den Kernreaktor 101  führende Kreislauf des     Arbeitsmittels        geschlossen        ist.     



  Bei der in der Fig. 1 :dargestellten Schaltung ist von  oder Speiseleitung 114 eine Leitung 130 abgezweigt,  welche zur ersten     Turbine    106     führt.    Der Ausgang der       Turbine    106 ist durch     eine    Verbindungsleitung 131 an  den     Eingang    der nächsten Turbine 106     angeschlossen,     deren Ausgang durch     eine    Verbindungsleitung 132     mit     der letzten der     dargestellten    Turbinen verbunden ist.

   An  den     Ausgang    der letzten der Turbinen 106 ist eine  Leitung 133     angeschlossen,    welche in     eine    Leitung 120'  führt, welche die Kondensatpumpe 120 mit den Speise  pumpen 113 und 113' verbindet. Inder Leitung 133 ist       ein    Einstellorgan 134, z. B. ein Regelventil,     zusammen     mit einem Ventil 135 geschaltet.

   Nach dem Ein  stellorgan 134 zweigt von :der Leitung 133     eine        Verbin-          dungsleitung    136 ab,     in    welcher :sich     eine    Pumpe 137       befindet.    Vor und nach der Pumpe 137 ist je     ein          Abschlussorgan    138 angeordnet. Von der Leitung 133  ist vor dem Regelventil 134     eine    Leitung 140 abge  zweigt,     in,    welcher sich ein Ventil 141     befindet.    In der  Leitung 130 ist zwischen den Pumpen 113, 113' und der       Leitung    136 ein Ventil 135' angeordnet.  



  In :der Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende  Schaltung der Pumpen und der     Turbinen        in    einer  abgeänderten Darstellungsweise dargestellt. Aus Grün  den der Anschaulichkeit wunde die     Speisepumpe    113'  weggelassen. Andererseits sind die aus     Betriebsgründen     notwendigen Ventile bzw. Absperrschleber dargestellt,  welche -den     einzelnen    Turbinen zugeordnet     sind.    So ist  vor jeder und nach jeder der Turbinen ein     Abschluss-          organ    142, z.

   B. ein Schieber, vorgesehen.     Ausserdem    ist  jede Turbine 106 mit einer Umführungsleitung 143  versehen, in welcher ein Drossel- bzw.     Abschlussorgan     144 angeordnet ist. Die     Abschlussorgane    142 gestatten  das Ausschalten     einer    beliebigen der Turbinen 106 im  Falle eines Defektes oder bei bestimmten Betriebszu  ständen. Das sonst durch die entsprechende Turbine  strömende Arbeitsmittel wird in einem solchen     Falle     durch die zugehörige Umführungsleitung 143 umgelei  tet.  



  Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schaltung kann  auf verschiedene Weise arbeiten. Wenn die     Abschluss-          organe    138 in der Verbindungsleitung 136 geschlossen  sind und die Pumpe 137 abgestellt ist, ist ein Antrieb der  Turbinen 106 durch eine der     Speisepumpen    113, 113'  oder beide     zusammen    möglich. Das von den Speise  pumpen 113 und 113' geförderte     Arbeitsmittel        fliesst    in  einem solchen Falle durch die Leitung 130, die Turbi  nen 106 und die Leitungen 131, 132, 133, das     Einstell-          organ    134 in die     Leitung    120'.

   Durch das Einstellorgan  134     kann    dabei die Leistung der     Turbinen,    106     beein-          flusst    werden.  



  Wenn andererseits die Organe 138 offen     :sind    und  die Pumpe 137 in Betrieb     gesetzt    ist,     ist    es möglich, die  Turbinen 106 durch die Antriebspumpe 137anzutrei  ben.     In    einem solchen Falle strömt     Idas        Arbeitsmittel     aus .der Pumpe 137 durch die Leitungen 130, 131, 132       und    133, durch die     Turbinen    106 und das     Regelventil     134 zur Saugseite der Pumpe 137 zurück. Das Ventil  141     ist    dabei geschlossen.

   Im     Prinzip        könnten    auch die         Ventile    135 und 135' geschlossen sein, so     dass    der       Antriebskreislauf    der Turbinen, vom     Kreislauf    des  Speisewassers     antriebsmässig        getrennt    ist.

   Dabei besteht  in     jedem    Falle der Vorteil, dass     sich    in den     Turbinen     und in! Reaktorgefäss 103 das gleiche Arbeitsmittel  befindet, wenn auch unter Umständen mit     verschiedenen     Drücken, so dass     besondere    Dichtungen     entfallen    -kön  nen.

   Die Trennung der     Turbinen    106 vom     Innenraum.     des     Reaktorgefässes    103 kann     z.    B. auf     einfache    Weise  durch,Gleitlager unter Verzicht auf besondere     Dichtun-          ,gen    erfolgen, wobei eine gewisse Strömung des Arbeits  mittels durch den Lagerspalt zugelassen wird.  



       Vorzugsweise    gestatten jedoch die     Ventile    135, 135'  eine schwache Arbeitsmittelströmung, durch welche eine  Verbindung zwischen den beiden     Kreisen    der Speise  pumpen 113, 113' und der Antriebspumpe 137 geschaf  fen wird. Dadurch     wird        eine        Kühlung    des durch die       Rohrleitungen    130, 131, 132, 133     und    136 sowie durch  ,die Pumpe 137 -und die Turbinen 106     kreisende        Arbeits-          mittels    bewirkt und dessen Üebrhitzung vermieden.  



  Zur     Beeinflussung    der Leistung der     Turbinen    106       kann    auch in diesem     Falle    das     Einstellorgan    134  verwendet werden.  



       Schliesslich    ist es     möglich,    bei     einem        Betrieb    der  Pumpe 137 das Ventil 135' zu     schliessen    und die     Ventile     135 und 141 leicht zu öffnen. Dadurch     wird    bei     einem     Antrieb der Turbinen durch die Pumpe 137 eine       Beimischung    von Speisewasser erhalten, welches aus der       .Beimischung    120 ausgetreten ist und sich     in    der  Leitung 120' befindet.

   Dieses     Speisewasser    ist     in    der  Regel kühler als !das aus den Speisepumpen austretende  Wasser bzw.     Arbeitsmittel,    da     normalerweise    vor den  Speisepumpen in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte  Vorwärmer angeordnet sind. Bei einer solchen Betriebs  weise wird eine bessere Kühlung des durch     die    Pumpe  137 und die Turbinen 106 strömenden Arbeitsmittels  erhalten, so dass seine Temperatur     niedriger    sein     kann     und die Pumpen und Turbinen mit einem     besseren     Wirkungsgrad     arbeiten    können.

   Auch in diesem Falle     ist     die Beeinflussung der Leistungen der Turbinen 106  durch das Einstellorgan 134 möglich.  



       In    der     Fig.    3 ist schliesslich in stark     vereinfachter     Darstellung eine     Ausführung    gezeigt, bei     welcher        zwei          Serieschaltungen    von Pumpen 206     parallel        zueinander     geschaltet sind, wobei     die    Strömung     durch    jede der       Serieschaltungen    :durch je ein     Einstellorgan    234     beein-          flusst    wird.

   Der Antrieb der Turbinen 206     erfolgt        durch     eine Speisepumpe 213. Diese Figur soll nur     die    Möglich  keit einer Ausbildung von     Parallelschaltungen        mehrerer     in Serie geschalteter     Turbinen    zeigen,     wobei    alle     bereits     in den     Fig.    1 und 2 dargestellten     Kombinationen     möglich     sind.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Kemreaktoranlage nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, :dass mehrere Turbinen (106, 206), von denen jede eine Umwälz- pumpe (104) antreibt, @in der Strömung des Arbeits mittels in Serie geschaltet sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Anlage nach Patentanspruch, @dadurch gekenn zeichnet, dass mit den Turbinen (106, 206) ein Einstoll- organ (134, 234) in Serie geschaltet ist, durch welches ,die Leistung der Turbinen (106, 206) beeinflussbar ist. 2. Anlage nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch mehrere parallel angeordnete Serieschaltungen von Turbinen (206) (Fig. 3).

   3. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Serieschaltung .der Turbinen (106) einen geschlossenen Ring bildet und mit einer besonde ren Pumpe (137) versehen ist, welche mit den Turbinen (106) im Ring in Serie geschaltet ist.

   4. Anlage nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Serieschaltung der Turbinen (106),an eine Speiseleitung (114) der Kernreaktoranlage nach mindestens einer Speisepumpe (113, 113<B>)</B> angeschlossen ist und dass mindestens -ein Teil des aus den Turbinen (106) austre tenden Arbeitsmittels in die Arbeitsmittelleitungen (120) vor einer Speisepumpe (113, 113') zurückgeführt wird. 5.

   Anlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Serieschaltung der Turbinen (106) zusammen mit der genannten besonderen Pumpe (137) -an die Speiseleitung des Arbeitsmittels vor und nach der Kondeusatpumpe (120) angeschlossen ist.