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Verfahren zur Umsetzung der in Atomreaktoren frei werdenden Wärme
in mechanische Energie mit einem dampfgekühlten Reaktor Die Umsetzung der in Kernreaktoren
frei werdenden Wärme in mechanische Energie ist unter anderem durch die hohen Anlagekosten
der Kernreaktoren und die mäßigen Wirkungsgrade der zugehörigen Kraftprozesse gekennzeichnet.
Wesentliche Ursache dieses geringen Wirkungsgrades der Energieumsetzung ist der
Umstand, daß man versucht, mit den herkömmlichen Dampfprozessen zu arbeiten, wobei
die Reaktoren zunächst nicht in den Druck- und Temperaturgrenzen arbeiten können,
die man derzeit bei den Dampfprozessen mit Wärmezufuhr durch eine Brennstoffeuerung
beherrscht. Die Entwicklung der Reaktoren strebt daher dahin, die Druck- und Temperaturgrenzen
zu erweitern. Dabei treten allerdings wieder kostenerhöhende Faktoren beim Reaktor
auf. Die Anpassung der Wärmeübertragung an einen Prozeß, der mit Vorwärmung, Verdampfung,
Überhitzung und Zwischenüberhitzung des Wärmeträgers arbeitet, ist beim Reaktor
etwas ganz anderes als beim Prozeß mit Wärmezufuhr durch eine Brennstoffeuerung.
Dies gilt sowohl für die Verfahren, bei denen zwischen den Reaktor und den Dampfprozeß
noch ein oder gegebenenfalls sogar zwei Kühlkreisläufe geschaltet sind, wie auch
für jene Verfahren, bei denen Wasser unmittelbar im Reaktor verdampft wird.
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Für den Reaktor wäre derjenige Arbeitsmittelkreislauf der geeignetste,
dessen Arbeitsmedium direkt zur Reaktorkühlung benutzt werden könnte und bei dem
die Temperatur, bei der die Wärmezufuhr erfolgt, sich in den Grenzen der wirtschaftlichen
Kühltemperatur des Reaktors bewegen würde.
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Als Kühlmittel für Reaktoren werden derzeit organische Flüssigkeiten,
flüssige Metalle, Druckwasser, Siedewasser und vollkommene Gase verwendet. Flüssige
Metalle bieten zwar die Möglichkeit, die Höchsttemperatur des Kühlmittels bis auf
700° C zu treiben, da aber wegen der sehr hohen radioaktiven Verseuchung des Kühlmittels
immer zwei Kühlkreisläufe hintereinandergeschaltet werden müssen, kann die Dampftemperatur
die höchste Kühltemperatur nicht annähernd erreichen. Auch der hergebrachte Dampfprozeß
nach C 1 a u s i u s -Rankine ist derzeit bereits an Dampftemperaturen von 650°C
und mehr interessiert, da auch dessen Wirkungsgrade dann noch ansteigen. Dabei tritt
die bekannte Erscheinung auf, daß die Wirtschaftlichkeit eines Kreislaufes derart
hoher Dampftemperatur nicht ohne weiteres gegeben ist, da die erforderlich werdenden
hochwarmfesten austenitischen Stähle im Preis ungewöhnlich hoch liegen. Ein erheblicher
Austenitaufwand würde auch bei Metallkühlung mit Temperaturen von 700° C auftreten.
Dabei müßten schon die Anlageteile für die gesamten Vorläufe sowie der größte Teil
der Heizflächen beider Metallkreisläufe in Austemt ausgeführt werden. Die Kosten
hierfür würden den Gewinn an Wirkungsgrad erheblich beeinträchtigen. Üblicherweise
wird als Kühlmetall Natrium verwendet, das unter gar keinen Umständen mit Wasser
in Berührung kommen darf. Die Natriumkühlung ist daher schon bei Verwendung ferritischer
Stähle sehr aufwendig und verbraucht auch rund 2% der erzeugten Leistung für die
Natriumumwälzung. Da diese Umwälzleistung elektrisch aufgebracht wird, erhöhen sich
die gesamten Anlagekosten um 2%. Druckwasser gestattet weder die Anwendung hoher
Dampfdrücke noch eine nennenswerte Überhitzung im Sekundärkreislauf. Der Siedewasserreaktor
gestattet hohe Dampfdrücke des Kreislaufes, liefert aber bisher noch keine überhitzung
des Dampfes. Es sind Vorschläge bekannt, zusätzlich hinter dem Reaktor einen brennstoffgefeuerten
überhitzer zu verwenden. Bei modernen Dampfprozessen beträgt aber der Anteil der
überhitzungswärme schon mehr als 50% der insgesamt zugeführten Wärme, so daß der
Reaktor unter solchen Umständen zur Nebenanlage eines Brennstoffkraftwerks würde.
Andere bekannte Vorschläge
gehen dahin, eine nukleare überhitzung
in einer zweiten Abteilung des Siedewasserreaktors oder in einem zweiten Reaktor
durchzuführen. Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ein Reaktor von
zwei oder mehreren Kühlsystemen unterschiedlichen Druckes durchzogen wird, wobei
die verschiedenen Kühlsysteme teils der Verdampfung von Wasser dienen sollen, teils
der direkten überhitzung des erzeugten Dampfes, teils aber auch der Zwischenüberhitzung
von Dampf. Handelt es sich bei den Kühlmitteln dieser Kühlsysteme um Gase, so sollen
diese außerdem in einem Gasturbokreislauf Nutzarbeit leisten. Bei allen Reaktorbauten
mit mehreren verschiedenartigen Kühlsystemen besteht die grundsätzliche Schwierigkeit,
eine wirtschaftliche Lastregelung durchzuführen, da eine Veränderung des Wärmeflusses
in einem der verschiedenen Kühlsysteme sich nur durch Ändern der Reaktivität herbeiführen
läßt, die dann immer die gesamte Reaktorleistung beeinflußt.
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Die Reaktorkühlung mittels vollkommener Gase läßt sich den Bedingungen
der Hochtemperaturreaktoren gut anpassen und wird es auch gestatten, Dampfkraftprozesse
im Sekundärkreis zu betreiben, deren Höchsttemperatur nur wenig niedriger ist als
die des Kühlgases, wenn nicht das Erfordernis der Verwendung austenitischer Stähle
im Wärmetauscher ein etwas höheres Temperaturgefälle zur Einsparung von austenitischem
Material zweckmäßig erscheinen läßt. Bei der Gaskühlung wird ein Anteil von 8 bis
15% der erzeugten Leistung für die Gasumwälzung benötigt. Dadurch werden Wirkungsgrad
und Anlagekosten der Kernkraftanlage ungünstig beeinflußt. Trotzdem wird die Gaskühlung
wegen ihrer Einfachheit und der Möglichkeit, eine überhitzung und auch die Zwischenüberhitzung
ohne nennenswerte Schwierigkeiten durchzuführen, bereits in erheblichem Ausmaß angewendet.
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Neuerdings wird vielfach vorgeschlagen, den Gaskühlkreislauf gleichzeitig
zur Leistungserzeugung zu verwenden und den Reaktor als Erhitzer in einem geschlossenen
Gasturboverfahren zu benutzen. Es werden für solche Verfahren in einem geschlossenen
Gasturbokreislauf bei einer Anfangstemperatur von 700° C Wirkungsgrade von 30 bis
40% erwartet.
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Es ist nachgewiesen, daß man bei Verwendung von Wasserdampf in Rückverdichtungsprozessen,
die denen der geschlossenen Gasturbinenkreisläufe entsprechen, aber das gesamte
Druckgefälle des normalen Dampfprozesses umfassen sowie sich der Regenerativvorwärmung
bedienen, jeden Gasturboprozeß und jeden Clausius-Rankine-Prozeß bei gleichen Temperaturgrenzen
im Wirkungsgrad übertrifft. Der Anwendung der Rückverdichtungsverfahren mit Wasserdampf
steht bei Beheizung mit fossilen Brennstoffen ebenfalls der hohe Preis der Austenite
im Wege.
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Es ist das Ziel der Erfindung, einerseits die Schwierigkeiten, die
bisher der Anwendung von Rückverdichtungsverfahren mit Wasserdampf entgegenstanden,
aus dem Wege zu räumen, andererseits aber der im Reaktor entstehenden Wärme neue
Möglichkeiten zur verbilligten Energieerzeugung zu geben. Es ist daran gedacht,
daß bei der Entwicklung der Hochtemperaturreaktoren die zu erreichende Höchsttemperatur
in einem angemessenen Verhältnis zu der im Kraftprozeß wirtschaftlich zu verarbeitenden
Dampftemperatur stehen sollte. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung
der in Atomreaktoren frei werdenden Wärme in mechanische Energie mit einem dampfgekühlten
Reaktor, wobei außer dem als Dampferhitzer dienenden Reaktor mindestens eine mit
Dampf betriebene Entspannungsmaschine und Einrichtungen zur Abkühlung des entspannten
Dampfes vorgesehen sind. Das erfinderisch Neue besteht darin, daß der Reaktor ausschließlich
mit Dampf gekühlt wird, dessen Entalphie beim Eintritt in den Reaktor nahe an der
Sättigungslinie liegt und der in einem an sich bekannten Rückverdiclhtungssystem,
bei dem die Verdichtung im Naßdampfgebiet erfolgt, Arbeit leistet.
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Beim Reaktor brennt im allgemeinen der Spaltstoff innerhalb des Druckraumes
des Kühlmittels und ist von diesem meist durch metallische Kühlflächen getrennt,
die aber keine Druckkräfte zu übertragen haben. Wenn für diese metallischen Schutzhülsen
Austenite verwendet werden müssen, so wird infolge der sehr hohen Wärmebelastung
dieser Tauschflächen und wegen ihrer geringen Wandstärke zumindest der mengenmäßige
Bedarf an Austenten erheblich geringer sein als beim brennstoffgefeuerten Hochtemperaturüberhitzer.
Der Reaktor ist daher ein besonders geeigneter Erhitzer für alle Rückverdichtungsverfahren.
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In Abb. 1 ist das Schema eines geschlossenen Gasturbinenkreislaufes
dargestellt, der einen Kernreaktor als Gaserhitzer benutzt. Das umlaufende Gas wird
im Reaktor 1 erhitzt, in der Turbine 2 entspannt, gibt im Wärmetauscher 3 einen
Teil seines Wärmeinhalts ab, hier z. B. an das verdichtete Gas, muß im Nachkühler
4 auf die Anfangstemperatur der Verdichtung heruntergekühlt werden, wird im Verdichter
5 auf den Anfangsdruck verdichtet und strömt wieder zum Reaktor 1.
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In Abb. 2 ist das Schema eines dem Gasturbinenprozeß sehr ähnlichen
Rückverdichtungsverfahrens mit Dampf aufgezeichnet. Der umlaufende Dampf wird im
Reaktor 1 erhitzt, in der Turbine 2 auf den Enddruck des Umlaufsystems entspannt,
strömt dann in den Wärmetauscher 3, in dem ihm ein Teil seiner Wärme entzogen wird.
Hinter dem Wärmetauscher 3 wird dem Umlaufdampf eine bestimmte Menge Dampf entnommen,
unter Ausnutzung des im allgemeinen vorhandenen Druckgefälles in der Turbine 6 entspannt
und im Kondensator 7 niedergeschlagen. Das Kondensat wird nach allfälliger Vorwärmung
in der Düse 4 dem Umlaufdampf in gleicher Menge wieder beigemischt. Die entnommene
Dampfmenge kann ebensogut zu Heizzwecken verwandt werden. Der Entnahmedampf kann
auch bereits hinter der Turbine 2 entnommen werden, wenn das Druckgefälle, das bis
zum Kondensator zur Verfügung steht, eine höhere Eintrittstemperatur in der Turbine
6 erfordert.
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In Abb. 3 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Rückverdichtungsprozeß
dargestellt, dessen Abwärme nicht wie bei der Anlage nach Abb. 2 zur Vorerhitzung
des rückverdichteten Dampfes dient, sondern zur Erzeugung von Zusatzdampf. Das Verfahren
ist als »Doppeldampfkreislauf« bekannt. Dabei kann der Zusatzdampf entweder mit
gleichem oder mix höherem als dem Enddruck des Umlaufdampfes erzeugt werden. Dem
vom Verdichter 8 kommenden Umlaufdampf wird in der Düse 10 eine bestimmte Menge
Zusatzdampf beigemischt. Im
Reaktor 1 wird die gesamte Dampfmenge
erhitzt. In der Turbine 2 wird der Dampf so weit entspannt, daß die Verdichtungsleistung
ganz oder teilweise aufgebracht wird. Bei diesem Schema ist der Verdichter beispielsweise
auf einer besonderen nutzleistungsfreien Welle angeordnet. In der Nutzleistungsturbine
3' wird die gesamte Dampfmenge auf den Enddruck des Rückverdichtungssystems entspannt.
Anschließend oder auch hinter dem Verdampfer 5' wird die Zusatzdampfmenge und so
viel Umlaufdampf, wie als Kondensat dem Umlaufdampf in der Düse 7' zwecks Nachkühlung
wieder beigemischt wird, dem Umlaufsystem entnommen, nach Arbeitsleistung in der
Turbine 11 dem Kondensator 12 zugeführt und die zur Nachkühlung des Umlaufdampfes
dienende Kondensatmenge mit Hilfe der Speisepumpe 13 der Reinigungsanlage 14 zwecks
Beseitigung der radioaktiven Bestandteile und gegebenenfalls nach Vorwärmung 15
der Einspritzdüse 7' zugeführt. Die zur Speisung des Verdampfers 5' benötigte Kondensatmenge
wird von der Speisepumpe 16 über den Vorwärmer 6' in den Verdampfer 5' gefördert.
Die von der Turbine 3' abströmende Hauptmenge des Umlaufdampfes beheizt einen oder
mehrere Wärmetauscher, z. B. den überhitzer 4, den Verdampfer 5' und den Vorwärmer
6' oder statt dessen einen Zwangdurchlauferhitzer. Vom Vorwärmer 6' strömt der Umlaufdampf
über die Einspritzdüse 7', in der er nachgekühlt wird, zum Verdichter B. Falls der
Druck des Zusatzdampfes höher ist als der Verdichterenddruck, kann die bestehende
Druckdifferenz in einer Hochdruckturbine 9 oder in der Mischdüse 10 zur Arbeitsleistung
ausgenutzt werden. Der Fall, daß der Zusatzdampf mit höherem Druck als der Umlaufdampf
erzeugt wird, kann zweckmäßig sein, wenn der Prozeß der Kernspaltung oder die Bauart
eine Beschränkung des im Reaktor zulässigen Druckes vorschreibt. Man kann dann trotzdem
mit Hilfe der Abwärme eines Rückverdichtungsverfahrens nach der Schaltung der Abb.
3 einen großen Teil der durch Anwendung höchster Drücke erzielbaren Leistung gewinnen.
In jedem Falle muß man bestrebt sein, den oberen Druck des Umlaufdampfes und damit
den Reaktordruck so hoch wie möglich anzusetzen, da jede Erhöhung des Anfangsdruckes
der Rückverdichtung bei gleichbleibenden Kondensatordrücken die Leistungsausbeute
steigert.
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Wenn es gelingt, einen Reaktor mit überkritischem Dampf zu kühlen,
dann ist die Möglichkeit gegeben, auf diese Art auch schnelle Reaktoren zu kühlen,
die eine extreme Leistungsdichte im Kern aufweisen und derzeit nur mit flüssigem
Metall gekühlt werden können. Wasserdampf von 300 ata und 400° C, der mit einem
Volumen von 0,003 m3/kg in den Reaktor eintritt und ihn mit 700° C bei 0,0138 m3/kg
verläßt, würde 374 kcal/kg aus dem Reaktor austragen. Die bekannt hervorragenden
Wärmeübergangswerte des überkritischen Dampfes werden auf diese Weise zur Anwendung
gebracht. Aber auch unterkritische Drücke ergeben bereits eine sehr gute Wärmeausbringung
aus dem Reaktor bei im Vergleich zur temperaturgleichen Gaskühlung erheblich geringerem
Volumendurchsatz. Für Natrium beträgt die erreichbare Wärmeausbringung derzeit bei
rund 400° C Kühltemperatur bis zu 40 kcal/kg und könnte bei deren Erhöhung auf 700°
C auf rund 100 kcal/kg gesteigert werden. Es besteht bei Kernprozessen mitunter
die Gefahr, daß bei Versagen der Kühlung der Reaktor unter katastrophalen Umständen
zerschmilzt. Am besten sind wohl die im Wasser stehenden Reaktoren gegen solche
Unfälle geschützt. Die Dampfkühlung des Doppeldampfkreislaufes vermag den Reaktor
in gleich guter Weise zu schützen.
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Bei den Rückverdichtungsverfahren besteht die Möglichkeit, daß der
Verdichter und damit die Umwälzleistung ausfällt. Es ist in Abb. 3 dargestellt,
wie trotzdem die Kühlung aufrechterhalten wird. Die im Rückverd'ichtungskreislauf
eines Doppeldampfkreislaufes liegenden Maschinen 9, 8, 2, 3 werden durch
Umgehungsleitungen überbrückt, deren Absperrventile 17, 18, 19 in Störfällen rasch
öffnen. Daraufhin strömt der Umlaufdampf unmittelbar mit der Höchsttemperatur oder
nach Herabsetzung der Temperatur und Vergrößerung seiner Menge mittels der Einspritzung
20 in den Zusatzverdampfer 4, 5', 6', dessen Abgabe sich entsprechend erhöht. Da
gleichzeitig der Druck im Reaktor absinkt, kann der überdruck des Verdampfers dem
Umlaufdampf in der Düse 10 hinreichende Umwälzenergie verleihen. Die Leistung der
Niederdruckturbine 11 und die Einspritzung in der Düse 7' können dabei aufrechterhalten
werden.
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Bei den Kernprozessen besteht selbst bei Verwendung relativ indifferenter
Wärmeträger immer die Gefahr der radioaktiven Verseuchung der Kraftanlage und der
Umgebung und insbesondere der Kühlluft und des Kühlwassers. Es wird daher vorgeschlagen,
den Rückverdichtungskreislauf von dem angehängten Kondensationskreislauf durch Zwischenschaltung
von Wärmetauschern vollständig zu trennen. Dabei würde ein Teil des umlaufenden
Dampfes und das Äquivalent des Zusatzdampfes in diesen Wärmetauschern beim Enddruck
des Rückverdichtungsprozesses kondensieren. Das Kondensat kann dann, vor Wiederverwendung
zur Einspritzung oder Verdampfung, von radioaktiven Bestandteilen befreit werden.
In Abb. 4 ist ein einfaches Beispiel zu diesem Vorschlag entsprechend dem Verfahren
nach Abb. 2 dargestellt. Der Primärkreislauf nach Abb. 4 besteht aus dem Reaktor
1, der Turbine 2, dem Niederd'rucküberhitzer 8', dem Wärmetauscher
3,
dem Niederdruckverdampfer 4, der Einspritzdüse 5" und dem Verdichter 6".
Der nach Abb. 4 aus dem Wärmetauscher 3 austretende Umlaufdampf beheizt anschließend
einen Verdampfer 4, dessen Dampfdruck geringer ist als der des Umlaufdampfes, so
daß der Umlaufdampf einen Teil seiner Verdampfungswärme hergeben kann. Soweit hierbei
Kondensat entsteht, wird es in der Reinigungsanlage 6"' entgiftet und durch die
Einspritzpumpe 7" dem Umlaufdampf in der Düse 5" wieder beigemischt. Da auf beiden
Seiten der Verdampferheizfläche 4 die hohen Wärmeübergangswerte der Kondensation
bzw. der Verdampfung auftreten, kann der Verdampfer 4 mit geringer Temperatur- und
Druckdifferenz zwischen den beiden getrennten Kreisläufen betrieben werden. Der
Wärmetauscher 8' dient dazu, den im Verdampfer 4 erzeugten Niederdruckdampf zu überhitzen.
Da die Umlaufdampfmenge wesentlich größer ist als die erzeugte Niederdruckdampfmenge,
gelingt es, den Niederdruckdampf nahe bis zur Temperatur des Umlaufdampfes am Austritt
der Turbine 2 zu überhitzen. Insgesamt kann der durch die Trennung eintretende Leistungsabfall
der
Kernkraftanlage auf rund 201o der Leistung beschränkt bleiben.
Der Niederdruckdampf wird wiederum in der Turbine 9 unter Arbeitsleistung entspannt,
im Kondensator 10 niedergeschlagen und von der Speisepumpe 11' nach Entgiftung
in der Reinigungsanlage 12' und Vorwärmung 13' dem Verdampfer 4 zugeführt. Die Maschinenanlage
nach Abb.4 ist als Einwellenanlage dargestellt, könnte aber ebenso mit mehreren
Wellen arbeiten, wie es z. B. Abb. 3 zeigt.
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Für das in Abb.3 dargestellte Verfahren ist in Abb. 5 eine Variante
dargestellt. Dabei soll der Zusatzdampf hinwiederum mit höherem Druck, als ihn der
Reaktor zuläßt, erzeugt werden und in der Hochdruckturbine 11 auf den Druck des
Reaktors entspannt werden, wobei er beispielsweise einen Teil der Verdichtungsleistung
aufbringt. Der Umlaufdampf durchläuft gemeinsam mit dem Zusatzdampf den Reaktor
1, treibt die Verdichterturbine 2, die Nutzleistungsturbine 3', strömt dann durch
den Niederdrucküberhitzer 4, den Zusatzdampfüberhitzer 5', den Zusatzverdampfer
6', den Zusatzspeisewasservorwärmer 7"', den Niederdruckverdampfer 8', wo er zum
Teil niedergeschlagen wird. Danach strömt der Umlaufdampf allein durch den Verdichter
9', um sich in der Düse 10 wieder mit dem Zusatzdampf zu vereinigen. Der im Niederdruckverdampfer
8' hochdruckseitig zum Teil kondensierte Dampf wird dem Reiniger 12' zugeführt.
Nach Entgiftung des Kondensats wird ein Teil zur Ergänzung der Umlaufdampfmenge
mittels der Einspritzpumpe 14' über die Düse 15' dem Umlaufdampf wieder beigemischt.
Zwischen dem Reiniger 12' und der Speisepumpe 16 ist ein Speicher 13" vorgesehen.
Das Zusatzspeisewasser wird von der Speisepumpe 16 in den Vorwärmer 17"' gefördert.
Zwischen dem Vorwärmer 7"' und dem Zusatzverdampfer 6' ist noch ein Speicher 17'
dargestellt, der die Reaktorkühlung sichern hilft. Der im Niederdruckverdampfer
8' erzeugte und im Wärmetauscher 4 überhitzte Niederdruckdampf wird nach Arbeitsleistung
in der Turbine 18' im Kondensator 19' niedergeschlagen und das Kondensat von der
Speisepumpe 20' nach Reinigung 21 über die Regerativvorwärmung 22
dem Niederdruckverdampfer 8 wieder zugeführt.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Verwendung von Wasserdampf
als Kühlmittel in Leistungsreaktoren unter Benutzung der bekannten und auf die Besonderheiten
des Reaktorbetriebes abgeänderten Rückverdichtungsverfahren mit Dampf eine erheblich
größere Verbesserung der Leistungsausbeute verspricht als die bisher angewandten
Verfahren. Es ist bei einem Dampfzustand von 600° C und 150 ata eine elektrische
Nutzleistungsausbeute von 43 % der Reaktorwärme mit Sicherheit zu erwarten und bei
Erreichung eines Dampfzustandes von 300 ata, 800° C eine solche von 50% und mehr.
Dabei ist als Folge der sehr guten Anpassung der Rückverdichtungsverfahren mit Wasserdampf
an die verschiedenen Kernspaltungsverfahren in vielen Fällen mit erheblichen Senkungen
der Anlagekosten zu rechnen.
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Den Anforderungen, die an die Sicherheit der Reaktoranlage gestellt
werden müssen, vermag die reine Dampfkühlung in hervorragender Weise gerecht zu
werden. Das gilt besonders für das in Abb. 4 und 5 dargestellte »Doppeldampfkreislaufverfahren«.
Gegenüber den Gaskühlkreisläufen haben die nach der Erfindung vorgeschlagenen Dampfkühlkreisläufe
einen wesentlich geringeren Volumendurchsatz im Reaktor und im Rückverdichtungskreislauf.
Der spezifische Durchsatz beträgt sowohl bei reinen Gaskühlungen wie auch bei Gasturbinenkreisläufen
ungefähr 1,2 bis 2,0 kMol/kWh. Bei den vorgeschlagenen Dampfkühlanlagen ist der
spezifische Volumendurchsatz aber nur 0,3 bis 0,6 kMol/kwh. Da 1 kMol für alle Gase
sowie auch fürhocherhitzten Dampf bei gleichen Drücken und Temperaturen annähernd
gleiches Volumen hat, ergeben sich aus diesen Werten Rückschlüsse auf die bei verschiedenen
Kühlsystemen erforderlichen Strömungsquerschnitte im Reaktor, die Leistungen und
die Maschinengrößen und damit auf die Anlagekosten. Es ist bekannt, daß die geschlossenen
Gasturbinen in der je Anlage ausführbaren Leistungsgröße die Dampfturbinen bei weitem
nicht erreichen, was durch den hohen Volumendurchsatz bedingt ist und durch Erhöhung
des Systemdrucks nicht ausreichend wettgemacht werden kann. Die Rückverdichtungsverfahren
mit Dampf vermögen die herkömmlichen Dampfanlagen in der Leistungsgröße noch zu
übertreffen, da sie ihre Leistung auf eine Welle für die Verdichtungsleistung und
eine oder mehrere andere für die Nutzleistung aufteilen können. Dabei sind bei hohen
Temperaturen gegenüber den normalen Dampfprozessen weniger austenitische Turbinenstufen
und gegenüber den Gasturbinen erheblich geringere Turbinenquerschnitte erforderlich.
Da bei der Verwendung von Helium in Gasturbinen die Zahl der Stufen sehr groß werden
kann, tritt gegenüber Helium durch Anwendung von Dampf ebenfalls eine große Ersparnis
insbesondere an austenitischem Material ein.