DE1243795B - Siedekernreaktor - Google Patents

Siedekernreaktor

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DE1243795B
DE1243795B DEU10388A DEU0010388A DE1243795B DE 1243795 B DE1243795 B DE 1243795B DE U10388 A DEU10388 A DE U10388A DE U0010388 A DEU0010388 A DE U0010388A DE 1243795 B DE1243795 B DE 1243795B
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Germany
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reactor
coolant
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boiling
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Ronald Peter Williams
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UK Atomic Energy Authority
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/26Control of nuclear reaction by displacement of the moderator or parts thereof by changing the moderator concentration
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Siedekernreaktor Die Erfindung bezieht sich auf einen Siedekernreaktor .mit einem den Reaktorkern einschließenden Dampfnutzungskreislauf und einem den Reaktorkern ebenfalls einschließenden Nebenkreislauf, in dem die aus dem Reaktorkern kommende flüssige Komponente des Reaktorkühl- und Moderatormittels umgewälzt wird, wobei zur Regelung des Dampblasenanteils im Reaktorkern die Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Nebenkreislauf geändert wird.
  • Es ist ein Siedekernreaktor mit erzwungenem Umlauf des flüssigen Kühlmittels von der Auslaßöffnung zur Einlaßöffnung des Reaktorkerns bekannt. Mit diesem erzwungenen Wiederumlauf ist im Unterschied zu einem natürlichen Konvektionsumlauf ein verstärkter Wärmeausgang vom Reaktorkern her zu erreichen. Dabei wird das Speisewasser völlig nach dem Einlaß des Kerns in der gleichen Weise wie die wiederumlaufende Flüssigkeit geleitet. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird mit der Steuerung etwas- weitergegangen, indem die Temperatur des Speisewassers, das zur Einlaßöffnung des Kerns durch die Leitung zurückgeleitet wird, im Verhältnis zum Druck des Kühlmittels im Reaktorkern mit Hilfe eines Zusatzes von Kondensat eingestellt wird, das von einer Expansionskammer her empfangen wird. Diese Maßnahme ist für viele bekannten Maßnahmen charakteristisch, um den Grad der Unterkühlung am Reaktorkerneinlaß zu verändern.
  • Bei einem Siedekernreaktor hat das Wasser, durch welches er gekühlt wird, außerdem ein bedeutendes Neutronenmoderiervermögen, welches von der Dichte des Wassers abhängt. Bei Wasser einer gegebenen isotropischen Zusammensetzung hängt die Dichte von der Temperatur sowie von der Blasenbildung ab, die vom Dampfgehalt des Wassers verursacht wird. Demzufolge ist, wenn ein Siedekernreaktor Dampf unmittelbar an eine Dampfturbine liefert, seine Reaktivität vom Dampfbedarf der Turbine abhängt. Wenn der Dampfbedarf ansteigt, nimmt der Druck des Siedewassers im Reaktor ab, und mehr Wasser verwandelt sich rasch in Dampf. Die darauffolgende Verringerung der Wasserdichte (durch Vergrößerung seines Dampfgehaltes) hat die Verringerung der Neutronenmoderierung im Reaktor und somit der Reaktivität des Reaktors zur Folge; der Leistungspegel des Reaktors fällt dementsprechend ab.
  • Datier reagiert der Reaktor auf eine Erhöhung des Dampfbedarfes mit einer Verringerung des Leistungspegels. Diese Reaktion auf den Dampfbedarf ist jedoch das Gegenteil von dem, was zur Erfällung des Dampfbedarfes erforderlich ist. Beim amerikanischen »Experimental Boiling Water Reaktor« (E.B.W.R.), welcher Dampf unmittelbar an eine Turbine liefert, wird dieser unerwünschten Reaktion auf den Dampfbedarf dadurch begegnet, daß der Dampfdruck am Reaktor konstant gehalten wird. Der Dampfdruck an der Turbine wird durch ein Nebenschlußventil in der Dampfleitung verändert, welches einen Teil des Dampfes an einem Kondensator abgibt. Der Reaktor erzeugt einen konstanten überschüssigen Dampfausgang, von dem ein Teil, ohne ausgenutzt zu werden, abgegeben wird. Das Leistungsniveau des E.B.W.R. kann durch herkömmliche Kernsteuerstäbe verändert werden, wird jedoch nicht verändert, um vorübergehenden Änderungen des Dampfbedarfs zu begegnen. Die Abgabe von überschüssigem Dampf neigt zur Unwirtschaftlichkeit. Darüber hinaus wird es allgemein für wünschenswert gehalten, die Anzahl der herkömmlichen Steuerstäbe bei Siedekernreaktoren zu verringern, insbesondere bei solchen, die für den Antrieb von Wasserfahrzeugen verwendet werden.
  • Bei dem amerikanischen »Pathfinder«-Reaktor wird die Steuerung der Reaktivität eines Siedekernreaktors ohne die Verwendung von Steuerstäben verwirklicht. Bei diesem Reaktor wird der unverdampfte Anteil eines Siedewasserkühlmittels durch eine Wiederumlaufpumpe zwangsweise erneut in Umlauf gebracht. Die Geschwindigkeit der Wiederumlaufströmung wird durch ein Flügel- öder Drosselventil in der Wiederumlaufleitung verändert sowie durch Verändern der Drehzahl der Wiederumlaufpumpe. Durch Erhöhung der Wiederumlauf-Strömungsgeschwindigkeit wird der Dampfgehalt des Wasserkühlmittels verringert, wodurch die Neutronenmoderierung und die Reaktivität des Reaktors erhöht werden.
  • Gegenüber diesem. Stand der Technik bedeutet es daher einen völlig neuen Schritt, einen Teil des wiederumlaufenden Kühlmittels zur Reaktorkernauslaßöffnung umzuleiten. Durch eine derartige Umleitung wird nicht nur die Geschwindigkeit des die Reaktorkemeinlaßöffnung erreichenden Kühlmittels verändert, sondern es wird auch der Dampfphasengehalt von dem Auslaßende her beeinflußt, und das Gesamtergebnis ist eine Steuercharakteristik, die einen Betrieb bei niedrigen Teilbelastungen ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Umgehungsleitung mit regelbarem Strömungswiderstand vorgesehen ist, die unter Umgehung des Reaktorkerns von einem, in Strömungsrichtung gesehen, nach einer Umwälzpumpe liegenden Punkt in den Nebenkreislauf an einen Ort oberhalb des Reaktorkerns führt, wo sie in das von dem Reaktorkern aufsteigende Dampf-Flüssigkeit-Gemisch mündet.
  • Nach einer weiteren' Ausgestaltung steht eine Speisekühlmittelleitung mit dem Nebenkreislauf in Verbindung. Außerdem wird in der Umgehungsleitung ein regelbares Ventil angeordnet, das durch eine Steuereinheit entsprechend der Änderung des Drucks in der Dampfauftrittsleitung des Dampfnutzungskreislaufes eingeregelt wird.
  • Es ist ersichtlich, daß die Erfindung bei denjenigen Siedekernreaktoren Verwendung findet, welche sich durch Veränderung der Kühlmittel-Blasenbildung in ihrer Reaktivität steuern lassen. Bei der Reaktivitätssteuerung dieser Art ist sicherzustellen, daß durch eine erhöhte Kühlmittelblasenbildung nicht die Gefahr auftritt, daß Brennstoffelemente im Reaktor an Oberflächenzonen örtlich überhitzt werden können, weichen die Berührung mit dem flüssigen Kühlmittel fehlt, wobei ein solcher Zustand mit »Ausbrennen« bezeichnet wird. Um den Ausbrennzustand zu verhindern, muß der Grad der Reaktivitätssteuerung, welcher durch Veränderung der Kühlmittelblasenbildung beim »Pathfinder«-Reaktor erreicht wird, streng begrenzt werden. Andererseits kann die Kühlmittelblasenbildung-Steuerung der Reaktivität über den vollen Reaktorleistungsbereich in einem Reaktor hinweg sichergestellt werden, bei dem unter Druck stehendes Primärkühlwasser als Schicht zwischen Brennstoffelementen und einem Siedewasser-Sekundärkühlmittel vorgesehen ist. Die Bedingungen bzw. Zustände des Sekundärkühlmittels können verändert werden, ohne daß die unmittelbare Kühlumgebung der Brennstoffelemente verändert wird. Außerdem wird durch das Vorhandensein einer gewissen Menge von flüssigem Primärkühlmittel im Reaktor ein Grad der Moderierung im Reaktor geschaffen, welcher durch die Zustände oder Bedingungen des Sekundärkühlmittels nicht beeinflußt wird; ein Faktor, welcher zur Stabilität des Reaktors beiträgt.
  • Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen Siedewasser-Kernreaktor zeigt, der mit einer Dampfturbine und einem zugeordneten Steuersystem gekuppelt ist. Der Kernreaktor hat einen Kern 11, Brennstoffelemente, die in Brennstoffrohren 12 untergebracht sind, durch welche unter Druck stehendes Leichtwasser als Primärkühlmittel in Umlauf gebracht wird. Die Brennstoffrohre sind in einem Kernbereich gebündelt, welcher durch einen Prallkörper 13 begrenzt ist, wobei diese Baugruppe im unteren Teil eines Reaktorbehälters 14 untergebracht ist. Ein Sekundärkühlmittel, ebenfalls Leichtwasser, wird nach unten durch den Ringraum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Prallkörper und nach oben durch den Kern zwischen den Brennstoffrohren in Umlauf versetzt. Die Neutronenmoderierung im Reaktor wird durch das Primär- und das Sekundärkühlmittel bewirkt.
  • Der Prallkörper 13 erstreckt sich nach oben über den Kernbereich 11 hinaus, um eine Wärmeübertragungszone 15 zu bilden, in welcher brennstofflose Verlängerungsrohre 16 gebündelt sind, wobei jedes Verlängerungsrohr 16 eine Fortsetzung eines Brennstoffrohres 12 ist. Die Brennstoffrohre und Verlängerungsrohre sind serpentinenartig miteinander verbunden, um eine Reihe von Strömungswegen für das Primärkühlmittel zu bilden, von denen nur ein Strömungsweg gezeigt ist. Das Primärkühlmittel wird durch diese Strömungswege durch Umlaufpumpen 17 in Umlauf gebracht und durch einen toroidalen Druckerzeuger 18 unter Druck gesetzt. Um die Wärmeübertragungszone 15 herum ist der Ringraum zwischen dem Prallkörper 13 und dem Reaktorbehälter 14 durch ringförmige Trennwände 19 und 21 in eine Druckerzeugerkammer 22 und eine Dampfscheidekannrner 23 unterteilt. Bei seinem Aufwärtsstrom durch den Kern und die Wärmeübertragungszone kann das Sekundärkühlmittel sieden, um ein Gemisch aus Dampf und Wasser zu bilden, welches durch eine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise Zyklonen (nicht gezeigt), in der Dampfscheidekammer 23 getrennt wird. Der abgetrennte Dampf wird in einem Dampfdom 24 gesammelt und durch eine Dampfaustrittsleitung 25 abgegeben. Unverdampftes Wasser tritt durch Auslaßleitungen 26 aus und durch Einlaßöffnungen 27 in die Druckerzeugerkammer 22 wieder ein, von welcher es nach unten durch Einwegventile 28 in der Trennwand 19 strömt. Neutronenabsorbierende Steuerstäbe 29 sind für die Steuerung der Reaktivität während solcher Arbeitsgänge, wie Anlassen des Reaktors und Abschalten desselben, unter normalen Bedingungen oder in einem Notfall vorgesehen. Diese Steuerstäbe brauchen keine Veränderungen im Reaktorleistungsniveau während des Betriebs zu verursachen und können daher begrenzte Größe und Anzahl haben.
  • Wie gezeigt, ist der Reaktor unmittelbar durch die Dampfaustrittsleitung 25 mit einer Dampfturbine 31 für den Schiffsantrieb direkt gekoppelt; ein Turbinensteuerventil32 in der Dampfleitung ermöglicht es, daß der Leistungsausgang der Turbine verändert wird. Stromaufwärts in bezug auf das Ventil 32 ermöglicht eine Dampf-Nebenschlußleitung 35 mit einem Ventil 36 'es, daß Dampf von der Leitung 25 an eine Schnellablaßeinrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise einen Ablaßkondensator, abgegeben wird. Der Dampfausgang von der Turbine her wird an einen Dampfkondensator 33 abgegeben, von welchem kondensiertes Wasser durch die Leitung 37 an Speisewassererhitzer 34 und einen Speisewasser-Luftabscheider 38 abgegeben wird. Eine Pumpe 39 gibt Speisewasser von den Speisewassererhitzern 34 und dem Luftabscheider 38 durch eine Speisekühlmittelleitung 44 ab, die mit einem Speisewassersteuerventi145 versehen ist. Obwohl es in den Speisewassererhitzern 34 und dem Luftabscheider 38 vorerhitzt ist, befindet sich das Speisewasser in der Leitung 44 bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur unterhalb der Temperatur des Sekundärkühlmittels, welches von der Reaktor-Dampfscheidekammer 23 durch die Auslaßöffnungen 26 abgegeben wird.
  • Das uriverdampfte Sekundärkühlmittel im Reaktor wird durch einen Nebenkreislauf 46 umgewälzt, welcher die Auslaßöffnungen 26 mit den Einlaßöffnungen 27 verbindet. Dieser Nebenkreislauf 46 ist mit einer Pumpe 47, welche mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit arbeitet, und einer Drossel 48 versehen. Die Speisekühlmittelleitung 44 liefert Speisewasser in den Nebenkreislauf an einem Punkt stromaufwärts in bezug auf diePumpe 47. Das Speisewasser wird mit dem im Nebenkreislauf umlaufenden Kühlmittel stromaufwärts bezüglich der Pumpe 47 vermischt, so daß das Kühlmittel an der Pumpe auf unterhalb der Kühlmittel-Sättigungstemperatur durch dieses Mischen gekühlt worden ist, wodurch die Gefahr der Pumpenkavitation reduziert wird. Stromabwärts bezüglich der Pumpe 47 geht eine Kern-Umgehungsleitung 49 von dem Nebenkreislauf ab und führt in die Dampfabscheidekammer 23 des Reaktors über eine Düse 51, durch die das Kühlmittel in das siedende Kühlmittel nicht weit entfernt von der oberen Grenze der Siedekühlmittelzone im Reaktorkern eingespritzt wird. Ein Ventil 52 ist in der Umgehungsleitung 49 angebracht.
  • Es versteht sich, daß, obwohl in der vorstehend beschriebenen Anlage Kühlmittel von dem Nebenkreislauf in die Dampfabscheidekammer 23 eingeführt wird, das Kühlmittel auch in das siedende Kühlmittel in der mittleren Zone über dem Wärmeübertragungsbereich 15 eingeführt werden könnte. Das Kühlmittel aus der Umgehungsleitung muß in siedendes Kühlmittel in dem Reaktor eingeführt werden, und für die vorliegenden Zwecke wird siedendes Kühlmittel als Kühlmittel bei Sättigungstemperatur definiert, bei welchem die flüssige und die Dampfphase des Kühlmittels sich im Gleichgewicht befindet. Als Folge davon wird durch das Einführen von Kühlmittel bei einer Temperatur, die unter der Sättigungstemperatur liegt, in siedendes Kühlmittel die Temperatur des siedenden Kühlmittels nicht verringert, sondern ein Kondensieren verursacht und somit der Dampfgehalt des siedenden Kühlmittels verringert.
  • Für Betriebssteuerzwecke wird ein Leistungspegel-Steuergerät 50 mit den Ventilen 48 und 52 verbunden, welche durch das Steuergerät geöffnet und geschlossen werden. Durch den Leistungspegelsteuerer werden die Ventile gemäß einem Signal betätigt, welches von einem Dampfdruckkomparator 53 empfangen wird, welcher das Signal durch einen Vergleich des Dampfdrucks in der Leitung 25, gemessen durch einen Übertrager 54, und eine vorgewählte Betriebsdampfdruck-Einstellung an einer Steuereinheit 55 ableitet. Eine Druckverminderungseinheit ist durch einen zweiten Dampfdruckkomparator 56 gebildet, welcher das Nebenschlußventil36 gemäß einem Vergleich zwischen dem Dampfdruck in der Leitung 25, gemessen durch einen Übertrager 57; und einer vorgewählten maximalen Dampfdruck-Voreinstellung an einer Steuereinheit 58 betätigt. Schließlich steuert ein Speisewasser-Strömungssteuergerät 59 das Speisewasserventi145 gemäß den Signalen, die von einem Reaktorwasser-Standanzeiger 61, einem Strömungsmesser 62, um den Dampfstrom in der Leitung 25 anzuzeigen, und einem Strömungsmesser 63, um den Speisewasserstrom in der Leitung 44 anzuzeigen, empfangen werden. Betriebssteuerung Die Zunahme des Leistungsausgangs in der Turbine muß durch eine Zunahme im Leistungspegel des Reaktors mit darauffolgender Zunahme des Reaktordampfausgangs ausgeglichen werden. In der Praxis wird der Turbinenleistungsausgang mit Hilfe des Turbinensteuerventils 32 eingeregelt, und der Leistungspegelsteuerer 50 veranlaßt es, daß der Reaktorleistungspegel Veränderungen im Turbinenleistungsausgang derart folgt, daß der Dampfdruck in der Dampfleitung 25 und im Reaktordampfdom 24 praktisch konstant gehalten wird.
  • Das Leistungsniveau eines Siedewasserreaktors, wie der soeben beschriebene, kann durch Verändern der Dichte des Kühlmittels, in diesem Fall durch Verändern des Dampfgehaltes des Sekundärkühlmittels, gesteigert werden. Bei einem stationären Leistungspegel hat der Reaktor eine Reaktivität von Null (dk/k) und einen stationären Neutronenflußpegel. Um den Reaktorleistungspegel zu erhöhen, wird der Dampfgehalt des Sekundärkühlmittels verringert, wodurch die Neutronenmoderierung im Reaktor verstärkt wird und die Reaktivität einen positiven Wert annimmt. Wenn der Reaktorneutronenfluß und somit der Reaktorleistungspegel ansteigen, steigt die vom Reaktor erzeugte Wärme an, und somit erhöht sich der Dampfgehalt des Sekundärkühlmittels. Bei einem bestimmten höheren Leistungspegel ist der Dampfgehalt auf einen solchen Wert angestiegen (nahe dem ursprünglichen Wert), daß die Reaktivität des Reaktors wieder Null wird und der Reaktorleistungspegel wieder stetig oder konstant wird. Da der Dampfausgang des Reaktors nicht gesenkt wurde, um den Dampfgehalt des Sekundärkühlmittels abzusenken, sondern vielmehr die Wiederumlaufgeschwindigkeit des Sekundärkühlmittels erhöht wurde, besteht das Ergebnis der Erhöhung des Reaktorleistungspegels darin, daß der Reaktordampfausgang erhöht wird.
  • Durch den Anstieg des Wärmeausgangs des Reaktors mit zunehmendem Leistungspegel werden andere Wirkungen auf die Reaktivität des Reaktors infolge des Anstiegs der Temperatur der Brennstoffelemente und des Primärkühlmittels eingeführt. Der kombinierte Temperaturkoeffizient der Reaktivität der Brennstoffelemente und des Primärkühlmittels ist negativ. Als Folge davon wird der Reaktorleistungspegel stationär, wenn der Dampfgehalt des Sekundärkühlmittels etwas niedriger bei dem höheren Leistungsniveau als bei dem niedrigeren Leistungsniveau ist. In ähnlicher Weise steigt, in dem Maße, wie der Leistungspegel des Reaktors gesenkt wird, der Dampfgehalt des konstanten Zustands des Sekundärkühlmittels an.
  • Wie bereits erwähnt, kann der Dampfgehalt des Sekundärkühlmittels im Reaktor dadurch verändert werden, daß dieSekundärkühlmittel-Umlaufgeschwindigkeit im Nebenkreislauf verändert wird; durch Erhöhen dieser Umlaufgeschwindigkeit wird der Dampfgehalt verringert. Bei der vorliegenden Anlage kann die Umlaufgeschwindigkeit mit Hilfe des Ventils 48 oder des Nebenschlußventils 52 verändert werden, während die Umlaufpumpe 47 weiter mit praktisch konstanten Geschwindigkeiten arbeitet. Wenn angenommen wird, daß das Ventil 52 geschlossen gehalten wird, zeigt sich, daß, wenn das Ventil 48 verwendet wird, um die Umlaufgeschwindigkeit des Sekundärkühlmittels im Nebenkreislauf zu verringern und somit das Leistungsniveau des Reaktors zu senken, der notwendige Anstieg im Dampfgehalt des konstanten Zustands des Sekundärkühlmittels beim niedrigeren Leistungsniveau von einer Verringerung der Enthalpie des Sekundärkühlmittels an der Einlaßöffnung 27 begleitet ist. Diese Verringerung der Enthalpie des Sekundärkühlmittels bringt eine Verringerung des Dampfgehaltes des Sekundärkühlmittels mit sich. Da diese Wirkung dem gewünschten Anstieg des Dampfgehaltes entgegensteht, muß sie durch eine weitere Verringerung der Sekundärkühlmittel-Strömungsgeschwindigkeit überwundenwerden.
  • Es hat sich herausgestellt, daß, wenn das Ventil 48 allein für die Reaktor-Leistungspegelkontrolle verwendet wird, wie vorstehend beschrieben, eine Verringerung der Unfaufgeschwindigkeit des Sekundärkühlmittels im Nebenkreislauf bei voller Leistung um 9011/o erforderlich ist, um den Leistungspegel des Reaktors von voller Leistung um ungefähr 70°/a zu verringern. Es wird angenommen, daß die Sekundärkühlmittel-Umlaufgeschwindigkeit im Nebenkreislauf nicht um mehr als 9011/o verringert werden kann, ohne das Instabilitäten in den Betrieb des Reaktors eingeführt werden. Als Folge davon zeigt sich, daß der volle Leistungsbereich des Reaktors nicht ausgenutzt werden kann, wenn die Leistungspegelsteuerung nur mit Hilfe des Ventils 48 bewirkt wird, wobei das Nebenschlußventil 52 geschlossen ist.
  • Die Leistungspegelsteuerung des Reaktors wird mit Hilfe des Nebenschlußventils 52 erreicht, welches die Umlaufgeschwindigkeit dadurch verändert, daß zugelassen wird, daß mehr oder weniger des umlaufenden Kühlmittels durch die Nebenschlußleitung 49 in siedendes Kühlmittel in den Reaktor strömt. Es kann gezeigt werden, daß, wenn das Nebenschlußventil 52 verwendet wird, um die Umlaufgeschwindigkeit des Sekundärkühlmittels zu verringern und somit den Leistungspegel des Reaktors zu senken, der notwendige Anstieg des Dampfgehaltes im stationären Zustand des Sekundärkühlmittels beim niedrigeren Leistungspegel von einem Anstieg in der Enthalpie des Sekundärkühlmittels an der Einlaßöffnung 27 begleitet wird. Dieser Anstieg der Sekundärkühlmittel-Enthalpie bringt eine Steigerung des Dampfgehaltes des Sekundärkühlmittels mit sich. Diese Wirkung steht im Gegensatz zu der entgegengesetzten Wirkung, die aus der Verwendung des Ventils 48 allein folgt, und zwar so, daß sie für eine gegebene Umlaufgeschwindigkeit eine überschüssige Dampferzeugung im Reaktorkern und in der Wärmeübertragungszone verursacht.
  • Die Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit mit Hilfe des Nebenschlußventils 52 ist jedoch von einer entsprechenden Einführung von Sekundärkühlmittel, welche durch Mischen mit Speisekühlmittel gekühlt worden ist, in siedendes Kühlmittel in dem Reaktor begleitet. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit verringert wird, erhöht sich im gleichen Maße die Geschwindigkeit der Kühlmitteleinführung, mit dem Ergebnis, daß die überschüssige Dampferzeugung in Reaktorkern und Wärmeübertragungszone bei niedrigeren Umlaufgeschwindigkeiten durch gleich große Dampfmengen ausgeglichen wird, die in dem siedenden Kühlmittel im Reaktor bei höheren Kühlmittel-Einführgeschwindigkeiten kondensiert sind.
  • Es hat sich herausgestellt, daß, wenn das Nebenschlußventil 52 für die Reaktor-Leistungspegelsteuerung, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, eine 90a/oige Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit des Sekundärkühlmittels bei voller Leistung den Leistungspegel des. Reaktors von voller Leistung um ungefähr 9011/o verringert. Es ist ersichtlich, daß Hilfsgeräte, wie beispielsweise die Umlaufpumpen, mit Hilfe von Dampf betrieben werden, der von der Dampfaustrittsleitung 25 über Leitungen abgezogen wird, welche in der Zeichnung nicht gezeigt sind; es wird vorausgesetzt, daß diese Hilfsvorrichtung eine kontinuierliche Belastung zur Wirkung bringt, die ungefähr 1011/o des Reaktorleistungspegels entspricht. Demzufolge wird der volle Leistungsbereich des Reaktors mit gutem Vorteil trotz der Begrenzung auf eine 90a/oige Verringerung der Sekundärkühlmittel-Umlaufgeschwindigkeit verwendet. Das Nebenschlußventil52 wird daher für die Betriebssteuerung des. Reaktorleistungsniveaus verwendet und wird durch den Leistungsniveausteuerer 50 derart betätigt, daß der Dampfdruck am Reaktor praktisch konstant gehalten wird. Somit veranlaßt der Steuerer 50 es, daß der Leistungspegel des Reaktors Veränderungen im Turbinenleistungsausgang folgt. Die Druckverringerungseinheit, die den Komparator 56 aufweist, stellt sicher, daß der Druck im Dampfrohr auf einen vorgewählten Maximalwert begrenzt wird, wenn das Turbinensteuerventil zu schnell geschlossen wird, als daß der Steuerer 50 dem darauffolgenden Anstieg des Dampfdruckes folgen könnte.
  • Es kann, vorausgesetzt, daß das Nebenschlußventil 52 offen ist, die Steuerung der Sekundärkühlmittel-Umlaufgeschwindigkeit auch mit Hilfe der Drossel 48 erfolgen, wobei das Ventil 52 und die Drossel 48 parallel zueinander angeordnet sind.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Siedekernreaktor mit einem den Reaktorkern einschließenden Dampfnutzungskreislauf und einem den Reaktorkern ebenfalls einschließenden Nebenkreislauf, in dem die aus dem Reaktorkern kommende flüssige Komponente des Reaktorkühl- und Moderatormittels umgewälzt wird, wobei zur Regelung des Dampfblaseanteils im Reaktorkern die Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Nebenkreislauf geändert wird, d a -durch gekennzeichnet, daß eine Umgehungsleitung(49) mit regelbarem Strömungswiderstand vorgesehen ist, die unter Umgehung des Reaktorkerns von einem, in Strömungsrichtung gesehen, nach einer Umwälzpumpe (47) liegenden Punkt in dem Nebenkreislauf (46) -an einen Ort oberhalb des Reaktorkerns (11) führt, wo sie in das von dem Reaktorkern aufsteigende Dampf-Flüssigkeit-Gemisch mündet.
  2. 2. Siedekernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speisekühlmittelleitung (44) mit dem Nebenkreislauf (46) in Verbindung steht.
  3. 3. Siedekernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgehungsleitung (49) ein regelbares Ventil (52) angeordnet ist, das durch eine Steuereinheit (50) entsprechend der Druckänderung der Dampfaustrittsleitung (25) des Dampfnutzungskreislaufs eingeregelt wird. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1127 50631, 1003 363; britische Patentschrift Nr. 796164.
DEU10388A 1963-01-08 1964-01-03 Siedekernreaktor Pending DE1243795B (de)

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