DE1273714B - Verfahren und Einrichtung zum An- und Abfahren eines dampfgekuehlten Kernreaktors - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum An- und Abfahren eines dampfgekuehlten Kernreaktors

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DE1273714B
DE1273714B DEL57323A DEL0057323A DE1273714B DE 1273714 B DE1273714 B DE 1273714B DE L57323 A DEL57323 A DE L57323A DE L0057323 A DEL0057323 A DE L0057323A DE 1273714 B DE1273714 B DE 1273714B
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reactor
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Description

  • Verfahren und Einrichtung zum An-und Abfahren eines dampfgekühlten Kernreaktors Die Erfindung bezieht sich auf- ein Verfahren zum An- und Abfahren eines dampfgekühlten Kernreaktors mit direkt angekoppelter Dampfturbine und Zwischenüberhitzung von Hochdruckturbinenabdampf durch Reaktorheißdampf, mit Einspeisung von Zwischenüberhitzerabdampf in einen mit Speisewasser beschickten Mischverdampfer, mit Umwälzung und Kühlung einer Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes bei Reaktorkaltstillstand und einem Hilfskessel zum Erzeugen von Heißdampf für das Anfahren.
  • Zum Auswechseln des Brennstoffes ist es bekannt, nach dem Abschalten des Reaktors die Zufuhr des dampfförmigen Kühlmittels zu sperren und das Reaktordruckgefäß mit Wasser zu fluten, um Strahlungsabschirmung zu bewirken.
  • Die Wasserfüllung wird durch eine Nebenleitung langsam umgepumpt und gekühlt, um Strahlungswärme abzuführen. Nachdem das Druckgefäß mit Wasser gefüllt und der Druck abgesenkt ist und nachdem Behälterdeckel und Dichtplatte entfernt sind, kann der Austausch der Brennelemente erfolgen.
  • Es ist für einen dampfgekühlten Kernreaktor bekannt (USA.-Patentschrift 3175 953), den Dampf eines Hilfskessels zum Anfahren des Reaktors in einen Mischverdampfer einzuspeisen, bis dessen Wasser die Sättigungstemperatur des eingespeisten Dampfes hat und ein gewisser System-Dampfdruck erreicht ist, so daß der Hilfskessel abgeschaltet werden kann. Bei diesem Anfahrverfahren erfolgt die Erwärmung des Reaktordruckgefäßes also allein mit Hilfe des aus dem Mischverdampfer austretenden Dampfes, der die beachtlichen Wandstärken des Druckgefäßes erwärmen muß.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum An- und Abfahren eines dampfgekühlten Kernreaktors anzugeben, welches es ermöglicht, den Reaktor von einem stationären Betriebszustand in den anderen unter dem besonderen Gesichtspunkt der Sicherheit des Reaktordruckgefäßes zu bringen. Da beim An- und Abfahren die höchsten thermischen und mechanischen Beanspruchungen auftreten und außerdem auch kernphysikalische Probleme hinsichtlich der Kritikalität und deren Nachweis beim Fluten und Lenzen des Reaktors bestehen, sind die Sicherheitsbelange bei der Wahl der Anfahrschaltung sehr wichtig, zumal die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Störung bei instationären Betriebszuständen stets besonders hoch ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umwälzung der Kaltstillstandswasserfüllung über einen Speicher der Bauart Ruths erfolgt, der beim Anfahren mit in dem Hilfskessel erzeugten Heißdampf beschickt und anschließend nach dem Abstellen der Umwälzung zur Aufnahme der Kaltstillstandswasserfüllung gelenzt wird und der beim Abfahren seine Wasserfüllung an das Reaktordruckgefäß abgibt und vor dem Einschalten der Umwälzung mit Mischverdampferwasser aufgefüllt wird.
  • Damit die beim Erwärmen auftretenden Wärmespannungen nicht zu Schäden am Reaktordruckgefäß führen, erfolgt die Heißdampfbeschickung des Ruths-Speichers bei bestimmter Umwälzgeschwindigkeit der Kaltstillstandswasserfüllung und entsprechend der für das Reaktordruckgefäß maximal zulässigen Erwärmungsgeschwindigkeit.
  • Damit die Erwärmung des Zwischenüberhitzers und Mischverdampfers gleichmäßig mit der Reaktordruckgefäßerwärmung erfolgt, werden die während der Heißdampfbeschickung des Ruths-Speichers in diesen eingespeisten Dampfmengen als Kondensat über eine Heißdampfleitung in einen Sammler abgezogen und von diesem in den Mischverdampfer gepumpt, während der Zwischenüberhitzer mittels Dampfschwaden der Wasserfüllung des Reaktors und des Mischverdampfers erwärmt wird.
  • Um von der Wasserkühlung des Reaktors auf Dampfkühlung übergehen zu können, muß die Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes vom Ruths-Speicher aufgenommen werden. Dazu ist die zu einer Hochdruckturbinen führende Heißdampfleitung während des Ladens des Ruths-Speichers geschlossen. Bei Erreichen eines gewissen Druckes im Reaktorsystem wird die Umwälzung abgestellt, der Dampfstrom aus dem Hilfskessel abgesperrt und in die Heißdampfleitung umgelenkt, und danach wird der Ruths-Speicher gelenzt.
  • Um auf Betriebsdruck zu kommen, wird der Dampfstrom aus dem Hilfskessel nach der Aufnahme der Kaltstillstandswasserfüllung durch den Ruths-Speicher über eine Entladeleitung des Ruths-Speichers zum Anfahren von Verdichterturbinen für die Verdichtung des in den Reaktor eintretenden Kühlmittels verwendet, so daß der Reaktor durch Ziehen eines Steuerstabes allmählich auf Leistung gefahren werden kann.
  • Damit der Ruths-Speicher ständig abfahrbereit ist, also seine Wasserfüllung an das Reaktordruckgefäß abgeben kann, ohne daß unzulässige Wärmespannungen in diesem Reaktordruckgefäß entstehen, wird der Hilfskessel nach Erreichen des Betriebsdruckes im Reaktordruckgefäß abgeschaltet und der Ruths-Speicher mit Heißdampf aus dem Reaktor beschickt und gibt während des Normalbetriebes des Reaktors Sattdampf an Verdichter ab, der den in das Reaktordruckgefäß eintretenden Sattdampf verdichtet.
  • Damit nach der beim Abfahren erfolgenden Abgabe der Füllung des Ruths-Speichers an das Reaktordruckgefäß Umwälzung und Kühlung in Betrieb genommen werden können, wird der Ruths-Speicher mit Mischverdampferwasser aufgefüllt, und damit gleichzeitig eine beschleunigte Kühlung erfolgt, werden die im Reaktordruckgefäß verdampften Wassermengen über einen Entspanner abgezogen.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung des oben beschriebenen Verfahrens ist ein Ruths-Speicher vorgesehen, dessen Beschickungsleitung mit einer aus dem Reaktordruckgefäß herausführenden Heißdampfleitung und einem Hilfskessel verbunden ist und der eine Umwälzleitung sowie eine Lenzleitung zum Reaktordruckgefäß und eine mit einem Speisewasserwärmespeicher verbundene Speicherfülleitung aufweist.
  • Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
  • F i g. 1 zeigt die Schaltungsanordnung eines Reaktors, der an- und abgefahren werden soll; F i g. 2 zeigt die Schaltungsanordnung von Bauelementen zum An- und Abfahren des Reaktors innerhalb eines Reaktorschutzgefäßes.
  • Bei dampfgekühlten Reaktoren mit direkt angekoppelter Dampfturbine durchströmt ein Teil des beispielsweise im Reaktor überhitzten Dampfes die Turbine, gibt dort Arbeit ab und wird anschließend in einem Kondensator kondensiert. Nach Durchlaufen einiger Vorwärmstufen wird das Speisewasser dem Reaktor wieder zugeführt. Zur Zwischenüberhitzung von Hochdruckturbinenabdampf kann Reaktorheißdampf verwendet werden, der anschließend einem mit dem Speisewasser beschickten Mischverdampfer zugeführt wird.
  • Gemäß F i g. 1 strömt der im Reaktor 10 erzeugte und überhitzte Heißdampf durch die Heißdampfleitung 11, das Turbinenschnellschlußventil 12 in die Hochdruckturbine 13 und leistet dort Arbeit. Der Turbinenabdampf strömt über die kalte Zwischenüberhitzerschiene 14 in den Zwischenüberhitzer 15 und weiter über dessen Zwischenüberhitzer Sekundärableitung 46 in die Mitteldruckturbine 16. Von der Mitteldruckturbine strömt der Abdampf über die Mitteldruckableitung 30 zur Niederdruckturbine 31, und die durch sie umgeformte Arbeit des Dampfes wird ebenfalls zum Antrieb des Generators 32 verwendet.
  • Der Abdampf der Niederdruckturbine gelangt über die Niederdruckableitung 33 zum Hauptkondensator 34, dessen Kondensat von der Kondensatpumpe 35 über die Hauptkondensatorableitung 43 zur Vorwärmung weitergepumpt wird. Parallel zur Niederdruckturbine ist außerhalb des Reaktorschutzgefäßes 24 die Hochdruckumleitstation 44 zwischen Heißdampfleitung 11 und kalte Zwischenüberhitzerschiene 14 geschaltet. Zwischen diese kalte Zwischenüberhitzerschiene 14 und den Hauptkondensator 34 ist die Hochdruck-Niederdruck-Umleitstation 45 geschaltet, so daß bei. plötzlichem Lastabwurf oder einer aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlichen Schnellabschaltung der Turbine der Heißdampf direkt in den Hauptkondensator gelangen kann. Dem von der Kondensatpumpe 35 gepumptem Wasser kann Wasser aus einem Kaltspeicher 36 beigefügt werden. Das gepumpte Wasser durchströmt den Niederdruck-Speisewasservorwärmer 37 zum Warmspeicher 39. Der Niederdruck-Speisewasservorwärmer 37 wird über die Hochdruck-Speiseleitung 38 mit Anzapfdampf der Hochdruckturbine 31 beaufschlagt, und der kondensierte Abdampf strömt vor der Kondensatpumpe 35 in die Hauptkondensatorableitung 43. Das vorgewärmte Speisewasser aus dem Warmspeicher 39 wird durch die dampfturbinengetriebene Speisepumpe 40 über den Hochdruck-Speisewasservorwärmer 41 und die Hauptspeisewasserleitung 19 in den Mischverdampfer 18 gepumpt. Der Hochdruck-Speisewasservorwärmer 41 wird über die Hochdruck-Speiseleitung 42 mit Anzapfdampf der Hochdruckturbine 16 beaufschlagt, der als Kondensat noch in den Niederdruck-Speisewasservorwärmer 37 strömt und von dort in die Hauptkondensatorableitung 43 gelangt.
  • Ein Teil des Heißdampfes des Reaktors wird über die Zwischenüberhitzerzuleitung 17 zum Zwischenüberhitzer 15 abgezweigt und strömt von diesem über die Zwischenüberhitzerableitung 83 in einen Mischverdampfer 18, in den auch das vorgewärmte Speisewasser über die Hauptspeisewasserleitung 19 eingeleitet wird. Der vom Mischverdampfer 18 erzeugte Sattdampf wird vom Verdichter 20, der die Dampfdruckverluste ausgleicht, auf Reaktoreintrittsdruck verdichtet. Ein Teil des Heißdampfes des Reaktors wird in die (Gegendruck)-Turbine 21 geleitet, die den Verdichter 20 antreibt. Diese Verdichterturbine 21 ist mittels des Ventils 22 regelbar, und ihr Abdampf strömt über die Verdichterturbinenableitung 23 in die kalte Zwischenüberhitzerschiene 14. Bei Turbinenschnellschluß wird auch der Abdampf der Verdichterturbine 21 über die Hochdruck-Niederdruck-Umleitstation 45 auf Kondensatordruck gedrosselt und im Hauptkondensator 34 niedergeschlagen.
  • Reaktor 10, Zwischenüberhitzer 15, Mischverdampfer 18 sowie Verdichter 20 und Verdichterturbine 21 sind im Reaktorschutzgefäß 24 abgeordnet. Sollte beispielsweise das Turbinenschnellschlußventil12 geschlossen werden, ohne daß die Hochdruckumleitstation 44 anspricht bzw. wenn ein Abschluß des Reaktorschutzgefäßes 24 eintritt, so strömt der Heißdampf bei überschreitung eines gewissen Druckes durch die Notkondensatorzuleitung 25, das einstellbare Druckventil 26 zum Notkondensator 27, der auch bei völligem Abschluß des Reaktorschutzgefäßes.24 über die Notkondensatorleitungen 28, 29 mit Kühlwasser versorgt wird, das Kondensat des Notkondensators fließt zum Mischverdampfer 18 ab. F i g. 2 zeigt außerdem einen Ruths-Speicher 54, einen Abfahrkühler 77, einen Sammler 66 und einen Entspanner 58 sowie deren Vorschaltung mit den vorgenannten Bauelementen bzw. mit einigen der in F i g. 1 dargestellten Bauelementen. Die Beschikkungsleitung 53 des Ruths-Speichers ist mit einem Hilfskessel 49 über Hilfskesselsperrventile 50 und ein Speichersperrventi152 verbunden. Diese Leitung ist außerdem über ein Heißdampfventil 51 mit der Heißdampfleitung 11 verbunden. Die Entladeleitung 56 des Ruths-Speichers weist ein Entladeventil55 auf sowie an ihrem Ende einen Saugseitenanschluß 60 mit Saugseitenanschlußventil 61 für den Verdichter 20 und einen Entspanneranschluß 62 mit Entspanneranschlußventil 63. Der Ruths-Speicher 54 ist mit dem Warmspeicher 39 über Speicherfülleitung 59, Füllsperrventil 79 und Hauptspeisewasserleitung 19 verbunden. Ruths-Speicher 54 und Reaktordruckgefäß 10 sind über eine Lenzleitung 48 mit Lenzventil 81, Lenzpumpe 80 und Lenzpumpenventile 97 verbunden. Eine Speicherlenzleitung 85 ist auf einer Seite über Ruths-Ventile 82' bis 82"' an die Lenzleitung 48 und auf der anderen Seite über Absperrventil 104 an den Entspanner 58 angeschlossen. Vom Ruths-Speicher 54 führt eine Umwälzleitung 47 zum Reaktordruckgefäß 10, die in die Abschirmung 72 mündet. An die Umwälzleitung 47 ist zwischen deren in Reihe geschaltetem Umwälzsperrventil 74 und Bypaßventil 75 eine Umwälzpumpe 76 angeschlossen, die Wasser durch den Abfahrkühler 77 in die Abschirmung 72 des Reaktordruckgefäßes pumpen kann.
  • Der Abfahrkühler 77 mit Kühlerbypaß 78 wird mit seinen Kühlleitungen an Kaltspeicher 36 bzw. Hauptkondensator 34 angeschlossen. Der Sammler 66 ist mit der Heißdampfleitung 11 über eine Heißdampfentwässerung 87 verbunden und mit der Zwischenüberhitzerableitung 83 über eine Zwischenüberhitzerentwässerung 88. Er ist mit dem Entspanner 58 über eine Sammlerableitung 101 mit Sammlerableitventil 102 verbunden sowie ebenfalls über ein Sammlerventil 69. Vom Sammler 66 zur Hauptspeisewasserleitung 19 führt eine Rückspeiseleitung 67 mit Rückspeisepumpe 96 und Rückspeiseventil 68.
  • Der Entspanner 58, dessen Entspannerableitung 84 zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter innerhalb des Reaktorschutzgefäßes 24 führt, welches wiederum mit einem Abklingbehälter außerhalb des Reaktorschutzgefäßes verbunden ist, ist über Entspannerventi192 und Kondensatorsperrventi193 mit dem Hauptkondensator 34 verbunden. Zwischen beiden Ventilen ist ein Wrasenkondensatoranschluß 86, der zu einem nicht dargestellten Wrasenkondensator führt.
  • Der Mischverdampfer 18 mit seinem Speisewasserventil 91 weist eine Verdampferlenzleitung 89 mit Verdampferlenzventi190 und Entspannersperrventil 103 zum Entspanner 58 auf. Seine Hauptspeisewasserleitung 19 ist über die Reinigungsleitung 100 und die Verdampferwasserleitung 65 mit dem Reinigungsleitungsventi199 bzw. dem Verdampferwassersperrventil 98 mit der Speicherlenzleitung 85 verbunden.
  • Die Verdampferwasserpumpe 64 ist so geschaltet, daß sie Verdampferwasser aus der Verdampferlenzleitung 89 in die Verdampferwasserleitung 65 pumpen kann.
  • Im folgenden werden die Funktionen der Schaltung bei den Übergängen zwischen den verschiedenen Betriebszuständen beschrieben. Übergang vom Kaltstillstand zum Brennelementwechsel Der Brennelementwechsel erfolgt wie bei Siedenwasserreaktoren unter Wasser. Zu diesem Zweck muß ein unmittelbar über dem Reaktordruckgefäß 10 befindliches kombiniertes Ablage- und Beschickungsbecken mit Wasser gefüllt werden. Da Reaktordruckgefäß 10, Zwischenüberhitzer 15, Verdampfer 18 und Verdichter 20 über Rohrleitungen miteinander verbunden sind, werden die genannten Komponenten bei diesem Betriebszustand ebenfalls alle geflutet. Die Auffüllung des Reaktorsystems erfolgt durch Einspeisung von Kondensat aus dem Warmspeicher 39 über die Speicherfülleitung 59 des Ruth-Speichers 54. Ist der Druckgefäßdeckel des Reaktordruckgefäßes gelöst, so kann das nicht dargestellte Beschickungsbecken beispielsweise mit Wasser aus dem Kaltspeicher 36 direkt geflutet werden. Während des Brennelementwechsels bleibt der Abfahrkühler 77 zur Abführung der Nachzerfallswärme in Betrieb. Die zu kühlende Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes 10 wird mittels der Umwälzpumpe 76 und der Lenzpumpe 80 über die Lenzleitung 48 des Reaktordruckgefäßes, den Ruths-Speicher 54 und die Umwälzleitung 47 mit geschlossenem Bypaßventil 75 durch den Abfahrkühler 77 in die Abschirmung 72 gefördert und gelangt von dort über Zuführungen 73 in das Kühldampfgefäß 94 und Heißdampfgefäß 95. Das zur Kühlung benutzte Wasser des Kaltspeichers 36 wird im Hauptkondensator 34 oder in einem besonderen Rückkühler rückgekühlt.
  • Übergang vom Brennelementwechsel zum Kaltstillstand Der Wasserspiegel im Beschickungsbecken wird zunächst abgesenkt, damit der Deckel des Reaktordruckgefäßes aufgesetzt und befestigt werden kann. Danach erfolgt vollständige Entleerung des Beschikkungsbeckens in Abklingbehälter außerhalb des Reaktorschutzgefäßes 24. Dieses Wasser wird je nach Verschmutzungsgrad entweder aus den Abklingbehältern über die Reinigungsanlage oder direkt in den Kaltspeicher 36 geleitet. Das im Reaktorsystem befindliche Wasser wird größtenteils abgezogen, und zwar durch die Heißdampfentwässerung 87, die Zwischenüberhitzerentwässerung 88 und die Verdampferlenzleitung 89. Diese Entwässerungen sind so angelegt, daß das Wasser im Reaktordruckgefäß noch bis zur Unterkante des Heißdampfstutzens 71 stehenbleibt. Das in den Entspanner 58 abgezogene Wasser fließt in den nicht dargestellten Sammelbehälter, aus dem es mittels einer Pumpe entweder in den Hauptkondensator 34 oder in die Abklingbehälter gefördert wird.
  • Der Abfahrkühler 77 bleibt auch noch in Betrieb, nachdem der Kaltstillstand erreicht ist. Der Kühlkreislauf Reaktordruckgefäß 10, Lenzleitung 48, Ruths-Speicher 54, Abfahrkühler 77 und Reaktordruckgefäß ist durch die Entwässerung nicht unterbrochen.
  • Übergang vom Kaltstillstand zum Warmstillstand Die Kühlung wird durch öffnen des Kühlerbypasses 78 abgestellt, die Umwälzung der Wasserfüllung durch die Umwälzpumpe 76 und die Lenzpumpe 80 bleibt jedoch in Betrieb. Die Nachzerfallswärme bewirkt eine Aufheizung der Wasserfüllung, und Reaktordruckgefäß 10 und Ruths-Speicher 54 erwärmen sich. Der Ruths-Speicher 54 wird erwärmt, indem ein außerhalb des Reaktorschutzgefäßes 24 angeordneter Hilfskessel 49, der beispielsweise mit Wasser aus dem Kaltspeicher 36 beschickt wird, Heißdampf bei geschlossenem Entladeventi155 und geschlossenem Heißdampfventil 51 in dem Ruths-Speicher einspeist. Ruths-Speicher und Reaktordruckgefäß erwärmen sich, und zwar bei bestimmter Umwälzgeschwindigkeit entsprechend der für das Reaktordruckgefäß maximal zulässigen Erwärmungsgeschwindigkeit. Diese richtet sich nach den Wärmespannungen im Flansch des Reaktordruckgefäßes. Die in den Ruths-Speicher eingespeiste Dampfmenge fließt als Kondensat über den Heißdampfstutzen 71 in die Heißdampfleitung 11 und wird durch die Heißdampfentwässerung 87 abgezogen und in den Sammler 66 geleitet. Von dort wird es bei geöffnetem Rückspeiseventil 68 durch die Rückspeisepumpe 96 in den Mischverdampfer 18 eingespeist, der konstruktiv so ausgebildet ist, daß das eingespeiste Wasser den Mischverdampfer erwärmt. Der Mischverdampfer 18 muß konstruktiv so ausgebildet sein, daß keine unzulässig großen Wärmespannungen auftreten können.
  • Der Zwischenüberhitzer 15 wird durch Dampfschwaden erwärmt, die aus der Oberfläche der Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes 10 und des Mischverdampfers 18 aufsteigen. Das wird dadurch erreicht, daß die entsprechenden Wandstärken des Zwischenüberhitzers klein gehalten werden. Es muß dafür gesorgt werden, daß auch das in der Reinigungsleitung 100 angeordnete, nicht dargestellte Reinigungssystem langsam aufgewärmt wird. Dazu wird das Wasser des Mischverdampfers durch die Verdampferwasserpumpe 64 in die Reinigungsleitung 100 und von dort zurück in den Mischverdampfer 18 gepumpt. Im Mischverdampfer überschüssiges Wasser wird in den Erstspanner 58 abgelassen und nach Entspannung über die Entspannerableitung 84 dem Sammelbehälter zugeleitet. Der bei der Entspannung entstehende Dampf wird über das Entspannerventil 92 dem Hauptkondensator 34 zugeleitet bzw. bei Reaktorschutzgefäßabschluß einem kondensatgekühlten, nicht dargestellten Wrasenkondensator über den Wrasenkondensatoranschluß 86.
  • Das Turbinenschnellschlußventil 12 bzw. die Hochdruckumleitstation 44 in der zu der Turbine führenden Heißdampfleitung 11 sind während des Aufladens des Ruths-Speichers 54 geschlossen, so daß sich entsprechend der Erwärmung im Reaktorsystem ein Druck aufbaut. Bei Erreichen eines gewissen Druckes im Reaktorsystem wird die Umwälzung abgestellt, da die Kühlwirkung des Dampfes groß genug ist, um von Wasserkühlung auf Sattdampfkühlung des Reaktorkernes überzugehen. Damit die Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes vom Ruths-Speicher aufgenommen werden kann, wird dieser zunächst gelenzt, und zwar bei geschlossenem Ruths-Ventil 82"' über die Ventile 82', 82", die Speicherlenzleitung 85 über den Erstspanner 58 in den nicht dargestellten Sammelbehälter innerhalb des Reaktorschutzgefäßes. Zuvor wurde der Dampfstrom aus dem Hilfskessel 49 vom Ruths-Speicher abgesperrt und über das nun geöffnete Heißdampfventil 51 in die Heißdampfleitung 11 geleitet. Aus der Heißdampfleitung 11 gelangt der Dampfstrom über die geöffneten Hochdruck- und Mitteldruck-Niederdruck-Umleitstationen in den Hauptkondensator 34, in dem er kondensiert wird. Nach Entleerung des Ruths-Speichers wird das Ventil 82" geschlossen, und der Entspanneranschluß 62 der Entladeleitung 56 wird etwas geöffnet. Sodann werden das Ventil 82"' und das der Lenzpumpe 80 parallele Lenzpumpenventil 97 geöffnet, so daß das Wasser im Reaktor (mit Ausnahme- des Abschirmwassers) durch die Lenzleitung 48 in den Ruths-Speicher 54 fließt. Der Lenzvorgang des Reaktordruckgefäßes kann jederzeit unterbrochen und das Druckgefäß erneut geflutet werden, indem die Entladeleitung 56 durch das Entladeventil55 verschlossen und das Saugseitenanschlußventil 61 geöffnet wird.
  • Es fließt jetzt ein Dampfstrom aus dem Reaktordruckgefäß 10 über den Zwischenüberhitzer 15 in den Mischverdampfer 18 und von diesem in den Erstspanner 58. Dadurch wird der Druck im Ruths-Speicher 54 größer als im Reaktor.
  • Nachdem das Reaktordruckgefäß entwässert ist, die Wasserfüllung der Abschirmung 72 bleibt bei diesem Vorgang selbstverständlich erhalten, wird die Lenzleitung 48 verschlossen, und die Verdichter 20 werden mit dem Dampf des Hilfskessel 49 angefahren. Dazu wird die Hochdruckumleitstation 44 geschlossen und das Einlaßventil der Verdichterturbine 21, die Dampf aus der Heißdampfleitung 11 erhält, geöffnet. Nach dem Anfahren des Verdichters 20 ist die Dampfkühlung des Reaktors in Betrieb genommen, und er kann allmählich durch Ziehen eines Steuerstabes auf Leistung gefahren werden. Mit dem Verdichterabdampf kann ein Dampfstrahler in Betrieb gesetzt werden, der das Vakuum des Kondensators der Speisepumpenturbine (nicht dargestellt) zieht, dessen Kühlkreislauf jetzt in Betrieb genommen wird. Entsprechend der Reaktorleistung erhält die Verdichterturbine 21 in zunehmendem Maße Heißdampf aus dem Reaktor und steigert durch den Verdichter 20 allmählich den Systemdruck bis auf den Betriebsdruck. Der Ruths-Speicher 54 ist dabei über seine Ladeleitung 53 sowohl an den Hilfskessel 49 als auch an die Heißdampfleitung 11 angeschlossen, und seine Entladeleitung 56 ist zur Gebläsesaugseite mit geöffnetem Saugseitenanschlußventi161 geöffnet.
  • Nach Erreichen des Betriebsdruckes wird der Hilfskessel 49 abgestellt, und die Ladeleitung des Ruths-Speichers wird nur durch die Heißdampfleitung 11 gespeist, während seine Entladeleitung 56 Sattdampf an den Verdichter 20 liefert. Durch das Speisen mit Heißdampf wird der Ruths-Speicher ständig auf der Temperaturhöhe des Sattdampfgefäßes 94 gehalten, so daß er notfalls ohne Schaden seine Wasserfüllung an das Reaktordruckgefäß abgeben kann. Der Ruths-Speicher wird über die Speicherfülleitung 59 ständig mit Speisewasser nachgespeist, da er sonst allmählich ausdampfen würde und ein Fluten des Kernes nicht mehr mit Sicherheit möglich wäre. Nachdem der Hilfskessel 49 abgestellt und der Betriebsdruck erreicht ist, hat sich der Betriebszustand des Warmstillstandes eingestellt. Übergang vom Warmstillstand zum Leistungsbetrieb Die Reaktorleistung wird etwas vergrößert, so daß die Turbinenumleitstationen wieder in Betrieb gehen. Die Turbinen werden nach dem Evakuieren des Hauptkondensators 34 angestoßen und synchronisiert. Durch weitere Steigerung der Reaktorleistung mit Hilfe des Regelsystems wird die Anlage auf die gewünschte Leistungsstufe gebracht.
  • Übergang vom Leistungsbetrieb zum Warmstillstand Diese Betriebszustandsänderung erfolgt analog zu dem vorbeschriebenen Vorgang.
  • Übergang vom Warmstillstand zum Kaltstillstand Der Systemdruck wird durch weiteres Senken der Reaktorleistung allmählich auf den bestimmten Wert abgesenkt, bei dem von Dampfkühlung auf Wasserkühlung übergegangen wird. Der Reaktor wird dann ganz abgeschaltet, und durch Öffnung der entsprechenden Leitungen wird das Reaktordruckgefäß mit Wasser aus dem Ruths-Speicher geflutet. Damit die Umwälzung und Kühlung in Betrieb genommen werden kann, wird der Ruths-Speicher mit dem in der Verdampferlenzleitung 89 anfallenden Wasser aufgefüllt, welches zu diesem Zweck nicht mehr von der Verdampferwasserpumpe 64 in die Reinigungsleitung 100 und dann in den Mischverdampfer 18 zurückgefördert, sondern über die Verdampferwasserleitung 65 direkt in den Ruths-Speicher 54 gepumpt wird. Nach dem Auffüllen des Ruths-Speichers wird der Kreislauf mit der Umwälzung der Wasserfüllung zwischen Ruths-Speicher 54 und Reaktordruckgefäß 10 über den Abfahrkühler 77 und die Lenzleitung 48 in Betrieb gesetzt, so daß die bis daher erfolgte Kernkühlung durch Wasserverdampfung und Abzug des Dampfes über 61, 60, 63 und 62 in den Entspanner 58 ersetzt wird. Die Temperatur des Reaktorsystems wird durch Kühlung so weit abgesenkt, daß das gesamte Reaktorsystem vollständig geflutet und der Brennstoffwechsel eingeleitet werden kann.

Claims (12)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum An- und Abfahren eines dampfgekühlten Kernreaktors mit direkt angekoppelter Dampfturbine und Zwischenüberhitzung von Hochdruckturbinenabdampf durch Reaktorheißdampf, mit Einspeisung von Zwischenüberhitzerabdampf in einen mit Speisewasser beschickten Mischverdampfer, mit Umwälzung und Kühlung einer Wasserfüllung des Reaktordruckgefäßes bei Reaktorkaltstillstand und einem Hilfskessel zum Erzeugen von Heißdampf für das Anfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzung der Kaltstillstandswasserfüllung über einen Speicher (54) der Bauart Ruths erfolgt, der beim Anfahren mit in dem Hilfskessel (49) erzeugten Heißdampf beschickt und anschließend nach dem Abstellen der Umwälzung zur Aufnahme der Kaltstillstandswasserfüllung gelenzt wird und der beim Abfahren seine Wasserfüllung an das Reaktordruckgefäß (10) abgibt und vor dem Einschalten der Umwälzung mit Mischverdampferwasser aufgefüllt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Heißdampfbeschickung des Ruths-Speichers (54) in diesen eingespeisten Dampfmengen als Kondensat über einen am Reaktordruckgefäß befindlichen Heißdampfstutzen (71) und eine Heißdampfleitung (11) in einen Sammler (66) abgezogen und von diesem in den Mischverdampfer (18) gepumpt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenüberhitzer (15) während der Heißdampfbeschickung des Ruths-Speichers (54) mittels Dampfschwaden der Wasserfüllung des Reaktors und des Mischverdampfers (18) erwärmt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu einer Hochdruckturbine (13) führende Heißdampfleitung (11) während der Heißdampfbeschickung des Ruths-Speichers (54) verschlossen ist, daß bei Erreichen eines gewissen Druckes im Reaktorsystem die Umwälzung abgestellt, der Dampfstrom aus dem Hilfskessel (49) abgesperrt und in die Heißdampfleitung (11) umgelenkt und daß danach der Ruths-Speicher (54) gelenzt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Aufnahme der Kaltstillstandswasserfüllung des Reaktordruckgefäßes durch den Ruths-Speicher (54) der Dampfstrom aus dem Hilfskessel (49) über eine Entladeleitung (56) des Ruths-Speichers zum Anfahren von Verdichterturbinen (21) für die Verdichtung des in den Reaktor eintretenden Kühlmittels verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskessel (48) nach Erreichen des Betriebsdruckes im Reaktordruckgefäß (10) abgeschaltet und der Ruths-Speicher (54) mit Heißdampf aus dem Reaktor beschickt wird und daß der Ruths-Speicher während des Normalbetriebes Sattdampf an einen Verdichter (20) abgibt, der den in das Reaktordruckgefäß (10) eintretenden Sattdampf verdichtet.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffüllen des Ruths-Speichers (54) mit Mischverdampferwasser Umwälzung und Kühlung der Wasserfüllung in Betrieb genommen werden und daß die im Reaktordruckgefäß (10) verdampften Wassermengen über einen Entspanner (58) abgezogen werden. B.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorsystem nach Erreichen einer bestimmten niedrigen Wassertemperatur vollständig mit Speisewasser aus einem Warmspeicher (39) geflutet wird.
  9. 9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ruths-Speicher (54), dessen Beschickungsleitung (53) mit einer aus dem Reaktordruckgefäß (10) herausführenden Heißdampfleitung (11) und einem Hilfskessel (49) zur Erzeugung von Heißdampf für das Anfahren verbunden ist und der eine Umwälzleitung (47) sowie eine Lenzleitung (48) zum Reaktordruckgefäß (10) und eine mit einem Speisewasserwärmespeicher (39) verbundene Speicherfülleitung (59) aufweist.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladeleitung (56) des Ruths-Speichers (54) Anschlüsse zur Saugseite des Verdichters (20) des in das Reaktordruckgefäß eintretenden Kühlmittels und zu einem Entspanner (58) aufweist.
  11. 11.. Einrichtung nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdampferwasserleitung (65) mit Verdampferwasserpumpe (64) an die Lenzleitung (48) geschaltet ist.
  12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruths-Speicher (54) außerhalb eines Reaktorschutzgefäßes (24) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3175 953.
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