DE2055501A1

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Info

Publication number: DE2055501A1
Application number: DE19702055501
Authority: DE
Original assignee: LINDUSTRIE ATOMIQUE SOCIA SOC; Compagnie Electro Mecanique SA
Current assignee: LINDUSTRIE ATOMIQUE SOCIA SOC; Compagnie Electro Mecanique SA
Priority date: 1969-11-14
Filing date: 1970-11-11
Publication date: 1971-05-27
Also published as: GB1319665A; FR2067741A5

Description

Patentanwälte

iÄ r'. f"v■JplicHT 41O-16.315P(16.516H) 11.11.1970

Dr.-tng. Γ\ D „ C i 2 Jr. 8 Mönchen 22, Steinsdorfstr. 10

SOCIETE POUR L¹INDUSTRIE ATOMIQUE (SOCIA), Paris (Frankreich

und
Comaagnie Electro-Meeanique, Paris (Prankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Leistungspegele einer Druckgasanlage

Sie Erfindung bezieht aioh auf ein Verfahren zur Steuerung des Leistungapegela einer Anlage mit geaohloasenem Druokgaekreia aowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene.

Die Erfindung kann insbesondere bei geschlossenen Beaktorkreialäufen mit Gasturbinen (ale arbeitleistende Elemente) angewendet werden, wie aie für gaagekühlte Kernreaktoren und insbesondere für helluagekühlte Hoohtemperaturreaktoren vorgesehen werden.

Das erfindungagemäSe Verfahren iat daduroh gekennzeichnet, daß daa Arbeitsmedium swleohen dem Druokgaakreia und zumlndeet einem damit in Verbindung stehenden Pufferraum unter Ausnutzung der Druokdifferen« zwischen den von den

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Verdichtern des Gaskreises erzeugten und den im Pufferraum oder in den Pufferräumen herrschenden Brücken umgefüllt wird.

Die erfindungegemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch zumindest einen Pufferbehälter sowie Verbindungsleitungen, die auf der einen Seite vom Pufferbehälter abzweigen und auf der anderen mit dem Druckgaskreis verbunden sind und Abschaltorgane aufweisen, deren Betätigung einen natürlichen Übergang von Gas zwischen dem geschlossenen Kreislauf und dem oder den Pufferbehälter^^) und zurück gewährleistet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung dreier zur Erläuterung und keinesfalls einschränkend angegebener Ausführungsformen der Erfindung hervorgehen, die sich auf die angefügten Zeichnungen bezieht! es zeigen»

Fig. 1 das Schema einer Anlage mit geschlossenem Druckgaskreis mit angefügtem Pufferbehälter gemäß der Erfindung;

Pig. 2 ebenfalls sohematisch einen Vertikalschnitt durch einen Kernreaktor mit erfindungegemäßer Vorrichtung und

Pig. 3 ein Schema analog zu Fig. 1, bei dem jedoch mehrere Pufferbehälter vorgesehen sind.

Gemäß der bekannten Arbeitsweise werden für die Steuerung des Leistungspegels einer Anlage mit geschlossenem Druokgaskreis die beiden folgenden Verfahrensweisen vorgesehen»

a) Steuerung mit Hilfe eines Zweig- oder Nebenkreisesf

b) durch Änderung dtr im geschlossenen Kreis enthaltenen Masse des Arbeitsmediums.

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Im allgemeinen werden beide Verfahrensweisen parallel angewandt, da jede von innen Nachteile hatι Die Anwendung eines Zweigkreieee gewährleistet zwar ein rasches Absprechen, sie vermindert jedoch den Wirkungsgrad der gesamten Anlage ziemlich stark; die Änderung der Masse des Arbeitsmittels im Kreislauf ermöglicht zwar die Erhaltung eines guten Wirkungsgrades, sie ist jedoch wegen der Operationen für das Abfüllen und Wiedereinführen des Arbeitsmittels in den Kreislauf in ihrer Wirkung ziemlich träge.

Man verwendet Zweigkreise daher hauptsächlich als SicherheitBYorrichtungen oder für eine Torübergehende Lastminderung und bedient sich des Verfahrens der Änderung der Masse des Arbeitamediums bevorzugt im falle eines längeren Betriebes mit geringer leistung.

Das oben angegebene erfindungsgeaäSe Steuerungsverfahren ist nun frei von den Nachteilen der bekannten Verfahren und ermöglicht die Erzielung der gleichen Ergebnisse auf einfachere Welse, indem das Arbeitsmedium durch einfachen Druckausgleich zwischen »weckmaßig gewählten Punkten des geschlossenen Kreislaufs und zumindest einem Pufferraum umgefüllt wird. Dabei wird die Differenz zwischen den von den Verdichtern der Druokgasanlage erzeugten Drucken und den Drucken ausgenutzt, die im Pufferraum bzw. in den Pufferräumen herrschen.

Die in Fig. 1 gezeigte Anlage bekannter Art, die zusätzlich mit einer erfindungegemäflen Einrichtung versehen ist, wird durch einen geschlossenen Kreislauf mit Gasturbine gebildet, der (in nicht einschränkender Weise) eine wärmequelle 1, eine Entβpannungsturbine 2, einen Hochdruckverdichter 3, einen Niederdruckverdiohter 3'» zwei Kühler 4- und 4', einen

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Rekuperator 5 und einen Nebenschluß 6 umfaßt.

Sie In 71g· 1 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Pufferraum bzw. -behälter 7» eine erste Verbindung si el tung 8, die den Pufferbehälter 7 mit dem Gaskreis der Anlage verbindet und bei A auf der Druokselte des Hoohdruckverdichtera 3 abzweigt sowie eine «weite Verbindungsleitung 9, die den Pufferbehälter 7 mit dem Gaskreis verbindet und bei B auf der Ansaugseite des Niederdruokverdichters 3' (in Strömungsrichtung betrachtet) vor dem Kühler 4' abzweigt sowie in diesen beiden Verbindungeleitungen vorgesehene Absohaltorgane, die durch die Ventile V₁ (in der Verbindungsleitung 8) und V₂ (in der Verbindungeleitung 9) gebildet werden· Gemäß einer Variante kann statt des Ventile V₁ ein Ventil V₁ in einer Verbindungeleitung 8' vorgesehen werden, die dann die Verbindungsleitung 8 ersetzt und bei A* vom Gaskreis zum Pufferraum hin abzweigt·

Die Betätigung dieser Ventile V₁ (oder V₁) und V_g ermöglicht den natürlichen Übergang von Gas aus dem geschlossenen Oaskreis der Anlage zum Pufferbehälter 7 und umgekehrt von diesem zum geschlossenen Kreislauf unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen den von den Verdichtern 3 und 3'erzeugten Drucken und dem im Pufferbehälter 7 herrschenden Druck·

Als nioht einschränkendββ Beispiel kann die folgende Regelweise angenommen werdent

a) Wenn im Pufferbehälter 7 zu Beginn bei normalem Betrieb Kreislaufgas von Atmosphärendruok enthalten ist, so sinkt der Druok im Gaskreiß beim Offnen des Ventils V₁ bis auf einen gewissen Grenzwert P auf der Hochdruokseite (in Strö-

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mungerichtung betrachtet hinter dem Verdichter 3) und einen Wert P/w auf der Niederdruokseite (in Strömungeriohtung betrachtet vor dem Kompressor 3') ab, wobei w das Druck- bzw·» Verdichtungsverhältnis der Kompressoren 3 und 3¹ ist. Dieser Druck P hängt insbesondere von der Masse des im geschlossenen Kreislauf enthaltenen Arbeitsmittels und dem Volumen des Pufferraums ab.

Sine solche Betätigung des Ventils V- gestattet die Verminderung der Leistung der Anlage auf den P/P_Q-ten Teil der Ausgangelast) wobei P₀ der anfängliche Hochdruck ist«

Durch Schließen des Ventils V₁ und öffnen des Ventils V₂ kann man den Druck im geschlossenen Kreislauf wieder bis auf einen Wert P¹ auf der Niederdruokseite (vor dem Verdichter 3') ansteigen lassen und die leistung der Anlage bis auf den w»P'/P₀-ten Teil der Nominallast,

b) Wenn der Anfangadruok im Pufferbehälter 7 dem Druck auf der Niederdruokseite des Gaskreises bei normalem Betrieb entspricht, wird die Leistung durch öffnen des Ventile V₁ bis auf eine gewisse Last entsprechend dem Druokgleichgewicht zwisohen der Hoohdruokseite (in Strömungsriohtung betraohtet hinter dem Verdichter 3) und dem Pufferraum 7 vermindert! in diesem falle kann man duroh öffnen des Ventile V₂ wieder zur Nominellβiatung zurückkehren.

o) Gemäß einer Variante ist der Pufferbehälter 7 nicht bei A auf der Hoohdruokseite des Kreises angeschlossen, sondern bei A* auf der Aneaugeeit· des Hoohdruokkompressors 3t d.h. bei einem mittleren Druokniveau (Verbindung 8'), wobei dann das Ventil V₁ duroh das Ventil V₁ ersetzt ist, was in gewissen fällen den Vorteil einer Begrenzung der Temperatur der

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in den Pufferraum 7 umgefüllten Gase hat, ohne daß dadurch der Regelbereich für die Leistung zu stark beeinträchtigt wird, wenn dieser Pufferraum genügend groß ist.

Sie Erfindung kann mit Torteil für einen geschlossenen Kreislauf mit Gasturbine angewandt werden, der einem gasgekühlten Kernreaktor zugeordnet istι Eine solche Anwendung wird in Fig· 2 gezeigt, in der der eigentliche Reaktor mit 1 bezeichnet ist und die den in Pig· 1 analogen Organe die gleiohen Bezugszeiohen tragen·

Dieser Reaktor hat ein dichtes Gehäuse, das aus Sicherheitsgründen zur Aufnahme des radioaktiven Primärgases im Falle von Leitungsbrüchen oder von irgendwelchen anderen Schäden im Primärkreis dienen soll. Mit Vorteil wird nun, wie in Fig· 2 gezeigt wird, die Gasturbinenanordnung in diesem Gehäuse untergebracht, das gleichzeitig als Pufferraum 7 für die erfindungsgemäße Steuerung dient.

Gemäß Tig· 1 und 2 hat die erfindungsgemäße Vorrichtung nur einen einzigen Pufferbehälter 7, man kann jedoch selbstverständlich auch mehrere Pufferbehälter vorsehen.

So wird in Fig· 3 eine Anlage mit drei kaskadenförmig angeordneten Pufferbehältern 7 mit drei Ventilen V_{1 a>} V_{1 b} und V₁₀ gezeigt, die jeweils dem einen Ventil V₁ des einzelnen Pufferbehälters gemäß Fig. 1 analog sind, sowie drei Ventilen V_2a, V_2b und Vg₀ analog zum Ventil V₂ der Fig. 1·

Diese drei Pufferräume befinden aioh anfänglich auf unterschiedlichen Druckniveausj beispielsweise ist der Druok im linken Behälter gleich den Viederdrück des Gaskreises, während eioh der Mittler· auf einem dem Niederdruok des Gas-

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kreises nach Ausgleich des linken Behältera mit der Hochdruckseite des Graakreises entsprechenden Druck befindet usw.

Eine solche Anordnung mit mehreren Pufferbehältern hat den Vorteil der Erweiterung des Bereichs, innerhalb dessen die Leistung gesteuert werden kann und sie ermöglicht die Anwendung kleinerer Pufferbehälter und die Verminderung der gespeicherten Gasmenge für einen gegebenen Regelbereich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß zusätzliche Apparate, wie Kompressoren für die Änderung der Füllung des geschlossenen Gaskreises vermieden werdenj darüber hinaus kann sie schnell genug ansprechen, um als Sicherheitevorrichtung für die Druckgasanlage dienen zu können, der sie zugeordnet ist.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Steuerung dee Iieistungspegels einer Anlage mit einem geschlossenen Druekgaskreis, dadurch gekennzeichnet , daß das Arbeitsmedium zwischen dem Druckgaskreis und zumindest einem damit in Verbindung stehenden Pufferraum unter Ausnutzung der Druckdifferenz zwischen den von den Verdichtern des Gaskreises erzeugten und den im Pufferraum oder in den Pufferräumen herrschenden Druoken umgefüllt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruoh 1, gekennzeichnet durch zumindest einen Pufferbehälter (7)_t Verbindungsleitungen (8,9), die jeweils zum einen in den Pufferbehälter und zum anderen in den Saskreis der Anlage einmünden und Ab schalt organe (V.., V₂) in den Verbindungsleitungen» die innerhalb der Anlage derart vorgesehen sind, daS die Betätigung der Abschaltorgane einen natürlichen Übergang von vom Kreislauf zum Behälter (7) und zurück gewährleistet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß der geschlossene Gaskreis der Kühlkreis eines gasgekühlten Kernreaktors 1st.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet_f daß der Pufferbehälter (7) durch das für die Aufnahme des radioaktiven Primärgases im Falle von Leitungebrüchen o.a. vorgesehene dichte Reaktorgehäuse gebildet wird.

Jim η

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