DE2224351A1

DE2224351A1 - Fluid cooled nuclear reactor - with negative temp coefft of reactivity

Info

Publication number: DE2224351A1
Application number: DE2224351A
Authority: DE
Inventors: Brian Victor George; Deon Arthur Ward
Original assignee: British Nuclear Design of Construction Ltd
Current assignee: Nuclear Power Co Whetstone Ltd
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1973-11-29

Abstract

The mass flow of gas coolant through esp. advanced gas-cooled reactor is throttled to produce rapid drop in thermal output power from the core into the heat exchanger (boiler) section; this raises the core temp. to a point at which the reactivity is lowered but not to such a level that the safety rapid shut-down system is activated. Approx. simultaneously with the throtting, control rods are introduced into the core to assist the redn. in reactivity.

Description

K E R N R E A K T O R Die Erfindung betrifft die Steuerung bzw. Regelung von Kernreaktoren. K E R N R E A K T O R The invention relates to the control or regulation of nuclear reactors.

einen Bei einem Teil einer Kraftwerksanlage bildenden Kernreaktor entstebt ein Problem, sobald sich der Leistungsbedarf aus dem Verteilungasystem (Leistungsnetz), mit welchem das Kraftwerk verbunden ist, oder bei einer Störung in einem dem Reaktor sugeordneten Turbogenerator verringert. Unter diesen Umständen muß der betreffende Reaktor, falls nicht besondere und in der Regel unwirtschaftliche Maßnahmen zum Schutz der Reaktoranlage vorgesehen sind, durch Auslösung der Sißherheitsabschaltung abgeschaltet werden. Da bei einem Kernreaktor das Wiederanfahren typischerweise mehr als eine Stunde in Anspruch-nimmt - und zwar infolge der fUr die RUckstellung der Sicherheitsauslösung, fUr das Herausziehen der Steuer-Stäbe sowie im Zusammenhang mit Schwierigkeiten der Xenon-Übersteuerung benötigten Zeit- so bedeutet eine Reaktorabschaltauslösung einen großen Verlust an verfUgbarerLeistung fur den Energieverbraucher über eine beträchtliche Zeitperiode. a nuclear reactor forming part of a power plant A problem arises as soon as the power requirement is removed from the distribution system (Power network) to which the power plant is connected or in the event of a fault reduced in a turbo-generator arranged in the reactor. Under these circumstances must be the reactor in question, if not special and usually uneconomical Measures to protect the reactor system are provided by triggering the safety shutdown be switched off. As with a nuclear reactor restarting typically takes more than an hour - as a result of the provision for the provision the safety release, for pulling out the control rods as well as in connection time required with difficulties of xenon override - this means a reactor shutdown trip a large loss of available power for the energy consumer via a considerable period of time.

Da bei weitem der größte Anteil von Netz- und Turbinenstörungen innerhalb einer ziemlich kurzen Zeitdauer (typischerweise innerhalb 10 Minuten und bestimmt nicht mehr als eine Stunde) behoben werden, bedeutet dies eine unangemessene Beeinträchtigung der VertUgbarkeit der Station unter den genannten Störzuständen.Since by far the largest proportion of network and turbine disturbances are within a fairly short period of time (typically within 10 minutes and definitely no more than an hour), it means an unreasonable impairment the availability of the station under the mentioned disturbance states.

Wollte man versuchen, die Kraftwerksstation kurzzeitig während dieser Störzustände weiterlaufen zu lassen, so würde dies normalerweise bedeuten, daß die ZwlschenUberhitzer-Oberflächen in den dem Reaktorkreislauf zugeordneten Kesseln gekühlt werden müßten. Hierfür wären spezielle Künlanordnungen erforderlich, die ihrer Natur nach besonders kostspielig und Uberdies nur schwierig mit dem erforderlichen Grad an Zuverlässigkeit herstellbar wären. Ideal ware es, wenn die Reaktorleistung von dem Zustand mit 100 S Ausgangsleistung (oder einem sonstigen Hochleistungssustand) fast momentan zurUckgenommen werden könnte, und zwar ohne eine vorübergehende Beeinflussung der Reaktorbetriebsbedingungen in solchem Ausmaße, daß hierdurch das normale Reaktorsicherheitssystem unter Auslösung der Reaktorsioherheitsabschaltung zum Ansprechen gebracht wUrde.If you wanted to try the power station briefly during this Allowing disturbance states to continue, this would normally mean that the Intermediate superheater surfaces in the boilers assigned to the reactor circuit would have to be cooled. This would require special art orders that particularly costly by their nature and, moreover, difficult with what is required Degree of reliability could be produced. It would be ideal if the reactor output from the 100 S output state (or any other high power state) could be withdrawn almost instantaneously, without a temporary effect the reactor operating conditions to such an extent that the normal reactor safety system triggered by triggering the reactor safety shutdown.

In bestimmten Reaktortypen, beispielsweise den als Nochtemperaturreaktoren bekannten gasgekühlten Reaktoren, ist der Temperaturkoeffizient der Reaktivität negativ; d.h., daß die Kernreaktivität des Reaktorcores sich umgekehrt wie die Temperatur des Cores verhält. Ein Anstieg der Coretemperatur bewirkt daher eine Verringerung der Reaktivität des Cores.In certain reactor types, for example those as still-temperature reactors known gas-cooled reactors, is the temperature coefficient of reactivity negative; that is, the nuclear reactivity of the reactor core is inverse to the temperature of the core behaves. Therefore, an increase in the core temperature causes a decrease the reactivity of the core.

Die Erfindung betrifft somit einen strömungsmittelgekünlten Kernreaktor mit negativem Temperaturkoeff'izienten der Reaktivität des Cores.The invention thus relates to a fluid-cooled nuclear reactor with a negative temperature coefficient of the reactivity of the core.

Gemäß der Erfindung ist bei einem derartigen Kernreaktor vorgesehen, daß man zur raschen Verringerung der Ausgangswärmeleistung des Cores den Massendurchsatz des Kühlströmungsmittels durch den Reaktorcore drosselt, damit die Temperatur des Cores auf einen zur Herbeiführung der gewUnsehten Herabsetzung der Ausgangswärmeleistung ausreichenden Wert ansteigt wobei dieser Temperaturwert Jedoch nicht zur Betätigung der Abschaltsicherung des Reaktors gegen Ubermäßigen Temperaturanstieg aus reicht.According to the invention, it is provided in such a nuclear reactor, that to rapidly reduce the output heat output of the core, the mass throughput of the cooling fluid through the reactor core so that the temperature of the Cores on one to bring about the desired reduction in the output heat output sufficient value increases, however, this temperature value is not for actuation the switch-off protection of the reactor against excessive temperature rise enough is enough.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, daß etwa gleichzeitig mit der Verringerung des Massendurchsatzes des Kühlströmungsmittels Neutronenabsorptionsvorrichtungen in den Core einführbar sind, zur Unterstützung der Verringerung der Corereaktivität; vorzugsweise können als Neutronenabsorptionsvorricht-ungen mehrere in den Core einführbare Steuerstäbe vorgesehen sein.According to an expedient embodiment, it can be provided that about simultaneously with the decrease in the mass flow rate of the cooling fluid Neutron absorption devices are insertable into the core to assist the reduction in core activity; can preferably be used as neutron absorption devices several control rods which can be introduced into the core can be provided.

Die Erfindung eignet sieh besonders zur Anwendung bei einer Kraftwerksanlage, bei welcher die KUhlmittel-Umwälzvorrichtungen hinreichend im Überschuß ausgelegt sind, so daß ein großer Anteil der Umwälzvorrichtungen ohne Beeinträchtigung der Reaktorsicherheit abgeschaltet werden kann. Ein Kraftwerksreaktor mit einer derartigen reichlichen Auslegung der KUhlmittel-Umwälzvorrichtungen und der zugehdrigen Kessel ist in Patent ........ (Patentanmeldung P 2143026.2) beschrieben.The invention is particularly suitable for use in a power plant, in which the coolant circulation devices are designed in sufficient excess are, so that a large proportion of the circulation devices without affecting the Reactor safety can be switched off. A power plant reactor with such a extensive design of the coolant circulation devices and the associated boilers is described in patent ........ (patent application P 2143026.2).

In einem typischen Hochtemperaturreaktor kann der negative Temperaturkoeffizient der Reaktivität solcherart sein, daß fUr eine gegebene Küblgastemperatur bei 20 s der Reaktorleistungsauslegung die Reaktivität des Cores annähernd 1 % größer als die Reaktivität bei Betrieb mit 100 % der Reaktorauslegung ist. Wird ein großer Teil der KUhlmittel-Umwälzvorrichtungen plötzlich stillgelegt, so steigt die Brennstofftemperatur sprunghaft an und die Reaktorleistung beginnt entsprechend abzunehmen. Falls unmittelbar vor der Abschaltung des Teils der Kühlmittel-Umwälzvorrichtungen eine verhältnismäßig kleine Anzahl Steuerstäbe mit einer Reaktivitätsaufnchme von etwa 1 S in den Core eingeführt wird, so wird der Reaktor bei einem vorgegebenen Teillastzustand, beispielsweise 20 S der Reaktorauzlegung, mit verhältnismäßig geringem Überschießen stationär. WUrde man diese Betriebsweise mit einem Reaktor versuchen, in welchem der Temperaturkoeffizient der Reaktivität positiv oder auch nur Null ist, so wUrden die Ausldsevorrichtungen, die unter Abschaltung des Reaktors ansprechen, sobald die Reaktortemperatur einen vorgegebenen Wert Ubersteigt, nahezu sicher ausgelöst.In a typical high temperature reactor, the negative temperature coefficient the reactivity must be such that for a given cooling gas temperature at 20 s of the reactor power rating, the reactivity of the core is approximately 1% greater than is the reactivity when operating at 100% of the reactor design. Will be a big one Some of the coolant circulation devices suddenly shut down, so the fuel temperature rises by leaps and bounds and the reactor output begins to decrease accordingly. If immediately before the shutdown of the part of the coolant circulation devices a relatively small number of control rods with a reactivity consumption of about 1 S in the core is introduced, the reactor is at a predetermined partial load condition, for example 20 S of the reactor load, stationary with relatively little overshoot. One would this Try operation with a reactor in which the temperature coefficient of reactivity is positive or even zero, so would the Ausldsevorrichtungen, which respond with shutdown of the reactor as soon as the reactor temperature exceeds a predetermined value, triggered almost certainly.

In folgendem wird ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 in schematischer Ansicht das einem zur Betriebsweise gemäß der Erfindung ausgebildeten heliumgekUhlten Hochtemperaturkernreaktor zugeordnete Dampfkesselsystem und zugehörige Anlageteile Fig. 2 eine Schnittansicht der Reaktoranlage nach Fig. 1 Fig. 3 eine Draufsicht der Reaktoranlage nach den Figuren 1 und 2 Fig. 4 eine Teilschnittansicht in gegenüber Fig. 2 vergrößertem Maßstab zur Veranschaulichung näherer Einzelheiten des linken Teils von Pig. 2 Das Blockschema in Fig. 1 zeigt einen Houhtemperaturkernreaktor 10 mit einem in einem Betondruckgefäß 14 angeordneten, heliumgekUhlten Reaktorcore 12 mit negativem Temperaturkoeffizienten der Reaktivität. Ebenfalls innerhalb des Betondruckgefäßes sind vier Hauptdampfkessel 16 (von welcher in Fig. 1 nur einer dargestellt ist) angeordnet, wobei Jedem Hauptdampfkessel 16 ein Wiedererhitzer 18 zugeordnet ist.In the following, an exemplary embodiment of the invention is based on the Drawing described; 1 shows the one in a schematic view Helium-cooled high-temperature nuclear reactor designed for operation according to the invention associated steam boiler system and associated plant parts Fig. 2 is a sectional view the reactor system according to Fig. 1 Fig. 3 is a plan view of the reactor system according to the FIGS. 1 and 2, FIG. 4 a partial sectional view enlarged compared to FIG Scale to show more details of the left part of Pig. 2 that Block diagram in Fig. 1 shows a high temperature nuclear reactor 10 with one in one Concrete pressure vessel 14 arranged, helium-cooled reactor core 12 with negative temperature coefficient the reactivity. There are also four main steam boilers inside the concrete pressure vessel 16 (only one of which is shown in Fig. 1), each main steam boiler 16 a reheater 18 is assigned.

Die Hauptkessel 16 und die zugeordneten Wiedererhitzer 18.sind mit einer als Ganzes mit 20 bezeichneten großen Mehrzglinderdampfturbine verbunden, welche einen 666 MW-Wechselstromgenerator 22 treibt.The main boiler 16 and the associated reheater 18 are included connected to a large multi-tube steam turbine designated as a whole with 20, which drives a 666 MW alternator 22.

Ebenfalls innerhalb des Druckgefäßes 14 sind vier Hilfskessel 24 (von welchen in Fig. 1 wiederum nur einer dargestellt ist;) angeordnet; sie sind mit zwei Hilfsdampfturbinen 26 verbunden (ton welchen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist), die jeweils einen 60 MW-Weohselstromgenerator 28 treiben.Also within the pressure vessel 14 are four auxiliary vessels 24 (from which in Fig. 1 again only one is shown;) arranged; they are with two auxiliary steam turbines 26 connected (ton which only one is shown in the drawing is), each driving a 60 MW Weohselstromgenerator 28.

In Fig. 2 ist wiederum ein Hauptkessel 16 und ein Hiltskessel 24 gezeigt. Jeder Hauptkessel 16 ist jeweils in einem vertikalen zylindrischen Kanal 50 innerhalb der Wandstärke des Druckgefäßes 14 angeordnet. Der Hauptkessel 16 weist einen Vorwärmer- und Verdampferabschnitt 32 und einen Oberhitzerabschnitt 34 auf. Der Wieder- oder Zwisehenüberhitzer 18 ist unter dem Überhitzerebschnitt 34 angeordnet. Oberhalb dem Hauptkessel 16 ist eine ReaktorkUhlmittel-Umwälzpumpe 36 angeordnet, welche das als Kühlmittel dienende Helium vom Boden des Cores 12 nach oben durch den Kessel fördert. Der Hilfskessel 24 ist in einer ähnlichen zylindrischen Ausnehmung 38 in der Wandstärke des Druckgefäßes 14 angeordnet und weist Vorwärmer-, Verdampfer- und Oberhitzer-, Wasser/Dampf-Schlangenabschnitte aur, die als Ganzes mit 40 bezeichnet sind. Oberhalb des Hilfskessels 24 ist eine ReaktorkUhlmittel-mwälzpumpe 42 vorgesehen, welche das ReaktorkUhlmittel in Richtung abwärts (wie weiter unten an Hand von Fig. 4 noch erläutert wird) vom Boden des Reaktorcores 12 durch die Rohrschlangenabschnitte 40 fördert. Sowohl die KUhlmittel-Umwälzpumpe 36 wie die KUhl'mittel-Umwälzpumpe 42 fördern ausgangsseitig gektiflltes KUhlmittel in einen Sammelkammerraum 44 oberhalb des Reaktorcores 12. Somit verläuft die KUhlmittelstrdmung durch den Core 12 nach unten, und die durch die Decke des Druckgefäßes 14 hindurchgeführten Beschickungs-, Steuerstab-und anderweitigen Einrichtungen sind dem Reaktorkühlmittel längs seines Kreiflaufes lediglich an der Stelle niedrigster Temperatur ausgesetzt.In Fig. 2, a main boiler 16 and a Hilt boiler 24 are again shown. Each main boiler 16 is each in a vertical cylindrical channel 50 within the wall thickness of the pressure vessel 14 is arranged. The main boiler 16 has a preheater and evaporator section 32 and a top heater section 34. The re-or Intermediate superheater 18 is arranged under the superheater section 34. Above A reactor coolant circulation pump 36 is arranged in the main boiler 16, which the helium serving as coolant from the bottom of the core 12 up through the boiler promotes. The auxiliary boiler 24 is in a similar cylindrical recess 38 in the wall thickness of the pressure vessel 14 and has preheater, evaporator and top heater, water / steam coil sections aur designated as a whole at 40 are. A reactor coolant circulation pump 42 is provided above the auxiliary boiler 24, which the reactor coolant in the downward direction (as further below with reference to Fig. 4 will be explained) from the bottom of the reactor core 12 through the coil sections 40 promotes. Both the coolant circulation pump 36 and the coolant circulation pump 42 convey coolant filled with water on the outlet side into a collecting chamber space 44 above of the reactor core 12. The coolant flow thus continues through the core 12 below, and through the ceiling of the pressure vessel 14 feeding, Control rod and other facilities are along the reactor coolant Circulation only exposed at the point of lowest temperature.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß vier zylindrische Ausnehmungen 30 und vier zylindrische Ausnehmungen 38 abwechselnd um den Core 12 herum vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 38 fur die Hilfskessel sind mit kleinerem Durchmesser ausgebildet als die Ausnehmungen 30 far die Hauptkessel.From Fig. 3 it can be seen that four cylindrical recesses 30th and four cylindrical recesses 38 are alternately provided around the core 12 are. The recesses 38 for the auxiliary boiler are designed with a smaller diameter than the recesses 30 for the main boiler.

In Fig. 4 ist ein Hilfskessel 24 mit näheren Einzelheiten dargestellt; die Kesselrohrabschnitte stellen ein im Ganzen gesehen ringförmiges Gebilde dar, das an seinem Innenumfang von einem sich vom Boden der Ausnehmung 38 aus erstrecken4en Halterungidorn sowie an seinem Außenumfang an zwei in axialem Abstand gelegenen Stellen durch an den Ausnehmungswandungen befestigte ringförmige Gebilde 48 abgestützt bzw. gehaltert ist. Im Inneren des Halterungsdorns 46 verläuft ein Ktihlmittelkanal 50, der an seiner unteren Stirneeite geschlossen ist und an seinem oberen Ende mit der KUhlmittel-Umwälzpumpe 42 verbunden ist. Im Betrieb des Hilfskessels fließt ReaktorkUhlmittel von der Unterseite des Cores 12 in die Ausnehmung 38, durch die Kesselrohrabschnitte 40 nach unten5 sodann radial einwärts in das untere Ende des Kanals 50 und in diesem nach oben und durch die Umwälzpumpe 42 in die Sammelkammer 44.In Fig. 4, an auxiliary boiler 24 is shown in more detail; the boiler tube sections represent an overall ring-shaped structure, which extend on its inner circumference from one of the bottom of the recess 38 Bracket mandrel and on its outer circumference on two axially spaced apart Points supported by annular structures 48 attached to the recess walls or is held. A coolant channel runs in the interior of the holding mandrel 46 50, which is closed at its lower forehead and at its upper end with the coolant circulation pump 42 is connected. In operation of the auxiliary boiler flows ReaktorkUhlmittel from the underside of the core 12 into the recess 38, through which Boiler tube sections 40 down 5 then radially inwards into the lower end of the Channel 50 and in this up and through the circulation pump 42 into the collection chamber 44.

Das Wasser wird von einer Stelle unterhalb des Druckgefäßes 14 her durch (nicht dargestellte) Speisesaugleitungen dem unteren Ende der Kesselrohrabschnitte 40 zugeführt; der Dampf strömt vom oberen Ende der Kesselrohrabschnitte 40 durch zwischen dem. Halterungsdorn 46 und dem Kanal 50 vorgesehne Überhitzersaugrohre nach unten und durch den Boden des Druckgefäßes 14 nach außen. Somit ist die Wasserströmung durch die Kesselrohrabschnitte 40 nach oben gerichtet und der Hilfskessel bleibt selbst bei Betrieb mit verhältnismäßig niedrigen Wasserströmungsdurchsätzen stabil.The water is supplied from a point below the pressure vessel 14 through feed suction lines (not shown) to the lower end of the boiler tube sections 40 supplied; the steam flows through from the upper end of the boiler tube sections 40 between the. Holding mandrel 46 and the duct 50 provided superheater suction pipes down and through the bottom of the pressure vessel 14 to the outside. Thus is the flow of water directed upwards through the boiler tube sections 40 and the auxiliary boiler remains stable even when operating with relatively low water flow rates.

Nach einer Notabschaltung oder einer normalem Abschaltung des Cores 12 und der Hauptkessel und Turbine können die Hilfskessel und die Hilfiturbine in Betrieb gehalten werden, um wenigstens gewisse wesentliche fUr den Reaktor und fur die zugehörige Anlage erforderliche Versorgungen aufrecht su erhalten. Die Hilfskessel können in dieser Weise durch Entzug residueller Wärme aus dem Reaktorcore betrieben werden und erfüllen so einen zusätzlichen Zweck, indem sie als Wärmesenke für den Core wirken. Während die Dampfbedingungen am Austritt der Hauptkessel-Überhitserabschnitte 34 jeweils 2350 p.s.i.a. (britische Pfund pro Quadratzoll absolut) bei 10000 F und an den einzelnen Zwischenüberhitzern 18 Seteils 600 p.s.i.a. (britische Pfund pro Quadratzoll absolut) bei 10000 F betragen, sind die entsprechenden Bedingungen am Austritt der einzelnen Hilfskessel 24 jeweils 915 p.s.i.a. bei 9000 F. Somit können die Hilfskessel Über eine beträchtliche Zeitdauer aus der restlichen Corewärme betrieben werden und es läßt sich eine beachtliche Investitionskosteneinsparung durch Verringerung des Ausmaßes an normalerweise nicht benötigten Installationen zur Notenergieerzeugung fur den Reaktor erzielen. Die liilfskessel können auch in einem früben Stadium beim Anfahren des Reaktors in Betrieb genommen werden, um wenigstens einen Teil der wesentlichen Reaktorversorgungen zu liefern.After an emergency shutdown or a normal shutdown of the core 12 and the main boiler and turbine, the auxiliary boiler and auxiliary turbine can be in Be kept in operation, about at least certain essentials for the Maintain the reactor and the supplies required for the associated system. The auxiliary boiler can in this way by removing residual heat from the reactor core operated and so serve an additional purpose by acting as a heat sink work for the core. During the steam conditions at the exit of the main boiler superheater sections 34 each 2350 p.s.i.a. (pounds sterling per square inch absolute) at 10,000 F and at the individual reheaters 18 sets of 600 p.s.i.a. (British pounds per Square inches absolute) at 10,000 F, the corresponding conditions are on Outlet of the individual auxiliary boilers 24 each 915 p.s.i.a. at 9000 F. Thus can the auxiliary boiler was operated from the remaining core heat for a considerable period of time and it can be a considerable investment cost saving by reducing the extent of normally unnecessary installations for emergency energy generation for the reactor. The liilfskessel can also be used at an early stage Start-up of the reactor to be put into operation to at least part of the essential To deliver reactor supplies.

Die vorstehend beschriebene Anlage kann selbstverständlich im Rahmen ihres allgemeinen Entwurfakonzepts in mannigfachen Einzelheiten abgewandelt werden. Beispielsweise können die Haupt- und die Hiltskessel 16 und 24 unterschiedlich verteilt werden; beispielsweise können die Hauptkessel 16 paarweise angeordnet werden, wobei jeweils zwischen einem Hauptkesselpaar und dem nächaten ein Paar nebeneinander angeordnete Hilfekessel 24 zwischengeschaltet sind.The system described above can of course in the context their general design concept can be modified in manifold details. For example, the main and Hilt boilers 16 and 24 can be distributed differently will; for example, the main boilers 16 can be arranged in pairs, wherein a pair arranged next to each other between a main boiler pair and the next Help boiler 24 are interposed.

In der beachriebenen Anlage erfolgt eine ZwischenUberhitzung des aus den Hochdruckstufen der Turbinen 20 austretenden Dampfes vor seiner Zufuhr zu den Niederdruckstufen der Turbinen in den innerhalb des Reaktors angeordneten und von dem ReaktorkUhimittel erhitsten ZwischenUberhitzern 18; falls erwwnscht können diese DampfzwischenUberhitzer jedoch außerhalb des Reaktorgefäßes angeordnet und von einem Teil des von den Hauptkesseln 16 gelieferten Dampfes beheist werden.In the system mentioned, there is an intermediate overheating of the the high pressure stages of the turbines 20 exiting steam before its supply to the Turbine low pressure stages in those arranged inside the reactor and intermediate superheaters 18 heated by the reactor heating means; if desired However, these steam reheaters can be arranged outside the reactor vessel and from part of the steam supplied by the main boilers 16.

Diese' den DampfzwischenUberhitzern (statt den Hauptturbinen 20) zugefUhrte Teil des Dampfes kann dann von den Dampfswischenüberhitsern an die Speisewasservorwärmanlage abgegeben werden; diese ist, wiewohl in der Zeichnung nicht dargestellt, in der Rückleitung von der Niederdruckseite der Hauptturbine 20 (oder einem dieser zugeordeten Kondensator) zur Eintrittsseite des Hauptkessels 16 zu denken. Diese Speisewasservorwärmanlage wird mit Dampf beheizt, der von der Turbine 20 an verschiedenen Stellen abgezweigt und der zugehörigen Speisewasservorwärmanlage an seiner jeweiligen Temperatur entsprechenden Stellen zugeführt wird; der aus dem DamprUberhitzer austretende Dampf wird ebenfalls in gleicher Weise der Speisewasservorwärmanlage an einer seiner Temperatur entsprechenden Stelle zugefUhrt.These are fed to the steam reheaters (instead of the main turbines 20) Part of the steam can then be sent from the steam wipe superheaters to the feed water preheating system be delivered; this is, although not shown in the drawing, in the Return line from the low-pressure side of the main turbine 20 (or one of these assigned Condenser) to think about the inlet side of the main boiler 16. This feed water preheating system is heated with steam, which branches off from the turbine 20 at various points and the associated feedwater preheating system at its respective temperature Posts is fed; the steam emerging from the steam superheater is also in the same way the feed water preheating system at a temperature corresponding to its temperature Place supplied.

Eine Anlage der vorstehend beschriebenen Art ist in Patent ..............(Patentanmeldung P 2143026.2) der gleichen Anmelderin beschrieben und eignet sich gut zur Betriebsweise gemäß der vorliegenden Erfindung, wie nachfolgend beschrieben wird.A system of the type described above is in patent .............. (patent application P 2143026.2) by the same applicant and is well suited to the mode of operation according to the present invention as described below.

Wie oben erwähnt, besitzt jedes der vier Haumtumwälzpumpen / Kesselaggregate eine etwa 20 % der Vollastauslegung des Reaktors entsprechende Kapazität, während die verbleibenden etwa 20 s je in gleicher Weise zwischen die vier Hilfsumwälzpumpen / Kesselaggregate aufgeteilt sind. Beim Auftreten von Bedingungen, die eine wesentliche Leistungsrücknahme erforderlich machen (beispielsweise einer Leistunganetsstörung("grid fault") oder einem Ausfall oder einer Störung des Hauptturbogenerators) kann das Hauptumwälzpumpen / Kessel aggregat vollständig abgeschaltet werden, während hingegen die Hilfsumwälzpumpen / Kesselaggregate noch in Betrieb verbleiben. Die hieraus tolgende Abnahme der K2hlmitteldurchsatzes durch den Reaktor fUhrt zu einem Temperaturanstieg in diesem und einer entsprechenden Verringerung der Reaktivität des Cores. Das Ausmaß des Temperaturanstiegs, das zur Verringerung der stationären Wärmeaußgangsleistung des Cores nach der Leistungsrücknahme auf einen innerhalb der Kapazität der Hilfeumwälzpumpen / Kesselaggregate liegenden Wert erförderlich ist, ist kleiner als derjenige Temperaturanstieg, der die Auslösevorrichtungen zur vollständigen Abschaltung des Reaktors als Folge eines Ubermäßigen Temperaturanstieg zum Ansprechen bringen wUrde. Um ein vorübergehendes Uberschwingen der Temperatur zu vermeiden oder, soweit als m4glich, zu verringern, ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Gruppe ton beispielsweise vier primären Reaktorabschaltsteuerstäben, entsprechend beispielsweise 1 Nile Reaktivitätswert unmittelbar nach der Einleitung der Leistungerücknahme gleichzeitig mit oder vor der Abschaltung der Hauptumwälzpumpen / Kesselaggregate in den Reaktorcore herabgelassen werden. Sobald diese Abschaltung erfolgt, verlieren die ZwischenUberhitzersätze in den Hauptkesseln' Dampf von dem bsw. den Nauptkessel(n), und ihre Temperatur wird anlänglich ansteigen, da sie kurze Zeit weiterhin mit der vollen Reaktorgasaustrittstemperatur beaufschlagt werden. Schon kurze Zeit nach der Abschaltung der Hauptumwälzaggregate setzt jedoch infolge des anhaltenden Betriebs der Hilfsumwälzpumpen ein Gasrückfluß Aber die Hauptkessel und ZwischenUberhitzerbänke ein; hierdurch wird die Überhitzung, welcher die Hauptüberhitzersätze ausgesetzt sind, begrenzt; das bedeutet, da es nicht notwendig ist, Vorrichtungen zu deren Kühlung im Falle einer Leistungsrücknahme vorzusehen. Sobald sich der neue stationäre Zustand eingestellt hat, versorgen die Hilfskessel die Hilfsturbinen entweder mit (a) 20 S Stationslast, falls das Leistungenetz noch verfügbar ist, oder mit (b) Stationshilfsenergie, um den Reaktor in Betrieb halten su können. Unter dem zuletzt genannten Zustand wUrde man überschüseigen Dampf dem Wärme- bzw. Dampfablaßsystem der Station zuleiten. Somit können der bzw. die Reaktor(en) der Station unter zwei wichtigen Störzuständen (Leistungsnetsstörung oder Störung bzw. Ausfall der Hauptturbogeneratoren), die normalerweise schließlich zu einer Auslösung der Reaktorabsohaltung fUhren wUrden, unbegrenzt in Betrieb gehalten werden, bis der Störzustand identifiziert und behoben ist.As mentioned above, each of the four main circulation pumps / boiler units has a capacity corresponding to about 20% of the full load design of the reactor, while the remaining 20 s each in the same way between the four auxiliary circulating pumps / Boiler units are divided. When conditions arise that have an essential Make a service withdrawal necessary (for example, a service grid disruption ("grid fault ") or a failure or malfunction of the main turbo generator) Main circulation pumps / boiler the unit can be completely switched off, while, however, the auxiliary circulating pumps / boiler units still remain in operation. The resulting decrease in the coolant throughput through the reactor leads to an increase in temperature in this and a corresponding decrease in reactivity of the core. The extent of the temperature rise that will reduce the steady-state Heat output power of the core after the power reduction to an inside the capacity of the auxiliary circulating pumps / boiler units is required is less than the temperature rise that the trigger devices to complete shutdown of the reactor as a result of an excessive rise in temperature to respond. A temporary overshoot in temperature to avoid or, as far as possible, to reduce, it is preferable to that a group ton, for example, four primary reactor shutdown control rods, accordingly for example 1 Nile reactivity value immediately after the initiation of the service withdrawal at the same time as or before the main circulation pumps / boiler units are switched off be lowered into the reactor core. Once this shutdown occurs, lose the intermediate superheater sets in the main boilers' steam from the bsw. the Nauptkessel (s), and her temperature will rise gradually as she continues with the for a short time full reactor gas outlet temperature can be applied. After a short time however, the shutdown of the main circulation units continues as a result of continued operation the auxiliary circulation pumps a gas return flow But the main boilers and intermediate superheater banks a; this causes the overheating to which the main superheater sets are exposed are limited; this means that it is not necessary to have devices for their Cooling is to be provided in the event of a reduction in performance. As soon as the new stationary State has set, the auxiliary boilers either supply the auxiliary turbines (a) 20 S station load, if the power network is still available, or with (b) Station auxiliary energy to keep the reactor in operation. Below the last The above-mentioned condition would result in excess steam in the heat or steam discharge system forward to the station. Thus, the reactor (s) of the station under two important disturbance states (power network disturbance or disturbance or failure of the main turbo generators), which would normally eventually lead to the activation of the reactor shutdown, can be kept in operation indefinitely until the fault condition is identified and rectified is.

Somit wird eine ganz erhebliche Verringerung der Zahl der Reaktorabschaltauslösungen und eine entsprechende Erhöhung der Verfügbarkeit der Station erreicht. Außerdem brauchen keine speziellen Überhit zer-KUhlvorrichtungen vorgesehen su werden.This results in a very considerable reduction in the number of reactor shutdown trips and a corresponding increase in the availability of the station is achieved. aside from that no special superheater cooling devices need to be provided.

Eine Altarnative besteht darin, daß man die Leistungserzeugung um im typischen Fall 60 S zurücknimmt, indem man die Hauptkessel entsprechend einer Last von 20 X der Reaktorauslegung ( d.h. 25 S der Dampfkesselmaximalkapazitätsauslegung ("M.C.R.")) weiterlaufen läßt. Auch hierbei kann man ohne Überhitzerkühlung auskommen. Den Dampf von den Hauptkesseln wurde man dem Wärmeablaßsystem der Station zuleiten.One alternative is to turn the power generation around typically takes 60 S back by reducing the main boilers according to a Load of 20 X of the reactor design (i.e. 25 S of the boiler maximum capacity design ("M.C.R.")) continues. Here, too, you can get by without overheating. The steam from the main boilers would be directed to the station's heat exhaust system.

Der Vorteil bestünde darin, daß man die Heizkessel später innerhalb einer wesentlich kürzeren Zeitdauer wieder auf Laatbetrieb bringen könnte.The advantage would be that you can later keep the boiler inside could bring it back to Laat operation in a much shorter period of time.

Abgesehen von den beiden vorstehend erwähnten hauptsächlichen Störzuständenn kann die erfindungsgemäß durchgeführte Leistungsrücknahme mit Vorteil auch unter beatimmten Reaktoratörzuständen vorgenommen werden, die normalerweise zu einer Auslösung der Stationsabschaltung führen würden, beispielsweise bei einer Verklemmung von Brennstoffelementen im Reaktorbeschickungsweg bei im Betrieb vorgenommener Neubeschiokung.Apart from the two main disturbance states mentioned above the power reduction carried out according to the invention can also advantageously be performed under ventilated reactor states are made, which normally lead to a trip would lead to the station shutdown, for example in the event of a deadlock of Fuel elements in the reactor feed path when re-charging is carried out during operation.

P a t e n t a n s p r ü c h e: P a t e n t a n s p r ü c h e:

Claims

PATENT ANS P R U C H E-Fluid-cooled nuclear reactor with negative Temperature coefficients of the reactivity of the core, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that one can rapidly reduce the output heat output of the core throttling the mass flow rate of the cooling fluid through the reactor core so that the temperature of the core also helps to bring about the desired reduction the output heat output increases sufficient value, this temperature value but not to operate the shutdown of the reactor against excessive Temperature rise is sufficient.

2. Ksrnreaktor according to claim 1, characterized gekennzeicbnet that about the same time with the decrease in the mass flow rate of the cooling fluid, neutron absorption devices can be introduced into the core to support the reduction of core activity.

3. Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that the neutron absorption device has several control rods which can be introduced into the core.

4. Nuclear reactor according to one or more of the preceding claims, with a main boiler and at least one auxiliary boiler, characterized in that, that the operating conditions of the reactor after the reduction in the heat output of the core is essentially the same as the reactor design, which depends on the capacitance or the auxiliary boiler (s) can be removed.