DE2411039A1 - Kernkraftwerk mit geschlossenem gaskuehlkreislauf zur erzeugung von prozesswaerme - Google Patents

Kernkraftwerk mit geschlossenem gaskuehlkreislauf zur erzeugung von prozesswaerme

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Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
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Description

7402
HOCETEMPEK ATlJR-REAKTORBAU GmbH
5 KÖLN 1
Zeppelinstraßo 15
Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zur Erzeugung von Proseßwärme
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zur Erzeugung von Prozeßwärme, dessen Energie an einen Sekundärkreislauf abgegeben wird und bei dem ein Hochtemperaturreaktor, väraietauschende Apparate und Gebläse sowie die das Gas führenden Leitungen zwischen don einseinen Komponenten in einem Spannbetonbehälter (Einbehälterbauweise) untergebracht sind.
Er, ist bekannt, Kernkraftwerke mit geschlossener!: Gasturbinenkreislauf in integrierter Bauweise herzustellen, bei denen sich außer dem Reaktorkern auch eine Gasturbine, ein Verdichter und wärmeaustauschende Apparate innerhalb des Spannbetonbehälters befinden. So wird in der Offenlegungsschrift 2 062 934 ein gasgekühlter Kernreaktor beschrieben, bei dein die Gasturbine in einem Hohlraum in der Wandung des den Reaktorkern umgebenden Druckbehälters untergebracht ist. Eine v/eitere Kernreaktoranlage der geschilderten Bauweise ist in der Offenlegungsschrift
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1 764 249 dargestellt, bei der der Kernreaktor und alle Kreislaufkomponenten in dicht beabstandeten parallelen und vertikalen Bobrungen innerhalb des Betondruckbehälters von außen zugänglich angeordnet und Durchlaßwege für das Kühlmedium sowohl in der Wand des Druckbehälters als auch zwischen den -einzelnen Bohrungen vorgesehen sind.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die wärmetauschenden Apparate in radial um die Spannbetonbehälter-Achse angeordneten senkrechten Schächten und den Gasturbosatz in einem horizontalen Stollen unterhalb des Reaktorkerns unterzubringen und den gesamten Kühlkreislauf nach dem Gasturbosatz in mehrere gleichgroße Teilströme aufzuteilen. Alle Teilströme werden durch Stichleitungen gesonderten Itingsegmentkanälen zugeführt, die je eine Gruppe der war ine tauschenden Apparate verbinden.
Den genannten Anlagen ist gemeinsam, daß sie einen voll in einem Spannbetonbehälter integrierten Gaskühlkreislauf aufweisen, und von diesem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen. Es besteht jedoch ein grundlegender Unterschied zwischen dem Gegenstand der Erfindung und den bekannten Anlagen: während bei den letzteren die im Reaktorkern erzeugte Energie zum Antrieb einer Gasturbine und zur anschließenden Stromerzeugung ausgenutzt wird, wird beim Erfxnduiigsgegenstand die vom Kühlgas aufgenommene Energie an einen Sekundärkreislauf abgegeben und zur Erzeugung von Prozeßwärme verwendet. Ein derartiger Verwendungszweck einer Kernreaktoranlage setzt eine genügend hohe Kernaustrittstemperatur des Kühlgases voraus, die mindestens bei 850°C liegen muß. Bei diesen hohen Temperaturen tritt eine Anzahl von Problemen auf, zu deren Lösung der genannte Stand der Technik nicht beitragen kann.
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Ein großes Problem stellt z.B. die Auswahl eines geeigneten Werkstoffes für die wärmetauschenden Apparate dar, die einer Gaseintrittstemperatur von 9500C (mindestens 850 C) ausgesetzt sind. Nach heutigem Wissenstand gibt es noch keine Werkstoffe, die einer derartig hohen Temperatur hinreichend lange standhalten (die Lebensdauer der Anlage wird mit 30 Jahren angesetzt). Für den Gasaustrittsbereich der wärmetauschenden Apparate treten diese Schwierigkeiten nicht auf, da die Austrittstemperatur wesentlich niedriger liegt.
Ein weiteres Problem bildet die Wärmeisolierung der mit hohen Temperaturen beaufschlagten Bauteile des Gaskühlkreislaufs (Priinärkreislaui).
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Axifgabe zugrunde, durch die spezielle Anordnung aller Komponenten und Gasführungen die oben erwähnten Probleme zu überwinden und für einen hinreichend langen Zeitraum den wirtschaftlichen Betrieb einer Kernkraftanlage zur Erzeugung von Prczeßwärme zu ermöglichen. Ferner soll die Anlage einen möglichst kompakten Aufbau aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gaskühlkreislauf (Primärkreislauf) in mehrere gleiche Stränge unterteilt ist, die je in Hintereinanderschaltung einen in einen Hochtemperatur- und Niedertemperat\xr-Teil aufgeteilten Wärmetauscher, ein Gebläse sowie gasführende Leitungen umfassen, daß alle Komponenten in symmetrisch um den Hochtemperaturreaktor angeordneten vertikalen Schächten (Pods) ausbaubar installiert sind, wobei die Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Teile jeder Wärmetauschereinheit in getrennten Schächten und die Gebläse unmittelbar unter den Niedertemperatur-Teilen angeordnet sind, und daß die Rückführung des relativ kalten Gases von den Gebläsen zu dem Hochtemperaturreaktor teilweise durch die vertikalen Schächte (Pods) erfolgt, wobei das Gas als Mantelstrom um die hochtemperaturbeaufschlagten Bauteile geführt wird.
Der gesamte Primärkreislauf ist also aus einer Anzahl von glei-
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chen Kreislaufsträngen zusammengesetzt, die nur über den Hochtemperaturreaktor miteinander gekoppelt sind. Da die Wärmetauscher jedes Stranges in einen Hochtemperatur- und einen Niedertemperatur-Teil aufgeteilt sind, können beide Teile entsprechend den an sie gestellten Forderungen optimal ausgelegt werden, und jeder der beiden Teile ist für sich nach oben ausbaxibar, da sie in gesonderten Schächten untergebracht sind.
In dem Hochtemperatur-Wärmetauscher liegen die Gastemperaturen über 6000C, so daß für dieses Bauteil nur sehr teure Werkstoffe verwendet werden können. Da bei einer Betriebsdauer von 30 Jahren selbst diese Werkstoffe keine hinreichende Zeitstandfestigkeit aufweisen, muß der Hochtemperatur-Wärmetauscher in bestimmten Zeitabständen erneuert werden. Auf Grund seiner besonderen Anordnung kann er leicht nach oben ausgebaut werden und braucht nicht auf die volle Lebensdauer der Gesamtanlage ausgelegt zu sein.
Im unteren Temperaturbereich der Wärmetauschereinheit treten keine Werkstoffprobleme auf, und der Niedertemperatur-Wärmetauscher kann daher aus billigeren Werkstoffen und mit kleineren Wandstärken hergestellt und für die gesamte Lebensdauer der Anlage ausgelegt sein. Auch dieser Wärmetauscher-Teil kann nach oben ausgebaut werden.
Beide Wärmetauscher-Teile sind als Gegenströmer in Boxenbauweise konzipiert; beim Ausbau wird jedoch jeder Wärmetauscher-Teil als eine Einheit behandelt.
Der Ausbau des relativ leichten Gebläses, das jeweils unterhalb des Niedertemperatur-Wärmetauschers angeordnet ist, erfolgt nach unten. Somit kann jede Komponente für sich ausgebaut werden.
Der Sekundärkreis, an den die Energie des Primärkreislaufes in den Wärmetauschern abgegeben wird, verbindet den Primärkreis mit außerhalb des Spannbetonbehälters und eines den Spannbeton-
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behälter umgebenden Sicherheitsbehälters gelegenen Pro- ' zeß- und Dampfturbinenkreisläufen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich jedoch nur auf den innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordneten Teil der Gesamtanlage, so daß auf eine Beschreibung der Prozeß- und Dampfturbinenkreisläufe verzichtet werden kann.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß für das erfindungsgemäße Kernkraftwerk eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist, da es über mehrere, nur über den Reaktor gekoppelte Primärkreislaufstränge und ebensoviele unabhängige Sekundärkreisläufe verfügt.
Die Hochtemperatur- und Naedertemperatur-Teile aller Wärmetauschereinheiten sind innerhalb des Spannbetonbehälters in Höhe des Realrtorkerns installiert, so daß sie untereinander parallel liegen» Auf diese V/eise ist es möglich, die das heiße Gas führenden Leitungen kurz zu halten und die am Beton auftretenden Wärniebelastungen zu reduzieren. So sind alle gasführenden Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen vertikalen Schächten (Pods) sowie zwischen dem zentral in einer Kaverne angeordneten Hochtemperaturreaktor und den Pods, die die Hochtemperatur-Wärmetauscher enthalten, geradlinig und horizontal ausgeführt; d.h. sie stellen die kürzeste Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten dar.
Die Heißgas führung vom Hochtemperaturreaktor zu den Ilochtemperatur-Wärmetauschern erfolgt in Leitungen, die radial unten aus der Reaktorkaverne austreten und unterhalb der Hoclitemperatur-Färntetauselier in die zugehörigen Schächte einmünden. Oberhalb jedes Hochteiaperatur-Wärmetauschers führt eine Gasleitung zu dem diesem Wärmetauscher-Teil nachgeschalteten Niedertemperatur-Wärmetauscher, die als koaxiale Leitung ausgeführt ist. Das unten aus dem. Kernreaktor austretende erhitzte Kühlgas gelangt zunächst durch die radialen Heißgasführungen von unten in die Hochtemperatur-Wärmetauscher, um-
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strömt die Rohre des Sekundärkreislaufes und tritt - auf eine mittlere Temperatur abgekühlt - oben aus den Hochtemperatur-Wärmetausehern aus, um durch die inneren Rohi-e der koaxialen Leitungeil von oben in die Niedertempei^atur-Wärmetauscher einzutreten. Hier strömt es mantelseitig (um die Wärmetauscherrohre) nach unten, kühlt sich dabei weiter ab und wird anschließend in den nachgeschalteten Gebläsen verdichtet.
Die Rückführung des Kühlgases von den Gebläsen zum Hochtemperaturreaktor erfolgt bei jedem Kreisla.ufstrang zunächst in zwei Teilströmen, die sich in einera oberhalb jedes Hochtemperatur -Wärmetauschers befindlichen Raum wieder vereinigen und gemeinsam durch je eine radial zum Reaktorkern verlaufende Leitung zu einem Gassamraelraum oberhalb des Kerns geführt werden.
Von dem Gebläse aus wird der eine de*· beiden Teilströme jedes Stranges durch eine Yerbindungsleitung zwischen den eine 1/ärmetauschereinheit umfassenden Schächten geführt und gelangt durch einen Ringspalt zwischen dem Hochtemperatur-Wärme tauscher und dem zugehörigen Schacht in den oben erwähnten Raum, in dem er sieh mit dem anderen Teilstrom vereinigt. Dieser strömt zunächst in einem Ringspalt zwischen dem Niederteisperatitr-Wärmetauscher und dem zugehörigen Schacht nach oben und wird dann durch das äußere Rohr der koaxialen Leitung ebenfalls in den genannten Raum geführt.
Durch diese Art eier Gasleitung von den einzelnen Gebläsen zum Reaktor wird erreicht» daß das relativ kalte Gas auf seinem Weg zum Reaktor alle mit hohen Temperaturen beaufschlagten Bauteile innerhalb der Schächte umströmt und dadurch die Probleme der Wärmeisolierung erheblich reduziert v/erden.
In einem bevorzugten Äusführungsbexspiel T das sich auf eine thermische Leistung des Kernkraftwerks von 2000 HW bezieht, besteht der Primärkreislauf aus vier gleichen Strängen, deren Wärmetauschereinheiten um 9öJ zueinander versetzt in dem Spannbeton-
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behälter untergebracht sind. Die !Schächte der vier Hochtemperatur-Wärmetauscher und die Schächte für die vier Niedertemperatur-Wärmetauscher liegen dabei auf einem Kreis mit verschiedenen Radien.
Alle vertikalen Schächte (Pods) sind oben und unten durch Deckel druckfest und gasdicht abgeschlossen. Zum Ausbau der einzelnen Komponenten wird der betreffende Deckel entfernt, und die Wärmetauscher-Teile bzw. Gebläse können - nach Abtrennung der entsprechenden Gasleitungen - als Ganzes nach oben bzw. unten ausgebaut werden.
Durch einen Teil der genannten Deckel sind vorteilhaft die Leitungen des Sekundärkreislaufs verlegt. In den Wärmetauschereinheiten strömt das Gas des Sekundärkreislaufes innerhalb der Rohre, und zwar in umgekehrter Strömungsrichtung zum Primärkühlgas* Es wird zunächst im Niedertemperatur-Wärmetauscher, den es von unten nach oben durchströmt, auf eine Zwischentemperatur gebracht und anschließend, bevor es wieder aus dem Spannbetonbehälter geleitet wird, im Hochtemperatur-Wärmetauscher auf seine höchste Temperatur erhitzt. Diesen durchströmt es - ebenfalls in den Rohren - von oben nach unten.
Es ist vorteilhaft, die zur Aufnahme der Komponenten im Spannbetonbehälter vorgesehenen vertikalen Schächte sowie die Reaktorkaverne und die Gasführungen mit gasdichten Stahllinern auszukleiden. Auftretende Druckbelastungen werden vom Beton aufgenommen, und um unzulässig hohe Temperaturen im Beton zu vermeiden, werden die Liner betonseitig mit Wasser gekühlt und sind auf der Innenseite mit einer Isolierung versehen. Da in den Ringspalten zwischen den Wärmetauscher-Teilen und den isolierten Stahllinern relativ kaltes Reaktoreintrittsgas strömt, wird das Isolierungsproblem erheblich reduziert.
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Zweckmäßig ist innerhalb des Spannbetonbehälters auch ein Nachwärmeabfuhrsystem vorgesehen, das in an sich bekannter Weise aus einem Gebläse, einer Rückschlagklappe und einem Kühler besteht. Dieses vom Primärkreislauf unabhängige Kotkühlsystem sichert die Abfuhr der Reaktornachzerf auswärme bei Störfällen und in Stillstandszeiten. Während des Normalbetriebes des Kernkraftwerks wird es von einem geringen Bypaß des lleaktoreintrittsgases rückwärts durchströmt. Das Nachwärmeabfuhrsystem von 4 χ 50% ist in vier symmetrisch um die Reaktorkaverne angeordneten vertikalen Schächten (Pods) untergebracht, die sich zwischen den vertikalen Schächten für die Wärmetauschereinheiten befinden. Die gesamte Anlage v/eist somit zwölf senkrechte Schächte (Pods) auf, von denen die vier für das Nachwärmeabfuhrsystem vorgesehenen kleiner sind als die Pods für die Wärmetauscher einheiten .
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kei-nkraftv/erks gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 einen Horizontalschnitt nach der
Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der
Linie H-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine Vertikalschnitt-Abwicklung und Fig. 4 das Schema des Primärkühlkreislaufs.
Die Fig. 1 und 2 lassen einen druckfesten Sicherheitsbehälter 1 aus Stahlbeton erkennen, der zylindrisch ausgeführt ist und als oberen Abschluß eine Kugelkalotte 2 aufweist. Zentral im Innern des Sicherheitsbehälters 1 ist ein ebenfalls zylindrischer berstsicherer Spannbetonbehälter 3 angeordnet, der einen heliumgekühlten Hochtemperaturreaktor 4 aus blockförmigen Brenn- und Reflektorelementen sowie die übrigen Hauptkreislaufkomponenten (wärmetauschende Apparate, Gebläse, Gasführungen) umfaßt, die weiter unten
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beschrieben werden. Innerhalb des Sicherheitsbehälters 1 sind auch alle Aktivgas führenden Hilfseinrichtungen sowie die für den Ausbau der Eauptkreislaufkomponenten erforderlichen Vorrichtungen untergebracht. Von diesen ist in der Zeichnung (Fig. 2) nur ein als Haupthebezeug dienender Rundlaufkran 5 gezeigt, der in einer Ebene unterhalb des Beginns der Kugelkalotte 2 bewegbar angeordnet ist. Sein Arbeitsradius ist so groß, daß mit ihm alle im Sicherheitsbehälter 1 befindlichen Komponenten ausgebaut werden können.
Der Hochtemperaturreaktor 4 ist in einer Kaverne 6 eingebaut. Über dem Reaktorkern ist ein .Sammelraum 7 zur Aufnahme des in den Reaktor eintretenden kalten Heliums zu erkennen. Unter ho.lb des Bodens des Reaktorkerns ist eine Säuleuhalle 8 vorgesehen, in der das aus dem Kern austretende erhitzte Helium gesammelt wird. Über vier radialsywmetrische Eintritts- und ebensoviele Austrittsstutzen ist der Kernreaktor 4 mit dem übrigen Hauptkreislauf verbunden.
Auf einem Kreis um die Reaktorkaverne 6 sind um 90 zueinander versetzt vier senkrechte Schächte (Pods) δ,10, 11, 12 angeordnet, und parallel zu diesen befinden sich vier weitere Pods 13, 14, 15, 16, die ebenfalls symmetrisch, aber auf einem Kreis mit größerem Radius um die Kaverne 6 angeordnet sind. Diese großen Durchbrüehe, die ebenso wie die Reaktorkaverne 6 von wassergekühlten und wärmeisolierten Stahllinern 17 umgeben sind, weisen als Abschluß berstsichere Deckel 18 auf, die redtxndant befestigt sind.
In jedem der vier Schächte 9, 10, 11, 12 ist in Höhe des Reaktorkerns ein Hochtemperatur-Wärmetauscher 31 angeordnet, der Teil einer je aus Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Teil bestehenden Wärmetauschereinheit ist. Die zugehörigen und den Hochtemperattir-Wärmetauschern 31 jeweils nachgeschalteten Niedertemperatur-Wärmetauscher 32 befinden sich in den senkrechten Schächten 13, 14, 15, 16, wobei die eine Einheit bildenden Wärmetauscher-
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Teile jeweils in benachbarten Schächten ausbaubar installiert sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist unterhalb jedes Niedertemperatur-T/ärmetauschers 32 in jedem der Schächte 13, 14, 15, 16 ein Gebläse 33 vorgesehen, das aus einem einstufigen Axialgebläse besteht. Auch diese Komponente kann leicht ausgebaut werden, und zwar nach unten.
Die senkrechten Schächte 9, 10, 11, 12 stehen je durch eine radial verlaufende Heißgasführung 19 mit den Austrittsstutzen des Kernreaktors 4 in Verbindung, über vier v/eitere radiale Gasleitungen 20 sind diese Schächte an die zum Gassammelrauin 7 führenden Reaktoreintrittsstutzen angeschlossen. Oberhalb der Gasleitungen 20 führt von jedem der senkrechten Schächte 9, 10, 11, 12 eine Verbindungsleitung 21 zu demjenigen der Pods 13, 14, 15, 16, der den zugehörigen Niedertemperatur-Wärmetauscher enthält. Diese Leitungen sind koaxial ausgebildet. Unterhalb der Heißgasführungen IS besitzt jeder der senkrechten Schächte 9, 10, 11, 12 eine weitere Verbxndungsleitung 22 zu dem gleichen Pod.
Der gesamte Primärkreislauf ist damit in vier gleiche Stränge unterteilt, die über dem Kernreaktor 4 gekoppelt sind und je einen Hochtemperatur--, einen Niedertemperatur-Wärmetauscher 31, 32, ein Gebläse 33 und die entsprechenden Gasleitungen umfassene
Vier weitere senkrechte Schächte 23, 24, 25, 26, die auf einem Kreis mit kleinerem Radius als die Schächte 9, 10, 11, und ebenfalls um 90° versetzt angeordnet sind, dienen zur Aufnahme eines Nachwärmeabfuhrsystems 27, das nicht im einzelnen dargestellt ist. Es steht über zwei radiale Gasführungen 28, mit dem Kernreaktor 4 in Verbindung und ist in der Lage, jeweils 50% der Nachzerfallswärme abzuführen.
Der Sekundärkreislauf, in dem ebenfalls Helium umgewälzt wird, ist in umgekehrter Strömungsrichtung wie der Primärkreislauf
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geführt, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Durch in den Deckeln 18 der Schächte 13, 14, 15, 16 verlegte Leitungen 30 gelangt das kalte Gas zunächst in diese Schächte und wird - auf mehrere kleinere Leitungen aufgeteilt - in der Randzone der Niedertemperatur-Wärmetauscher 32 nach unten geführt und tritt dort durch Verteilerköpfe in die Rohrbündel 34 der Wärmetauscher 32 ein. Über Sammlorköpfe und Verbindungsleitungen 35 wird das auf eine Zwischentemperatur erwärmte Helium sodann zu den Hochteinperatur-Wärmetauschern 31 geführt, die es in den.Rohrbündeln 36 von oben nach unten durchströmt. In Gasleitungen 37 wird das heiße Sekundärgas schließlich aus dem Spannbetonbehälter 3 herausgeführt und seiner weiteren Verwendung zugeleitet.
Im folgenden wird an Hand der Fig. 4 und auch der übrigen Zeichnungen der Kreislauf des Primärgases durch den Reaktor und einen der vier gleichartigen Kreislaufstränge beschrieben. Das kalte Helium tritt zunächst mit 4100C und 39,9 bar in den Sammelraum 7 über dem Reaktorkern ein, durchströmt den Reaktorkern von oben nach unten, wobei es sich erhitzt, und wird in der Säulenhalle 8 gesammelt. Über die vier Reaktoraustrittsstutzen wird es dann auf die vier parallelen Kreislaufstränge aufgeteilt. Mit 950°C und 39,1 bar gelängt das Helium in die Heißgasführung 19 und tritt von unten in den Hochtemperattir-Wärmetauscher 31 ein. Hier kühlt es sich durch das in den Rohrbündeln 36 entgegenströmende Helium des Sekundärkreislaufs auf eine mittlere Temperatur ab. Durch die koaxiale Verbindungsleitung 21, die es im inneren Rohr durchströmt, wird das Primärgas zu dem Nieder temper atur-Wärinetauscher 32 geführt, in den es mit 7000C und 38,9 bar eintritt. Der Wärmetauscher 32 wird, ebenfalls mantelseitig, jedoch von oben nach unten durchströmt. Dabei kühlt sich das Gas durch das entgegenströmende Sekundärkreis-Hel'ium weiter ab und verläßt den Niedertemperatur-Wärmetauscher mit 4000C und 38,6 bar. In dem sich an den Wärmetauscher 32 anschließenden Gebläse 33 wird das Gas auf den höchsten Kreislaufdruck von 40 bar verdichtet; seine Temperatur beträgt jetzt 4080C.
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Die Rückführung vom Gebläse 33 zum Kernreaktor 4 erfolgt in Kv/ei Teilströmen. Der halbe Hassenstrom gelangt durch die Verbinduiicrsleitung 22 in einen der senkrechten Schächte 9, 10, 11, 12, beispielsweise in den Schacht 9, und wird in einem Ringspalt 38 zwischen dem Hochtemperatur-Wärmetauscher 31 und dein Stahl liner 17 des Schachtes 9 nach oben in einen Raum 39 geführt. Der andere Teilstrom wird zunächst durch einen Ringspalt 40 zwischen dem Niedertemperatur-Wärmetauscher 32 und dem Stahlliner 17 eines dor Schächte 13, 14, 15, IG (z.B. des Schachtes 13, wenn die Schächte 9 und 13 zusammengehörende Wärmetauscher-Teile umfassen) nach oben geführt und gelangt zu der koaxialen Verbindungsleitung 21, die es als äußerer Gasstrom durchströmt. In dem Raum 39 oberhalb des Hochtemperatur-Wärmetauschers 31 vereinigen sich beide Massenströme und treten dann durch die radiale Gasleitung 20 und den Reaktoreintrittsstutzen wieder in den Sammelraum 7 ein.
Das Sekundär-Holium, das mit 2500C und 42,5 bar in den Niedertemperatur-Wärmetauscher 32 eingeleitet wird, verläßt den Hochtemperatur-Wärmetauscher 31 mit 900 C und 40 bar.
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Claims (13)

  1. Patentansprüche
    Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zur Erzeugung von Prozeßwärme, dessen Energie an einen Sekundärkreislauf abgegeben wird und bei dem ein Hochtemperaturreaktor, wärmetauschende Apparate und Gebläse sowie die das Gas führenden Leitungen zwischen den einzelnen Komponenten in einem Spannbetonbehälter (Einbehälteibauwej se) untergebracht sind,
    t, daß der Gaskühlkreislauf (PrimärkreisTauf) in mehrere gleiche Stränge unterteilt ist, die je in Hintereinanderschaltung einen in einen Hochtemperatur-(31) und Niederteraperatur-Teil (32) aufgeteilten Wärmetauscher, ein Gebläse (33) sowie gasführende Leitungen (19, 20, 21, 22) umfassenf daß alle Komponenten in symmetrisch um den Hochtemperaturreaktor (4) angeordneten vertikalen Schächten (Pods) (9, 10, 11, 12; 13, 14, 15, IG) ausbaubar installiert sind, v/obei die Hochtemperatur- und die Niedertemperatur-Teile (31, 32) jeder Y/ärmetauseher einheit in getrennten Schächten und die Gebläse (33) unmittelbar unter den Niedertemperatur-Teilen (32) angeordnet sind, und daß die Rückführung des relativ kalten Gases von den Gebläsen (33) zu dem Hochtemperaturreaktor (4) teilweise durch die vertikalen Schächte (Pods) (9, 10, 11, 12; 13, 14, 15, 16) erfolgt, wobei das Gas als Mantelstrom um die hochteinperaturbeaufschlagten Bauteile geführt wird.
  2. 2. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, cl
    daß die Hochtemperatur- (31) und Niedertemperatur-Teile (32) jeder Wärraetauschereinheit innerhalb des Spannbetonbehälters (3) in Höhe des Reaktorkerns installiert sind.
  3. 3.- Kernkraftwerk nach Anspruch 1, dadur ch_ gekenn ze lehne t, daß die gasführenden Verbindungsleitungen (19, 20, 21, 22) zwischen den einzelnen vertikalen Schächten (Pods) (9, .10,
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    11, 12; 13,14, 15, 16) sowie zwischen dem zentral in einer Kaverne (G) angeordneten Hochtemperaturreaktor' (4) und den die Hoehtemperivtur-Wärm.'itcU'scher (31) enthaltenden Geh ächten (9, 10, 11, 12) geradlinig und horizontal ausgeführt sind.
  4. 4. Kernkraftwerk nach Anspruch 3, fl^^lI'^^
    daß rite Leitungen (19) isur Führung des den Hochtemperaturreaktor (4) verlassenden Lfeißgases radial unten aus der I.'eaV*torkaverne (6) austreten und unterhalb der Hochtonperatur-V/ärmet''U5SClior (31) in die zugehörigen vertikalen Schächte (9, 10, 31, 12) eintreten.
  5. 5. Kernkraftwerk nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch ESK9l}llTi2i9)JIL^J::t ^ aß die gasführenden Verbindungsleitunken (21) zwischen den hintcreinandergeschalteten und eine Wärmetciuscheroinheit bildenden Hochtemperatur- (31) und Niedertemperatur-Teilen (32) oberhalb der Hochtemperatur-Wärmetauscher (31) aus den zugehörigen vertikalen Schächten. (9, 10, 11, 12) austreten und als koaxiale Leitungen ausgeführt sind.
  6. 6. Kernkraftwerk nach den Ansprüchen J. und 3, dadurch ESl^lSi^MülHl^i.» daß ä'*e Kückführuiig des abgekühlten und von den Gebläsen (33) verdichteten Gases zum Reaktor (4) bei jedem Kreislaufstrang zunächst in zwei Teilströraen erfolgt und daß zur gemeinsamen Weiterführung der beiden Toilströtne in einen oberhalb des Reaktors (4) befindlichen Gassammeiraum (7) jeweils eine radial von dem einen Hochtemperatur-Värmetauscher (31) enthaltenen Schacht (9, 10, 11 oder 12) zum Reaktor (4) laufende Verbindungsleitung (20) vorgesehen ist.
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  7. 7. Kernkraftwerk nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekgnnzeiciinet, daß der eine der beiden Teilströme jedes Stranges durch eine Verbindungsleitung (22) zwischen den eine Värmetauschereinheit umfassenden Schächten (9, 10, 11 oder 12; 13, 14, 15 oder IG) und anschließend durch einen Ringspalt (38) zwischen dem Hochtemperatur-Wärmetauscher (31) und dem zugehörigen Schacht (9) nach oben geführt und der andere Teilstrom durch einen Ringspalt (40) zwischen dem Niedertemperatur-Wärmetauscher (32) und dem zugehörigen Schacht (13) ebenfalls nach oben und darauf durch die koaxial ausgeführte Verbindungsleitung (21) zwischen den beiden vertikalen Schächten (9 und 13) geleitet wird.
  8. 8. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Y/ärmetauschereinheiten (31, 32) vorgesehen sind, die um 90° zueinander versetzt in dem Spannbetonbehälter (3) angeordnet sind.
  9. 9. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, d^dji^cl^j^j^in^e^i^cjmet, daß die vertikalen Sehächte (Pods) (9, 10, 11, 12; 13,. 14, 15, 16) oben und unten durch Deckel (18) druckfest und gasdicht abgeschlossen sind.
  10. 10. Kernkraftwerk nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnct, daß die Leitungen (30, 37) des Sekundärkreislaufs, der in umgekehrter Strömungsrichtung wie der Primärkreislauf durch die Wärmetauschereinheiten (31, 32) geführt ist, durch einen Teil der Deckel (18) verlegt sind.
  11. 11. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Komponenten vorgesehenen Hohl-
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    räume im Spannbetonbehälter (3) mit gasdichten Stahllinern (17) ausgekleidet sind, die außen mit Wasser gekühlt werden und innen mit einem Temperaturschutz versehen sind.
  12. 12. Kernkraftv/erk nach Anspruch 1, dadurch jgekeiinzeich-- £££» daß innerhalb des Spannbetonbehälters (3) ein in an sich bekannter Weise aus einem Gebläse, einer Rückschlagklappe und einem Kühler bestehendes Nachwärmeabfuhrsystem (27) angeordnet ist.
  13. 13. Kernkraftwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnejt, daß das Nachwärmeabfuhrsystem (27) in vier symmetrisch um die Reaktorkaverne (6) angeordneten vertikalen Schächten (Pods) (23, 24, 25, 26) untergebracht ist, die sich zwischen den vertikalen Schächten (9, 10, 11, 12; 13, 14, 15, 16) für die Wärmetauschereinheiten (31, 32) befinden.
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