DE2460165B2 - Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf - Google Patents
Kernenergieanlage mit geschlossenem ArbeitsgaskreislaufInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, bei der ein das
Arbeitsgas erhitzender, von einem Reaktordruckbehälter umgebener Kernreaktor über parallel geschaltete
Gasleitungen mit mehreren elektrische Energie erzeugenden Turbosätzen und mit den Turbosätzen nachgeschalteten
Kreislaufkomponenten verbunden ist, wobei je ein Turbosatz und die dem Turbosatz zugeordneten
Kreislaufkomponenten, wie rekuperative Wärmeübertrager und Kühler, rings um den Kernreaktor herum
angeordnete Baugruppen mit einer das Arbeitsgas nach Erhitzung aus dem Kernreaktor abführenden Heißgasleitung
und einer das Arbeitsgas nach Durchlaufen der Kreislaufkomponenten dem Kernreaktor zuführenden
Kaltgasleitung bilden.
schlossenen Arbeitsgaskreisläufen sind bekannt Bei dieser sogenannten. Mehrloopbauweise wird angestrebt
die insbesondere in H och tempera turreaktcren aufheizbaren Gasmengen in mehrere Arbeitgasströme zu
unterteilen, um in der Anlage Kreislaufkomponenten einsetzen zu können, die für kleinere Gasmei.gen
bestimmt sind und die in konventioneller Bauweise herstellbar sind. Kreislaufkomponenten dieser Art
verringern nicht nur die Gesamtkosten, die für den
ίο Aufbau von Kernenergieanlagen erforderlich sind; sie
ermöglichen auch eine wirtschaftlichere Betriebsweise.
Aus der DE-OS 22 41 426 ist ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf bekannt, bei dem
innerhalb des den Kernreaktor umgebenden Spannbetonbehälters mehrere parallel geschaltete Kreislaufkomponenten
angeordnet sind. Jedoch wird das im Kernreaktor erhitzte Arbeitsgas einem einzigen in
einem gesonderten Raum unterhalb des Kernreaktors angeordneten Turbosatz zugeleitet aus dem es dann
nach Abgabe seiner Energie in parallel geschaltete Wärmeübertrager abströmt Nachteilig ist bei dieser
Kernenergieanlage, daß bei einer notwendigen Reparatur des Turbosatzes die gesamte Anlage stillgelegt
werden muß. Nachteilig ist außerdem, daß infolge der Anordnung des Turbosatzes unterhalb des Kernreaktors
sowie durch den Einsatz der Wärmeübertrager innerhalb des den Kernreaktor umgebenden Spannbetonbehälters
das Führen der Gasleitungen erschwert wird und ein verhältnismäßig großer, von Spannbeton
umbauter Raum entsteht der die Kosten bei der Erstellung der Anlage erheblich erhöht Diese Nachteile
bestehen auch bei einer aus der OE-PS 2 74164
bekannten Kernreaktoranlage mit vom Turbosatz getrennten Leistungsturbinen.
Des weiterer, werden in der DE OS 15 64 655 und DE-OS 17 64 249 Kernenergieanlagen mit geschlossenem
Arbeitsgaskreislauf beschrieben, bei denen das Arbeitsgas in mehreren Loops geführt wird, wobei jeder
Loop als Baugruppe sowohl einen Turbosatz als auch die dem jeweiligen Turbosatz zugeordneten weiteren
Kreislaufkomponenten aufweist Der Vorteil, der bei diesen Kernenergieanlagen durch Aufteilen der erhitzten
Arbeitsgasmenge auf mehrere, parallel geschaltete Gaskreisläufe erreicht wird, muß durch eine erhebliche
Vergrößerung des Volumens des Spannbetonbehälters, in dem der Kernreaktor und alle zum Arbeitsgaskreislauf
gehörenden Komponenten untergebracht sind und durch erforderliche, verhältnismäßig lange Arbeitsgasleitungen
erkauft werden. Nachteilig ist außerdem, daß
so die Kreislaufkomponenten bei eventuell erforderlicher Reparatur nur schwer zugänglich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Kernenergieanlage mit geschlossenem
Arbeitsgaskreislauf zu schaffen, bei der im Arbeitsgaskreislauf relativ zur Leistungserzeugung des
Kernreaktors verhältnismäßig kleine, einfach herzustellende und zu handhabende Kreislaufkomponenten
einsetzbar sind und bei der erforderliche Reparaturen der Kreislaufkomponenten ohne Schwierigkeiten und
ohne den Betriebsablauf der Kernenergieanlage insgesamt stören zu müssen, durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Kernenergieanlage der oben bezeichneten Art durch
die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Die Zusammenfassung je eines Turbosatzes und
zugehöriger Kreislaufkomponenten zu einer Baueinheit und die Verwendung einer großen Anzahl von
Baueinheiten ermöglicht in vorteilhafter Weise einen
wirtschaftlichen Betrieb der Kernenergieanlage. Das Ankoppeln der Baueinheiten an den Kernreaktor wird
dadurch, daß zwischen Kernreaktor und jeder Baueinheit jeweils nur ein Anschluß für Heißgas- und
Kaltgasleitungen vorgesehen ist, erheblich vereinfacht Dies wirkt sich kostensparend sowohl beim Aufbau von
Kernenergieanlagen aus, da nach dem Aufbau der Kernenergieanlage vorgefertigte Baueinheiten angeschlossen
werden können, als auch während des Betriebes der Anlage. Vorteilhaft ist ferner, daß die
relativ hohe Anzahl von um den Kernreaktor herum angeordneten Baueinheiten das Abschalten und den
Ausbau einer reparaturbedürftigen Baueinheit ohne erhebliche Störungen des Betriebsablaufes der Kernenergieanlage
zuläßt
In weiterer Ausgestaltung der Kernenergieanlage nach der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest eine
der Baueinheiten als Reserveeinheit ausgebildet ist, die unmittelbar als Ersatz bei Versagen von Komponenten
einer Baueinheit einsetzbar ist Es lassen sich so auch während des Betriebes der Kernenergieanlage regelmäßige
Routine-Inspektionen durchführen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kernenergieanlage besteht darin, daß die
Baueinheiten in horizontaler Lage angeordnet sind. So 2s entsteht eine Kernenergieanlage von geringer Bauhöhe,
was konstruktive Erleichterungen für den Bau der Anlage bedeutet und die Errichtung eines flachen, die
Kernenergieanlage nach außen abschirmenden, schalenförmigen Sicherheitsbehälters ermöglicht, der wegen
seiner günstigeren Belastbarkeit im Falle äußerer Einwirkungen aus Sicherheitsgründen von großem
Vorteil ist
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der sternförmig um den Kernreaktor herum angeordneten erf indungsgemäßen
Baueinheiten besteht darin, daß sowohl der Anschluß für die Heißgasleitung als auch der Anschluß
für die Kaltgasleitung auf der dem Kernreaktor zugewandten Stirnseite jeder Baueinheit vorgesehen ist
Eine Verbesserung der Sicherheit der Kernenergieanlage wird dadurch erreicht, daß jede Baueinheit in
einer im Reaktordruckbehälter vorgesehenen gesonderten Kammer angeordnet ist Dabei dienen die
Wände der Kammern als Splitterschutz im Falle des Berstens von Kreislaufkomponenten der Baueinheiten.
Eine gleichzeitig kostensparende Bauweise ist dann erzielbar, wenn zur Aufnahme je einer Baueinheit um
den Reaktordrackbehälter herum Kammern aus einfachem Beton angeordnet sind. Das Volumen des aus
hochwertigem Werkstoff, wie Spannbeton, bestehenden Reaktordruckbehälters wird hierdurch erheblich reduziert
Die Kosten einer Kernenergieanlage gemäß der Erfindung sind insbesondere dann niedrig, vt enn für die
in den Baueinheiten einzusetzenden Komponenten des Arbeitsgaskreislaufes Serienteile verwendbar sind. Da
die erfindungsgemäße Kernenergieanlage den Anschluß einer großen Anzahl von um den Kernreaktor
herum angeordneten Baueinheiten erlaubt ist der Einsatz solcher mit geringem Kostenaufwand zu
erstellenden Komponenten des Arbeitsgaskreislaufes ohne weiteres möglich. Vorteilhaft ist ferner, daß durch
die große Anzahl der Baueinheiten eine ausreichende Redundanz vorhanden ist so daß ein besonderes
Nachwärmeabfuhrsystem für den Abschaltprozeß des Kernreaktors bei der erfindungsgemäßen Kernenergieanlage
entbehrlich ist
nach der Erfindung ist zur Komplettierung der Baueinheiten vorgesehen, daß jede Baueinheit einen mit
dem Turbosatz verbundenen Generator aufweist
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen,
die in der Zeichnung schematisch wiedergegeben sind, näher erläutert Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 Längschnitt einer Kernenergieanlage mit schalenförmigem Sicherbehälter,
g,
Fig.3 Längsschnitt einer Kernenergieanlage in
integrierter Bauweise.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht befindet sich im Zentrum der Kernenergieanlage ein von einem
Reaktordruckbehälter 1 umgebener Kernreaktor 2. Das te* Kernreaktor 2 erhitzte Arbeitsgas wird in mehreren
Loops über parallel geschaltete Gasleitungen in geschlossenem Arbeitsgaskreislauf geführt In jeden
Loop sind je ein Turbosatz 3 zur Erzeugung elektrischer Energie und weitere, dem Arbeitsgaskreislauf entsprechende
Kreislaufkomponenten 4, wie rekuperative Wärmeübertrager und Kühler, eingesetzt jedem
Turbosatz 3 strömt das Arbeitsgas in Heißgasleitungen 5 zu. Kaltgasleitungen 6 sind für die Rückleitung des
Arbeitsgases zum Kernreaktor 2 vorgesehen. Sowohl die Heißgasleitungen 5 als auch die Kaltgasleitungen 6
sind durch den Reaktordruckbehälter 1 hindurchgeführt Die Turbosätze 3 und die Kreislaufkomponenten 4
je eines Loops sind gemeinsam in Baueinheiten 7 untergebracht, die jeweils einen Anschluß 8 zu einer der
Heißgasleitungen 5 und einen Anschluß 9 für eine der Kaltgasleitungen 6 aufweisen. In der Zeichnung sind die
Baueinheiten 7 zur Vereinfachung als geschlossene Räume dargestellt, wobei mit strichlinierten Begrenzungslinien
Zonen angedeutet werden, in denen jeweils ein Turbosatz 3 oder Kreislaufkomponenten 4 eingebaut
sind. In zweckmäßiger Weise sind in den Baueinheiten 7 im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 auch
von den Turbosätzen 3 angetriebene Generatoren 10 untergebracht Die in den Figuren dargestellten Zonen
sind jedoch rein schematisch gewählt bei realen Ausführungsformen der Baueinheiten sind Turbosatz,
Kreislaufkomponenten und Generator nach raumsparenden Gesichtspunkten angeordnet
Die Baueinheiten 7 sind um den Kernreaktor 2 herum sternförmig angeordnet Diese Anordnung erlaubt den
Anschluß einer verhältnismäßig großen Anzahl von einzelnen Baueinheiten 7 in raumsparender Weise. Im
Ausführungsbeispiel sind 14 Baueinheiten eingesetzt Die Baueinheiten 7 sind horizontal neben dem
Reaktordruckbehälter 1 angeordnet, was eine niedrige Bauhöhe für die Kernenergieanlage ermöglicht Jede
Baueinheit 7 ist in einer gesonderten Kammer 11 eingesetzt Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bestehen
die Kammern U aus einfachem Beton, der als Splitterschutz dient
Der besondere Vorzug der erfindungsgemäßen Kernenergieanlage besteht darin, daß die einzelnen
Baueinheiten 7 in kurzer Zeit an- und abkuppelbar sind. Die Anschlüsse 8, 9 der Baueinheiten 7 weisen
Absperrorgane 12 auf. Ein Ausbau der Baueinheiten ist notwendig, wenn eine der in den Baueinheiten
eingesetzten Komponenten ausfällt und/oder reparaturbedürftig ist Für diesen Fall ist eine der Baueinheiten
7 als Reserveeinheit 7a vorgesehen. Die Reserveeinheit Ta wird angeschlossen, wenn eine der Baueinheiten
versagt Für den Ausbau der reparaturbedürftigen Baueinheit ist innerhalb der Kernenergieanlage ein
Umlaufkran 13 installiert Nach Abheben einer Deckplatte 14 werden die reparaturbedürftigen Baueinheiten
7 vom Umlaufkran 13 aus den Kammern 11 zu einer Schleuse 15 transportiert, durch die sie in einen
Reparaturraum 16 hindurchgeführt werden. Im Reparaturraum 16 sind zweckmäßigerweise intakte Baueinheiten
als zusätzliche Reserveeinheiten gelagert. Die horizontale Anordnung der Baueinheiten 7 um den
Kernreaktor 2 herum erlaubt, den Reaktordruckbehälter 1 nahe über dem Fundament eines die Kernenergieanlage
nach außen abschließenden Sicherheitsbehälters 17 zu installieren, was auch für den Fall eines Erdbebens
Sicherheit gewährleistet Der Sicherheitsbehälter 17 ist mit einer Erdaufschüttung abgedeckt Im Sicherheitsbehälter
17 sind unterhalb der Kammern 11 weitere
der Kernenergieanlage, wie Regelanlage, Belüftungseinrichtung, vorgesehen.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kernenergieanlage in integrierter Bauweise ist in F i g. 3
dargestellt Die gleichfalls horizontal gelagerten Baueinheiten 7 sind in gesonderten Kammern 20 des aus
Spannbeton bestehenden Reaktordruckbehälters 1 einschiebbar angeordnet Die Baueinheiten 7 sind an
ihren Enden kegelstumpfartig geformt und hier mit den Anschlüssen 8, 9 für die Heißgasleitung 5 und die
Kaltgasleitung 6 versehen. Der Anschluß der Baueinheiten
7 erfolgt jeweils in begehbaren Räumen 21. Die Anschlüsse 8,9 für die Heißgasleitungen und Kaltgasleitungen
5, 6 weisen jeweils entweder ein Absperrorgan 12 oder auch zwei hintereinanderliegende Absperrorga-
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Claims (7)
1. Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, bei der ein das Arbeitsgas erhitzender,
von einem Reaktordruckbehälter umgebener Kernreaktor über parallel geschaltete Gasleitungen mit
mehreren elektrische Energie erzeugenden Turbosätzen und mit den Turbosätzen nachgeschalteten
Kreislaufkomponenten verbunden ist, wobei je ein Turbosatz und die dem Turbosatz zugeordneten
Kreislaufkomponenten, wie rekuperative Wärmeübertrager
und Kühler, rings um den Kernreaktor herum angeordnete Baugruppen mit einer das Arbeitsgas nach Erhitzung aus dem Kernreaktor
abführenden Heißgasleitung und einer das Arbeitsgas nach Durchlauf der Kreislaufkomponenten dem
Kernrekator zuführenden Kaltgasleitung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe
jeweils als eine als Ganzes an die Heißgasleitung (5) und die Kaltgasleitung (6)
anzuschließende, auswechselbare Baueinheit (7) ausgebildet sind.
2. Kernenergieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Baueinheit
(7) als Reserveeinheit 1Ja) ausgebildet ist.
3. Kernenergieanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten (7) in
horizontaler Lage angeordnet sind.
4. Kernenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Anschluß (8) für die
Heißgasleitung (5) als auch der Anschluß (9) für die Kaltgasleitung (6) auf der dem Kernreaktor
zugewandeten Stirnseite jeder Baueinheit (7) vorgesehen ist
5. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Baueinheit (7) in einer im Reaktordruckbehälter (1) vorgesehenen gesonderten Kammer (20) angeordnet
ist
6. Kernenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß zur Aufnahme je
einer Baueinheit (7) um den Reaktordruckbehälter (1) herum Kammern (U) aus einfachem Beton
angeordnet sind.
7. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Baueinheit (7) einen mit dem Turbosatz (3) verbundenen Generator (10) aufweist
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |