DE2526147B2 - Verfahren zum betreiben einer kernenergieanlage mit geschlossenem arbeitsgaskreislauf und kernenergieanlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf und eine Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren geht davon aus, daß das von einem Kernreaktor erhitzte Arbeitsgas in drei parallel geführten Teilgasströmen drei jeweils gemeinsam mit einem Kompressor auf einer Welle angeordnete Turbinen, die Generatoren antreiben, durchströmt und nach Abgabe von Restwärme an von den Kompressoren komprimiertes, dem Reaktor wieder zugeführtes Arbeitsgas durch drei rekuperative Wärmeübertrager hindurchgeleitet und nach weiterer Abkühlung den Kompressoren zugeführt wird.

Bei Kernenergieanlagen mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf insbesondere bei Kernenergieanlagen, bei denen das Arbeitsgas in Hochtemperaturreaktoren erhitzt wird, ist es bekannt, mehrere geschlossene Arbeitsgaskreisläufe parallel zu schalten. Bei dieser sogenannten Mehrloop-Bauweise wird angestrebt, die im Reaktor aufheizbare Gasmenge durch Aufteilen in mehrere Teilgasströme optimal zu nutzen.

Aus der DT-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 eines Niederdruck- und eines Hochdruck-Verdichters auf einer gemeinsamen Welle mit der Turbine eine verhältnismäßig lange und schwere Rotorwelle erforderlich ist. Darüber hinaus kompliziert die Anordnung des Turbosatzes unterhalb des Kernreaktors die Gasführung zu den Gasein- und Gasauslässen des Turbosatzes. Sie führt zu einem verhältnismäßig großen, von Spannbeton umbauten Raum, so daß die Kosten bei der Erstellung der Anlage erheblich erhöht werden.

Des weiteren ist aus der DT-OS 17 64 249 eine i_S Kernenergieanlage bekannt, bei der jeder Loop des geschlossenen Arbeitsgaskreislaufes alle zur Durchführung eines Kreisprozesses erforderlichen Komponenten aufweist. Das Komprimieren des Arbeitsgases erfolgt mit Zwischenkühlung. Der Vorteil, der bei dieser Kernenergieanlage durch das Aufteilen der erhitzten Arbeitsgasmenge auf mehrere, parallel geschaltete Arbeitsgaskreisläufe erreicht wird, wird hier mit dem Nachteil erkauft, daß insgesamt lange Gasführungen erforderlich sind. Nachteilig ist außerdem, daß je Loop neben der Nutzturbine ein Turbosatz bestehend aus Turbine und drei Verdichtern benötigt wird. Der apparative Aufwand für die Auslegung der drei gleichartigen Loops ist daher verhältnismäßig hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf zu schaffen, bei dem die Anlagekosten verringert werden und bei dem gleichzeitig bei optimaler Ausnutzung des umbauten Raumes ein hoher Wirkungsgrad der Kernenergieanlage erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Variante der Erfindung bei einer Kernenergieanlage der oben bezeichneten Art dadurch gelöst, daß das in drei Teilgasströmen in den Turbinen entspannte Arbeitsgas nach Durchströmen der drei rekuperativen Wärmeübertrager und nach der weiteren Abkühlung als Gesamtstrom in einem der Kompressoren in einem ersten Schritt verdichtet und danach gekühlt wird, im Anschluß daran in einem weiteren der Kompressoren in einem zweiten Schritt verdichtet und danach gekühlt wird und im Anschluß daran im dritten Kompressor in einem dritten Schritt verdichtet und danach in drei parallelen Teilströmen in den rekuperativen Wärmeübertragern vorerhitzt wird. Vorteilhaft ist hierbei das Zusammenführen des Arbeitsgases zu einem Gesamtstrom vor der Kompression und die Verdichtung des Arbeitsgases in drei Schritten mit jeweiliger Zwischenkühlung. Einerseits wird hierdurch eine erhebliche Erhöhung des Nettoanlagenwirkungsgrades im Vergleich zu bekannten Kernenergieanlagen mit gleichem apparativen Aufwand erreicht Es ergeben sich bei gleicher elektrischer Leistung niedrigere Brennstoffzykluskosten. Andererseits lassen sich Verdichter mit geringeren Schaufelzahlen einsetzen, die kostengünstiger herstellbar sind Vorteilhaft ist beim erfindungsge- t» mäßen Verfahren aber insbesondere, daß die bisher für eine Kernenergieanlage mit drei Loops benötigten Kühler für die Kühlung der einzelnen Teilgasströme vor jer Kompression jetzt als Vor- und Zwischenkühler für iie aufeinander folgenden Kompressionsstufen dienen «3 ind so die der Kernenergieanlage bei sonst unveränder- :en Werten der oberen und unteren Prozeßtemperatur ind unveränderter Leistung gegenüber einer Kernenergieanlage mit drei Loops zuzuführende Energie verringert wird, ohne daß für die Zwischenkühlung zusätzliche Aggregate oder zusätzlicher Raum zur Verfügung gestellt werden muß.

Nach einer zweiten Variante der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Kernenergieanlage der oben bezeichneten Art dadurch gelöst, daß das in drei Teilgasströmen in den Turbinen entspannte Arbeitsgas nach Durchströmen der drei rekuperativen Wärmeübertrager in zwei Teilgasströmen weiter abgekühlt und in zwei der Kompressoren in einem ersten Schritt verdichtet wird und danach als Gesamtstrom gekühlt und im dritten Kompressor in einem zweiten Schritt verdichtet und danach in drei parallelen Teilgasströmen in den rekuperativen Wärmeübertragern vorerhitzt wird. Vorteilhaft ist bei dieser Variante der Erfindung die schrittweise Zusammenfassung des Arbeitsgasstromes vor jeder Kompressionsstufe und die Zwischenkühlung des Gesamtgasstromes vor dem letzten Kompressionsschritt. Dies ermöglicht eine Optimierung hinsichtlich der Kosten sowohl bei der erforderlichen Gasverdichtung als auch bei der Auslegung der im geschlossenen Arbeitsgaskreislauf einzusetzenden Kühler auch bei Kernenergieanlagen, mit denen Leistungseinheiten von über 1000 MWe erzielbar sind.

Eine Kernenergieanlage zur Durchführung der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in vorteilhafter Weise aus einem in einem Spannbetonbehälter angeordneten Kernreaktor, drei symmetrisch um den Kernreaktor herum in horizontaler Lage angeordneten. Generatoren antreibenden Turbosätzen, zumindest drei parallel geschalteten, vom entspannten und komprimierten Arbeitsgas durchströmten rekuperativen Wärmeübertragern und zumindest drei Kühlern für das Arbeitsgas, wobei die rekuperativen Wärmeübertrager und Kühler radial um die Kernreaktorachse verteilt, vertikal angeordnet sind und wobei die rekuperativen Wärmeübertrager für das entspannte Arbeitsgas eine mit einem der Gasauslässe der Turbinen verbundene Gasführung sowie einen Gasauslaß für das gekühlte, entspannte Arbeitsgas und für das komprimierte Arbeitsgas jeweils eine Zuführung zum Wärmeübertrager sowie eine zum Kernreaktor geführte Ableitung aufweisen. Die Erfindung besteht darin, daß den rekuperativen Wärmeübertragern ein Vorkühler zur weiteren Abkühlung des entspannten Arbeitsgases und einer der Kompressoren, nämlich ein Niederdruckverdichter, nachgeschaltet sind, daß an der Gasauslaßseite des Niederdruckverdichters eine über einen ersten Zwischenkühler zu einem weiteren der Kompressoren, einem Mitteldruckverdichter, geführte Gasleitung angeschlossen ist, daß an der Gasauslaßseite des Mitteldruckverdichters eine über einen zweiten Zwischenkühler zu dem dritten Kompressor, einem Hochdruckverdichter, geführte Gasleitung angeschlossen ist und daß an der Gasauslaßsseite des Hochdruck verdichters drei parallel geführte, mit den Zuführungen der rekuperativen Wärmeübertrager für das komprimierte Arbeitsgas verbundene Gasführungen angeordnet sind. In vorteilhafter Weise wird bei diesem Aufbau der Kernenergieanlage der zur Unterbringung der Kreislaufkomponenten zur Verfügung stehende Raum in Verbindung mit einer zweifachen Zwischenkühlung des Arbeitsgases optimal genutzt Als Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignen sich sowohl Kernenergieanlagen, bei denen Kernreaktor, Turbosätze, rekuperative Wärmeübertrager und Kühler in einem gemeinsamen Spannbe-

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tonbehälter untergebracht sind, als auch solche Kernenergieanlagen, bei denen im den Kernreaktor aufnehmenden Spannbetonbehälter rekuperative Wärmeübertrager und Kühler in sogenannten Satellitenbehältern, aus Spannbeton, die den Kernreaktor umgeben, untergebracht sind und die Turbosätze frei unterhalb des Spannbetonbehälters aufgestellt sind. In Vorteilhafter Weise wird gemäß der Erfindung einer der bei Kernenergieanlagen mit drei Loops vorhandenen Kühler als Vorkühler für das gesamte Arbeitsgas vor dem ersten Verdichtungsschritt genutzt. Die übrigen Kühler sind erfindungsgemäß als Zwischenkühler ausgeführt. Dabei sind alle Wärmeübertrager und alle Kühler jeweils in einer der vertikalen Ausnehmungen des Spannbetonbehälters eingesetzt.

Um die zur Führung des Arbeitsgases erforderlichen Gasleitungen oder Gasführungen möglichst kurz /u halten, ist es zweckmäßig, im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum neben dem Turbosatz mit Hochdruckverdichter den Vorkühler anzuordnen und neben diesem einen rekuperativen Wärmeübertrager einzusetzen, neben eiern Turbosatz mit Niederdruckverdichter den ersten Zwischenkühler anzuordnen und neben diesem einen zweiten rekuperativen Wärmeübertrager einzusetzen und neben dem Turbosatz mit Mitteldruckverdichter aen zweiten Zwischenkühler anzuordner, una neoen diesem aen dritten Wärmeübertrager einzusetzen.

Eine günstige Raumausnutzung des Spannoeionoehälters ist aaciurcn gegeben, daß die das entspannte Arbeitsgas von aen rc*operativen Wärmeübertragern r.um Vorkühier führenden Gasleitungen oberhalb der Wärmeübertrager una oberhalb des VorKühlers im Spannbetonbehälter veriest sind und oberhalb der Wärmeübertrager :nd Kühler vorhandene Arbeitsgasräume miteinander verDinden. wobei die Wärmeübertrager una Kühler im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum so angeordnet sind, daß sich neben dem ~iirhüsaiz mit Hochdruckverdichter aer Vorkühler una :;cc-cn diesem einer der rekuperativen Wärmeübertrager oefindet und daß neben dem Turbosatz mit Niederdruckverdichter der erste und der zweite Zwischenkühler eingesetzt sind und neben dem Turbosatz mit Mitteidruckverdichter die übrigen zwei rekuperativen Wärmeübertrager angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung der Kernenergieanlage entfallen in vorteilhafter Weise die sonst erforderlichen Rückführungen des Arbeitsgases nach Durchströmen der Wärmeübertrager in den unteren Bereich des Spannbetonbehälters, die bisher in den dafür bestimmten Ausnehmungen in den Wärmeübertragern vorhanden waren. Es vergrößert sich daher der für den Einbau der rekuperativen Wärmeübertrager zur Verfügung stehende Raumquerschnitt, so daß Wärmeübertrager einsetzbar sind, mit denen sich die austauschbare Wärmemenge erhöhen läßt

Eine andere Ausgestaltung der Kernenergieanlage gemäß der ersten Variante der Erfindung besteht darin, daß in jeder der einen der rekuperativen Wärmeübertrager aufnehmenden Ausnehmung im Spannbetonbehälter unterhalb der rekuperativen Wärmeübertrager ein Vorkühler angeordnet ist In diesem Falle durchströmt das die rekuperativen Wärmeübertrager verlassende Arbeitsgas auch die Vorkühler in drei parallel geführten Teilgasströmen. Das Arbeitsgas wird erst nach Durchströmen der Vorkühler als Gesamtgasstrom dem Niederdruckverdichter zugeführt Mit dieser Maßnahme wird im Vergleich zur bekannten Kernenergieanlage mit drei Loops eine Ausnehmung, die ~onsl zur Unterbringung von rekuperativen Wärmeübertragern oder Kühlern benötigt iwrd, eingespart, was den effektiv erforderlichen umbauten Raum für die Kernenergieanlage verringert und die Herstellungskosten der Anlage erniedrigt. Kurze Gasleitungen oder Gasführungen werden bei dieser Ausgestaltung dadurch erzielt, daß im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum neben dem Turbosatz mit dem Hochdruckverdichter

ίο zwei der rekuperativen Wärmeübertrager mit zwei Vorkühlern angeordnet sind und daß neben dem Turbosatz mit dem Niederdruckverdichter der erste Zwischenkühler angeordnet ist und neben diesem ein weiterer rekuperativer Wärmeübertrager mit dem dritten Vorkühler eingesetzt ist und daß sich neben dem Turbosatz mit Mitteldruckverdichter der zweite Zwischenkühler befindet.

Eine Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens nach der zweiten Variante der Erfindung besteht zunächst in gleicher Weise wie die bereits beschriebene Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens nach der ersten Variante der Erfindung aus einem in einem Spannbetonoehälter angeordneten Kernreaktor, drei symmetrisch um den Kernreaktor herum in horizontaler Lage angeordneten, Generatoren antreibenden Turbosätzen, zumindest drei parallel .-reschaiteten, vom entspannten und komprimierter ArbeUsgas durchströmten Wärmeübertragern und : ^mindest drei Kuhlern für das Arbeitsgas, wobei die

-o rekuperativen Wärmeübertrager und Kühler radial urr die Kernreaktorachse verteilt, vertikal angeordnet sine and wobei die rekuperativen Wärmeübertrager für da: entspannte Arbeitsgas jeweils eine mit einem der 3asausiässe aer Turbinen verbundene Gasführung

-5 sowie einen Gasausiaß für das gekühlte, entspannte Arbeusgas und für das komprimierte Arbeitsgas jeweils sine Zuführung zum Wärmeübertrager sowie eine zurr Kernreaktor geführte Ableitung aufweisen. In vorteilhafter Weise sind bei der Kernenergieanlage gemäß dei

jo .weiten Variante jedoch den Wärmeübertragern zwe Vorkühler zur weiteren Abkühlung des entspannter Arbeitsgases und zwei der Kompressoren, nämlich zwe Niederdruckverdichter, nachgeschaltet und an der Gasausiaßseiten der Niederdruckverdichter zu einerr gemeinsamen Zwischenkühler geführte Gasleitunger angeschlossen, wobei dem Zwischenkühler der dritte Kompressor, ein Hochdruckverdichter nachgeschaltei ist, an dessen Gasauslaßseite drei parallel geführte, mi' den Gaszuführungen der Wärmeübertrager für da; komprimierte Arbeitsgas verbundene Gasleitunger angeschlossen sind. Dabei ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß nur die Turbosätze mit den Nieder druckverdichtern jeweils einen Generator antreiben Der Vorteil liegt darin, daß in diesem Falle dei Turbosatz mit Hochdruckverdichter ohne eine Ankopp lung eines Generators nicht mit der Synchrondrehzah der Netzfrequenz betrieben werden muß und dahei nach strömungsmechanischen Gesichtspunkten optima auslegbar ist Überdrehzahlen der Turbowelle z. B. be

Lastabwurf sind beherrschbar.

Auch die Kernenergieanlage zur Durchführung de: Verfahrens nach der zweiten Variante der Erfindung kann als Kernenergieanlage mit gemeinsamen Spann betonbehälter für Kernreaktor, Turbosätze, rekuperati ve Wärmeübertrager und Kühler aber auch al: Kernenegieanlage mit Satellitenbehäitern für di< rekuperativen Wärmeübertrager und Kühler und fre unterhalb des den Kernreaktor aufnehmenden Spann

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betonbehälter aufgestellten Turbosätzen ausgeführt sein.

Bei dieser Variante der Erfindung werden von den bei der Kernenergieanlage vorhandenen Kühlern in vorteilhafter Weise zwei in Parallelschaltung als Vorkühler und der letzte der Kühler als Zwischenkühler für das gesamte Arbeitsgas benutzt. Dabei erfolgt die Anordnung von im Spannbetonbehälter untergebrachten Vorkühlern und Zwischenkühlern zweckmäßig so, daß im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum neben dem Turbosatz mit Hochdruckverdichter der Zwischenkühler und neben diesem ein rekuperativer Wärmeübertrager eingesetzt ist, und daß darauf folgend jeweils neben einem der Turbosätze mit Niederdruckverdichter einer der Vorkühler und ein weiterer rekuperativer Wärmeübertrager angeordnet sind. Eine besonders raumsparende Ausbildung ist auch bei dieser Kernenergieanlage dadurch gegeben, daß in jeder der einen rektipcrativen Wärmeübertrager aufnehmenden Ausnehmung im Spannbetonbehälter ein Vorkühler angeordnet ist. In diesem Fall durchströmt das Arbeitsgas die Vorkühler unmittelbar nach Verlassen der rekuperativen Wärmeübertrager in drei parallel geführten Teilgasströmen, die erst nach Durchströmen der Vorkühler auf zwei Teilgasströrr.e reduziert werden.

Bei allen Kernenergieanlagen zur Durchführung der beiden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vom Gesamtstrom des Arbeitsgases durchströmten Zwischenkühler und Vorkühler vorzugsweise so ausgeführt, daß jeder Zwischenkühler oder Vorkühler aus zwei vom Arbeitsgas parallel durchströmten Zwischenkühler- oder Vorkühlerapparaten besteht, die in der für die Zwischenkühler oder den Vorkühler vorgesehenen Ausnehmung im Spannbetonbehälter so hintereinander angeordnet sind, daß die Gasaustrittsseite des einen Apparates der Gaseintrittsseite des anderen Apparates gegenübersteht. Bei dieser Anordnung eier vom Arbeitsgas parallel durchströmten Zwischen- und Vorkühlerapparate wird die für die Unterbringung der Kühler vorgesehene Ausnehmung von dem durch die Apparate geleiteten Arbeitsgas in gleicher Richtung durchströmt, so daß in vorteilhafter Weise die Gasführungen zwischen den Kompressoren und den Zwischenkühlern, bzw. zwischen rekuperativen Wärmeübertragern und Vorkühler jeweils nur an einer der Stirnseiten der Ausnehmungen anzuschließen sind.

Die Gasleitungen für das hochkomprimierte Arbeitsgas werden zweckmäßig so verlegt, daß vom Gasauslaß des Hochdruckverdichter ausgehend eine Gasführung vertikal nach oben verläuft, während zwei weitere Gasführungen zunächst zu den Turbosätzen mit Niederdruck- oder Mitteldruckverdichter geführt sind und erst dann vertikal nach oben verlaufen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kernenergieanlage nach der Erfindung besteht darin, daß die Wellen der aus Turbine und Niederdruckverdichter oder Turbine und Mitteldruckverdichter bestehenden Turbosätze zwischen einem den Turbineneinlaß umgebenden Raum und einem den Verdichterauslaß umgebenden Raum eine Labyrinthdichtung aufweisen, wobei der den Turbineneinlaß umgebende Raum mit einer der am Gasauslaß der Hochdruckverdichter angeschlossenen Gasleitungen in Verbindung steht

Anhand von Aasführungsbeispielen, die in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben sind, werden die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Schaltplan einer Kernenergieanlage mit

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ίο

geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, Schaltung 1

Fig. 2 Schaltplan einer Kernenergieanlage mi geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, Schaltung 2

Fig. 3 Schaltplan einer Kernenergieanlage mi geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, Schaltung 3

F i g. 4 Draufsicht auf einen Spannbetonbehälter eine Kernenergieanlage, ohne die Darstellung des Kernreak tors, Ausführungsbeispiel IJ

7 i g. 5 Draufsicht auf einen Spannbetonbehälter eine ίο Kernenergieanlage mit Satellitenbehältern ohne Dar stellung des Kernreaktors, Ausführungsbeispiel 1.2

F i g. 6 D^ufsicht auf einen Spannbetonbehälter einei

Kernenergieanlage mit im oberen Bereich des Spannbe tonbehälters verlegten Gasleitungen für das entspannt« Arbeitsgas zwischen rekuperativen Wärmeübertragerr und Vorkühler, Ausführungsbeispiel 1.3

F i g. 7 Draufsicht auf einen Spannbetonbehälter einei Kernenergieanlage ohne Darstellung des Kernreaktors Ausführungsbeispiel 2Λ

F i g. 8 Draufsicht auf einen Spannbetonbehälter eiru-i Kernenergieanlage mit Satellitenbehältern, ohne Darstellung des Kernreaktors, Ausführungsbeispiel 2.2

F i g. 9 Draufsicht auf einen Spannbetonbehälter einer Kernenergieanlage, ohiie Darstellung des Kernreaktor;) Ausführungsbeispiel 3.1

Fig. 10 Zwei in eine·· Ausnehmung des Spannbetonbehälters hintereinander angeordnete Vorkühlerapparate in Parallelschaltung

Fig. 11 Zwei in einer Ausnehmung hintereinander angeordnete Zwischenkühlcrapparate in Parallelschaltung

Fig. 12 Turbosatz mit Hochdruckverdichter

Fig. 13Turbosatz mit Niederdruckverdichter

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele gehen von drei verschiedenen Schaltungen des Arbeitsgaskreislaufes aus, Fig. 1 bis Fig. 3. Die Schaltungen 1 und 2 der Fig. 1 und 2 entsprechen der ersten Variablen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kernenergieanlage, die Schaltung, F i g. 3 entspricht der zweiten Variablen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Ausführungsbcispiele der in den nachfolgenden Figuren der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Kernenergieanlagen gemäß der Erfindung beziehen sich auf diese Schaltungen. Zur Verdeutlichung der Zugehörigkeit zwischen Ausführungsbeispiel und Schaltung sind die Aiisführungsbeispiele zur Schaltung 1 mit 1.1, 1.2, 13, die Ausführungsbeispiele zur Schaltung 2 mit 2.1, 2.2 und ein Ausführungsbeispiel zur Schaltung 3 mit 3.1 bezeichnet. Bei allen Ausführungsbeispielen sind symmetrisch um einen Kernreaktor 1 herum drei Turbosätze 2 bis 4 in horizontaler Lage angeordnet. In Strömungsrichtung des Arbeitsgases gesehen sind den drei Turbinen Γ der Turbosätze 2 bis 4 drei parallel geschaltete rekuperative Wärmeübertrager 5 nachgeordnet, von denen jeder der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung mit der gleichen Ziffer versehen ist Von den Turbinen verlaufen zu den Wärmeübertragern 5 Gasführungen 6. Das hoch komprimierte Arbeitsgas strömt den Wärmeubertragern 5 über Gasfübrungen 7 zu und wird durch Gasleitungen 8 aus den Wärmeübertragern zum Kernreaktor 1 geführt Nach Erhitzung im Kernreaktor fließt das Arbeitsgas durch parallel geschaltete Gasführungen 9 zu den Einlaßseiten der Turbinen der Turbosätze 2 bis 4. Von den Turbosätzen werden Generatoren Gangetrieben.

Bei den Ausfuhrungsbeispielen, die den Schaltungen 1 und 2 entsprechen, ist jeweils der Turbosatz 2 mit einem

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Niederdruckverdichter 2a, der Turbosatz 3 mit einem Mitteldruckverdichter 3a und der Turbosatz 4 mit einem Hochdruckverdichter 4a ausgerüstet. Erfindungsgemäß wird das Arbeitsgas vor jedem Kompressionsschritt in Zwischenkühlern 10,11 gekühlt. Für die Vorkühlung des Arbeitsgases vor Eintritt in den Niederdruckverdichter 2a ist gemäß Schaltung 1 bei den Ausführungsbeispielen 1.1 bis 1.3 jeweils ein Vorkühler 12 für das gesamte Arbeitsgas vorgesehen. Zum Vorkühler 12 führt eine das Arbeitsgas zusammenführende Gasleitung 13. Im Gegensatz hierzu weisen die gemäß der Schaltung 2 ausgeführten Kernenergieanlagen 2.1 und 2.2 drei Vorkühler 12', 12", 12'" auf, die, wie aus den F i g. 7 und 8 ersichtlich ist, in den für die rekuperativen Wärmeübertrager 5 vorgesehenen Ausnehmungen eines den Kernreaktor 1 umgebenden Spannbetonbehälters 14 untergebracht und unterhalb der Wärme Übertrager 5 angeordnet sind. Den Vorkühlern 12', 12", 12'" wird das Arbeitsgas von den Wärmeübertragern 5 über Gasleitungen 13', 13", 13'" zugeführt. Das vorgekühlte Arbeitsgas strömt dem Niederdruckverdichter 2a des Turbosatzes 2 durch die Gasleitung 15 als Gesamtstrom zu.

An der Auslaßseite des Niederdruckverdichters 2a ist eine Gasführung 16 angeschlossen, die zum ersten Zwischenkühler 10 führt. Nach der Zwischenkühlung wird das Arbeitsgas in einer Gasführung 17 zum Mitteldruckverdichter 3a geleitet. Vom Mitteldruckverdichter strömt das Arbeitsgas über die Gasführung 18 zum zweiten Zwischenkühler 11 und von hier aus über die Gasführung 19 zur Einlaßseite des Hochdruckverdichters 4a. Das hoch komprimierte Arbeitsgas wird in drei Teilgasströmen in jeweils mit den Zuführungen 7 der Wärmeübertrager 5 verbundenen Gasleitung.ii 20 zu den rekuperativen Wärmeübertragern 5 geführt.

In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel T.1 nach Schaltung 1 dargestellt. Bei dieser Kernenerj ieanlage sind alle Komponenten des Arbeitsgaskrei; laufes in einem gemeinsamen Spannbetonbehälter 14 untergebracht. Die Anordnung der Kreislaufkompon^nten im Spannbetonbehälter ist mit Vorteil so getrotfen, daß möglichst kurze Gasleitungen und Gasführungen entstehen. Im Umlaufsinn um den Kernreaktor 1 herum, auf dessen Darstellungen in den F i g. 4 bis 9 der Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde, in den Ausführungsbeispielen jeweils im Umlaufsinn eines Uhrzeigers um den Kernreaktor herum sind in einzelnen, den Kreislaufkomponenten angepaßten Ausnehmungen des Spannbetonbehälters 14 neben dem Turbosatz 4 mit Hochdruckverdichter 4a der Vorkühler 12 and daneben einer der rekuperativen Wärmeübertrager 5 angeordnet. Neben dem Turbosatz 2 mit Niederdruckverdichter 2a ist der Zwischenkühler 10 und neben diesem ein weiterer rekuperativer Wärmeübertrager 5 eingesetzt Auf den Turbosatz 3 mit Mitteldruckverdichter 3a folgen der zweite Zwischenkühler 11 und der dritte Wärmeübertrager 5. Die gleiche Anordnung der Kreislaufkomponenten im Umlaufsinn zeigt F i g. 5 für eine Kernenergieanlage, bei der die rekuperativen Wärmeübertrager 5, der Vorkühler 12 und die Zwischenkühler 10 und 11 in sogenannten Satellitenbehältern 21 eingesetzt sind. Bei dieser Kernenergieanlage stehen die Turbosätze 2 bis 4 unterhalb des Spannbetonbehälters 14 in Freiaufstellung. Auch die Gasleitungen und Gasführungen zwischen den einzelnen Kreislaufkomponenten sind als Freileitungen verlegt

In den Ausführungsbeispielen nach F i g. 4 und 5 sind

die gemäß der Erfindung vorgesehenen Kreislaufkomponenten in Spannbetonbehältern eingesetzt, wie sie sonst für Kernenergieanlagen mit drei Loops benötigt werden. Die Anzahl und die Anordnung der Ausnehmungen für die Unterbringung der Kreislaufkomponenten bleibt unverändert. Es ist daher bei der Durchführung des erfindungrgemäßen Verfahrens in vorteilhafter Weise möglich, auf bereits bestehende Konzeptionen für den Bau von Spannbetonbehältern zurückzugreifen.

Ein weiteres auf der Schaltung 1 beruhendes Ausführungsbeispiel 1.3 ist schematisch in Fig.6 dargestellt. Bei dieser Kernenergieanlage ist die Gasleitung 13 zwischen rekuperativen Wärmeübertragern 5 und Vorkühler 12 im oberen Bereich des Spannbetonbehälters 14 verlegt. Die Gasleitung 13 verbindet jeweils oberhalb der rekuperativen Wärmeübertrager 5 in den Ausnehmungen für die Wärmeübertrager vorhandene Gasräume mit einem Gasraum, der in der Ausnehmung für den Vorkühler 12 oberhalb des Vorkühlers vorhanden ist. Dabei ist es zweckmäßig, die Kreislaufkomponenten im Spannbetonbehälter 14 so anzuordnen, daß zwei der rekuperativen Wärmeübertrager 5 unmittelbar benachbart sind. Beim Ausführungsbeispiel 1.3 ist daher im Uhrzeigersinn um den Kernreaktor herum die folgende Reihenfolge der Kreislaufkomponenten gegeben: Turbosatz 4, Vorkühler 12, einer der rekuperativen Wärmeübertrager 5, Turbosatz 2, der erste Zwischenkühler 10, der zweite Zwischenkühler 11, Turbosatz 3 und zwei wei'ere rekuperative Wärmeübertragers.

In F i g 6 ist der notwendige Aufbau des Spannbetonbehälters 14 für die Kernenergieanlage gemäß Ausführurgsbeispiel 1.3 sehr schematisiert dargestellt. Außer den das hoch komprimierte Arbeitsgas zu den rekuperativen Wärmeübertragern 5 leitenden Gasführungen 7 sind in der F i g. 6 auch Sperrorgane aufweisende Bypaßleitungen 22 dargestellt, die die Gaszuführungen 7 mit den Gasleitungen 13 verbinden. Die Bypaßleitungen 22 dienen in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zur Durchführung von An- und Abfahrvorgängen sowie zur Leistungsänderung und zur Beherrschung der Kernenergieanlage für den Fall des Lastabwurfs, d. h. für den Fall, daß von den Turbosätzen keine Leistung an die Generatoren G abgegeben wird. Eine Bypaßleitung 22 ist auch in den Ausführungsbeispielen 1.1 und 1.2 vorgesehen. Zur Steuerung der Kernenergieanlage besteht des weiteren über mit Absperrorganen ausgerüstete Bypaßleitungen 23 eine Verbindung zwischen der hoch komprimiertes Arbeitsgas führenden Gasleitung 20 und den Gasführungen 6 die zur Leitung des von den Turbinen entspannter Arbeitsgases zu den rekuperativen Wärmeübertragern 5 dienen. Zusätzlich sind auch die Hochdruck- und Niederdruckseiten der Verdichter der Turbosätze 2 und 3 über Bypässe 24 kurzgeschlossen. Die Bypaßleitunger 22 und die Bypässe 24 werden im unteren Bereich des Spannbetonbehälters 14, beziehungsweise bei außerhalb des Spannbetonbehälters in Freiaufstellungeri angeordneten Turbosätzen unterhalb des Spannbetonbehälters verlegt

Um die Durchführung von Leistungsänderungen bei den gemäß der Erfindung ausgeführten Kernenergieanlagen zu erleichtern, ist in weiterer Ausgestaltung dei Erfindung vorgesehen, daß ein Frequenzregelspeichei 25 eingesetzt ist, der über Absperrorgane 26 einerseits mit dem am Gasauslaß des Hochdruckverdichters 4i angeschlossenen Gasleitungen 20 und andererseits mil

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dem am Gaseinlaß des Hochdruckverdichters Aa angeschlossenen Gasführungen 19 verbunden ist. Der Frequenzregelspeicher 25 läßt sich in vorteilhafter Weise auch in den Ausführungsbeispielen 2.1, 2.2 und

3.1 verwenden, wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich ist.

Die Ausfiihrungsbeispiele 2.1 und 2.2 gemäß Schaltung 2 nach Fig.2 zeigen Fig.7 und 8. Das Ausführungsbeispiel 2.1 bezieht sich auf eine Kernenergieanlage, bei der alle Komponenten des Arbeitsgas kreislaufes im Spannbetonbehälter 14 untergebracht sind. Beim Ausführungsbeispiel Z2, F i g. 8 sind — in gleicher Weise wie im Ausführungsbeispiel 1.2, F i g. 5 — Satellitenbehälter 21 zur Unterbringung der rekuperativen Wärmeübertragers mit Vorkühlern 12', 12", 12'" und für die Zwischenkühler 10 und 11 vorgesehen. In den Ausführungsbeispielen 2.1 und 2.2 wird das Arbeitsgas erst nach Durchströmen der Vorkühler 12', 12", 12'" und der Gasleitung 15 am Niederdruckverdichter 2a des Turbosatzes 2 zusammengefaßt. Die Schaltung 2 hat den Vorteil, daß bei Verwendung von Spannbetonbehältern, wie sie für Kernenergieanlagen mit drei Loops erforderlich sind, eine der im Spannbetonbehälter 14 vorhandene Ausnehmung leer bleibt. In dieser Ausnehmung lassen sich dann andere Anlagenteile der Kernenergieanlage einsetzen, die sonst zusätzlichen Raum benötigen. Für die Unterbringung der gemäß Schaltung 2 erforderlichen WärmeüDertrager, Vorkühler und Zwischenkühler sind nur fünf Ausnehmungen, bzw. Satellitenbehälter erforderlich. Die Kreislaufkomponenten werden im Hinblick auf einen optimalen Verlauf der Gasleitungen und Gasführungen im Uhrzeigersinn um den Kernreaktor herum mit Vorteil so angeordnet, daß nach dem Turbosatz 4 mit Hochdruckverdichter 4a zwei rekuperative Wärmeübertragers — jeweils in einer Ausnehmung mit einem der Vorkühler 12', 12" — angeordnet sind, daß auf den Turbosatz 2 mit Niederdruckverdichter 2a jer ersie Zwischenkühler 10 und der dritte rekuperative Wärmeübertrager 5 mit einem dritten Vorkühler 12" folgen und daran anschließend der Turbosatz 3 mit Mitteidruckverdichter 3a und der zweite Zwischenkühler 11 eingesetzt sind. Bei den Ausführungsbeispielen 2.1 und

2.2 ist es zweckmäßig, die rekuperativen Wärmeübertrager 5 und die daran angeschlossenen Vorkühler 12', 12", 12'" vom entspannten Arbeitsgas von oben nach unten durchströmen zu lassen. Die Gasführungen 6 sind daher als Steigleitungen verlegt und münden in oberhalb der rekuperativen Wärmeübertrager 5 vorhandenen Gasräumen. Auch bei den Ausführungsbeispielen 2.1 und 2.2 sind Bypaßleitungen 22 bis 24 vorgesehen, wobei allerdings für den Bypaß zwischen Gasführungen 7 und zu den Vorkühlern 12', 12", 12'" führenden Gasleitungen 13', 13", 13'" je eine Bypaßleitung 22', 22", 22'" angeordnet sind, die im oberen Bereich, bzw. oberhalb des Spannbetonbehälters 14 verlaufen.

Die in Fig. 9 dargestellte Kernenergieanlage, Ausführungsbeispiel 3.1 weist zwei Turbosätze 2' und 2" mit je einem Niederdruckverdichter 2a¹ und 2a" und zwei Vorkühlern 12' und 12" auf. Das entspannte Arbeitsgas wird bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß Schaltung 3 nach Durchströmen der rekuperativen Wärmeübertrager 5 zunächst in zwei parallel geführten Teilgasströmen vorgekühlt und in einem ersten Schritt verdichtet. Vor dem zweiten Kompressionsschritt im Hochdruckverdichter 4a des Turbosatzes 4 wird das Arbeitsgas zusammengefaßt und als Gesamtstrom vom Ausgang der Niederdruckverdichter 2¹ und 2" über eine Gasleitung 27 einem Zwischenkühler 28 zugeführt. Von Zwischenkühler 28 strömt das Arbeitsgas über dii Gasführungen 19 zum Hochdruckverdichter 4a Es is vorgesehen, daß nur die Turbosätze mit Niederdruck verdichter, die Turbosätze 2' und 2" mit Generatoren G und Gii verbunden sind. Die Generatoren G> und G_n sim für gleichgroße Leistung ausgelegt Mit dem Turbosat; 4 mit Hochdruckverdichter ist kein Generator verbun den. Die von der Turbine dieses Turbosatzes erzeugt« ίο Energie wird im wesentlichen zum Antrieb de: Hochdruckverdichters verwendet In Abänderung de: Ausführungsbeispiels kann ein geringer Energieüber schuß einem Generator geringer Leistung zugeführ werden.

Zweckmäßig sind beim Ausführungsbeispiel 3.1 di« Kreislaufkomponenten in folgender Reihenfolge in Uhrzeigersinn um den Kernreaktor herum angeordnet Turbosatz 4 mit Hochdruckverdichter 4a, Zwischenkühler 28, ein erster rekuperativer Wärmeübertrager 5, eir Turbosatz 2¹ mit Niederdruckverdichter 2a', ein Vorkühier 12', ein zweitei rekuperativer Wärmeübertrager S der zweite Turbosatz 2" mit Niederdruckverdienter 2u·· aer zweite VorWihler 12" una der dritte rekuperative Wärmeübertrager 5. Diese Anordnung der Kreislaufkomponenten würde in geicher Weise auch bei einer Kernenergieanlage zweckmäßig sein, bei aer die Wärmeübertrager, die Vorkühler und der ZwischcnKuh-λτ ^;n Satellitenbehältern untergebracht sind, tin Austuhrungsbeispiei dieser Art, das bis auf das Verlegen der Gasleitungen und Gasführungen keine Besonderheiten aufweisen würde, ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Für die Auslegung der Zwischenkühler 10 und 11 oder für den Vorkühler 12, der vom gesamten Arbeitsgas durchströmt wird, aber auch für die Vorkühler 12', und ;2^!l ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung .-weckmäßig, in den für diese Kühler vorgesenenen Ausnehmungen im Spannbetonbehälter 14 jeweils zwei parallel geschaltete Apparate einzusetzen, die so hintereinander angeordnet sind, daß die Gasaustnttsseite des einen Apparates aer Gaseintnttsseite des anderen Apparates gegenüberliegt, Fig. 10 und 11. Aus Fig. 10 ist schematisch die Ausbildung eines Vorkühlers

12 nach Ausführungsbeispiel 1.3 ersichtlich. Das Arbeitsgas wird dem Vorkühler 12 über die Gasleitung

13 von oben zugeführt. Der Vorkühler 12 besteht aus zwei Vorkühlerapparaten 12a, 126, die vom Arbeitsgas in gleicher Richtung durchströmt werden. Der obere Vorkühlerapparat 12a ist so bemessen, daß zwischen der Wandung des Vorkühlerapparates 12a und der Wandung der Ausnehmung ein Zwischenraum 29 vorhanden ist, durch den der im Vorkühlerapparat 126 zu kühlende Teil des Arbeitsgases hindurchströmt. Der Vorkühlerapparat 126 weist zentral eine koaxiale Gasleitung 30 auf, durch die das im Vorkühlerapparat 12a gekühlte Arbeitsgas in einen unterhalb der Vorkühler 12a und 126 vorgesehenen Gasraum 31 geleitet wird. Die beiden Vorkühlerapparate 12a und 126 sind so ausgelegt, daß beide Vorkühlerapparate etwa von der gleichen Arbeitsmenge durchströmt werden.

In der gleichen Weise wie der Vorkühler 12 nach Fig. 10 ist auch der in Fig. 11 dargestellte Zwischenkühler 10 ausgebildet. Der Zwischenkühler besteht aus zwei parallel geschalteten Zwischenkühlerapparaten 10a, 106, die so hintereinander zugeordnet sind, daß die Gasaustrittsseite des einen Apparates der Gaseintrittsseite des anderen Apparates gegenüber-

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liegt, so daß beide Apparate vom Arbeitsgas in gleicher Richtung durchströmt werden. Es ist zweckmäßig, die Abmessungen der Zwischenkühlerapparate 10a und 106 so zu wählen, daß zwischen der Wandung der Zwischenkühlerapparate 10a und 106 und der Wandung der Ausnehmung im Spannbetonbehälter 14 ein Zwischenraum 32 gebildet wird, durch den das über die Gasführung 16 dem Zwischenkühler zugeführte Arbeitsgas zu den Eingangsseiten 33 der Zwischenkühlerapparate strömt. Die Zwischenkühlerapparate 10a und iOb werden vom Arbeitsgas von oben nach unter, durchsetzt und über die Gasleitung 17 zum Mitteldruckverdichter 3b geleitet Wie der in F i g. 11 dargestellte Zwischenkühler 10 sind bei den in den Ausführungsbeispielen wiedergegebenen erfindungsgemäßen Kernenergieanlagen auch die Zwischenkühler 11 und 28 ausgeführt

Eine zweckmäßige Ausführungsform für die Anordnung der Gasleitungen und Gasführungen im Bereich der im Spannbetonbehälter untergebrachten Turbosätze zeiger. F i g. 12 für den Turbosatz 4 mit Hochdruckverdichter 4a und Fig. 13 für den Turbosatz 2 mit Niederdruckverdichter 2a. Die Ausbildung des Turbosatzes 3 mit Mitteldruckverdichter 3a entspricht der Ausbildung des Turbosatzes 2 mit Niederdruckverdichter. Am Gasauslaß 34 des Hochdruckverdichters 4a ist eine Verzweigung der Gasleitungen 20 vorgesehen. Ein Drittel des Arbeitsgases strömt unmittelbar vom Gasauslaß 34 des Hochdruckverdichters in eine der Zuführungen 7, die als Steigleitungen zu den rekuperativen Wärmeübertragern 5 geführt sind. Die anderen Teilgasmengen werden durch horizontal verlaufende Gasleitungen 20a und 20ό im Spannbetonbehälter 14 zunächst zu den Turbosätzen 2 und 3 geführt Die hoch komprimierten Gase werden hier in vorteilhafter Weise zur Abdichtung des Turbineneinlasses 35 gegenüber dem Verdichterauslaß 36 ausgenutzt Das den Gasleitungen 20a, bzw. 20b entströmende hoch komprimierte Arbeitsgas wird in einen den Turbineneinlaß 35 umgebenden Raum 37 eingeführt und strömt von hier aus in die zu einem der rekuperativen Wärmeübertrager 5 führenden Zuleitung 7. Als Dichtelement zwischen dem Raum 37 und einem den Verdichterauslaß 36 umgebenden Raum wird zweckmäßig eine auf der Welk 38 des Turbosatzes sitzende Labyrinthdichtung 3S verwendet. Auch bei Kernenergieanlagen, bei denen die Turbinensätze 2 bis 4 außerhalb des Spannbetonbehäl ters angeordnet sind, ist eine Abdichtung der Turbi nensätze in der gleichen zweckmäßigen Weise zi erreichen. In diesen Fällen sind, wie in F i g. 8 gezeigt ist Stichleitungen 40 von den das hoch komprimierte Arbeitsgas führenden Gasleitungen 20 zu den die

ίο Turbineneinlässe umgebenden Räumen geführt, die dann gegenüber den Verdichterauslässen ebenfalls mil Labyrinthdichtungen abgedichtet sind. In den Schächter der Zuführungen 7 sind die Gasführungen 9, die das heiße Arbeitsgas vom Kernreaktor zu den Turbiner leiten, verlegt

Bei allen Ausführungsbeispielen gemäß dem Verfahren bzw. der Kernenergieanlage nach der Erfindung wird durch Zusammenführen des Arbeitsgases nach Durchströmen der rekuperativen Wärmeübertrager und durch Ausnutzen der Turbosätze zur Verdichtung des Arbeitsgases in mehreren Schritten mit Zwischenkühlung gegenüber konventionellen Kernenergieanlagen eine erhebliche Steigerung der thermodynamisehen Qualität unter Beibehaltung sonst gleichet Konzeptionen für den Anlagenbau, insbesondere füi den Bau des Spannbetonbehälters erreicht. Es wird dafür Sorge getragen, daß die zur Realisierung der erfindungsgemäßen Kernenergieanlage erforderlichen Gasleitungen und Gasführungen im Hinblick aul Leitungsführung und Länge der Leitungen optimal verlegt sind. Ein günstiges Anfahrverhalten und die Durchführung rascher Leistungsänderungen werden durch zweckmäßig angeordnete Bypässe und durch den Anschluß eines Frequenzregelspeichers erzielt. Bevorzugt bestehen die erfindungsgemäß einzusetzenden Zwischenkühler und Vorkühler, soweit sie große Arbeitsgasvolumen verarbeiten müssen, aus zwei vom Arbeitsgas gleichgerichtet durchströmten, parallel geschalteten Apparaten. Die beispielhaft ausgeführten Kernenergieanlagen gemäß der Erfindung weisen daher nicht nur Vorteile bezüglich der thermodynamischen Qualität, sondern auch bezüglich ihrer konstruktiver Ausbildung auf.

Hierzu 13 Blatt Zeichnungen 709 514/2E

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben einer Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, bei dem das von einem Kernreaktor erhitzte Arbeitsgas in drei parallel geführten Teilgasströmen drei jewei's gemeinsam mit einem Kompressor auf einer Welle angeordnete Turbinen, die Generatoren antreiben, durchströmt und zur Abgabe von Restwärme an von den Kompressoren komprimiertes, dem Reaktor wieder zugeführtes Arbeitsgas durch drei rekuperative Wärmeübertrager hindurchgeleitet und nach weiterer Abkühlung den Kompressoren zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in drei Teilgasströmen in den Turbinen entspannte '5 Arbeitsgas nach Durchströmen der drei rekuperativen Wärmeübertrager una nach der weiteren Abkühlung als Gesamtstrom in einem der Kompressoren in einem ersten Schritt verdichtet und danach gekühlt wird, im Anschluß daran in einem weiteren der Kompressoren in einem zweiten Schritt verdichtet und danach gekühlt wird und im Anschluß daran im dritten Kompressor in einem dritten Schritt verdichtet und danach in drei parallelen Teilströmen in den rekuperativen Wärmeübertragern vorerhitzt wird.

2. Verfahren zum Betreiben einer Kernenergieanlage mit geschlossenem Arbeitsgaskreislauf, bei dem das von einem Kernreaktor erhitzte Arbeitsgas in drei parallel geführten Feilgasströmen drei jeweils gemeinsam mit einem Kompressor auf einer Welle angeordnete Turbinen, die Generatoren antreiben, durchströmt und zur Abgabe von Restwärme an von den Kompressoren komprimiertes, dem Reaktor wieder zugeführtes Arbeitsgas durch drei rekuperative Wärmeübertrager hiiidurchgeleitet und nach weiterer Abkühlung den Kompressoren zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in drei Teilgasströmen in den Turbinen entspannte Arbeitsgas nach Durchströmen der drei rekuperativen Wärmeübertrager in zwei Teilgasströmen weiter abgekühlt und in zwei der Kompressoren in einem ersten Schritt verdichtet wird und danach als Gesamtstrom gekühlt und im dritten Kompressor in einem zweiten Schritt verdichtet und danach in drei parallelen Teilgasströmen in den rekuperativen Wärmeübertragern vorerhitzt wird.

3. Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1, bestehend aus einem in einem Spannbetonbehälter angeordneten Kernreaktor, drei symmetrisch um den Kernreaktor herum in horizontaler Lage angeordneten, Generatoren antreibenden Turbosätzen, zumindest drei parallel geschalteten, vom entspannten und komprimierten Arbeitsgas durchströmten rekuperativen Wärmeübertragern und zumindest drei Kühlern für das Arbeitsgas, wobei die rekuperativen Wärmeübertrager und Kühler, radial um die Kernreaktor-■chse verteilt, vertikal angeordnet sind und wobei die rekuperativen Wärmeübertrager für das entspannte Arbeitsgas eine mit einem der Gasauslässe der Turbinen verbundene Gasführung sowie einen Gasauslaß für das gekühlte, entspannte Arbeitsgas und für das komprimierte Arbeitsgas jeweils eine Gaszuführung zum Wärmeübertrager sowie eine Gasableitung zum Kernreaktor aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß den rekuperativen Wärmeübertragern (5) ein Vorkühler (12) zur weiteren Abkühlung des entspannten Arbeitsgases und einer der Kompressoren, nämlich ein Niederdrurkverdichter (2a), nachgeschaltet sind, daß an der Gasauslaßseite des Niederdruckverdichters (2a) eine über einen ersten Zwischenkühler (10) zu einem weiteren der Kompressoren, einem M it« eidruck verdichter (3a), geführte Gasführung (16, 17) angeschlossen ist, daß an der Gasauslaßseite des Mitteldruckverdichten· (3a) eine über einen zweiten Zwischenkühler (11) zu dem dritten Kompressor, einem Hochdruckverdichter (4a), geführte Gasleitung (18, 19) angeschlossen ist, und daß an der Gasauslaßseite des Hochdruckverdichters (4a) drei parallel geschaltete, mit den Gaszuführungen (7) der rekuperativen Wärmeübertrager (5) für das komprimierte Arbeitsgas verbundene Gasleitungen (20) angeordnet sind.

4. Kernenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Umlaufsinn um den Kernreaktor (1) herum neben dem Turbosatz mit dem Hochdruckverdichter (4a) der Vorkühler (12) angeordnet ist und neben diesem ein rekuperativer Wärmeübertrager (5) eingesetzt ist, nebem dem Turbosatz mit dem Niederdruckverdichter (2a) der erste Zwischenkühler (10) angeordnet ist und neben dief :m ein zweiter rekuperativer Wärmeübertrager (5) eingesetzt ist und neben dem Turbosatz mit dem Mitteldruckverdichter (3a^der zweite Zwischenkühler (11) angeordnet ist und neben diesem der dritte rekuperative Wärmeübertrager (5) eingesetzt ist.

5. Kernenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das entspannte Arbeitsgas von den rekuperativen Wärmeübertragern (5) zum Vorkühler (12) führenden Gasleitungen (13) oberhalb der Wärmeübertrager (5) und oberhalb des Vorkühlers (12) im Spannbetonbehälter (14) verlegt sind und Gasräume oberhalb der Wärmeübertrager (5) und des Vorkühlers (12) miteinander verbinden, wobei die Wärmeübertrager und Kühler im Urrlaufsinn um den Kernreaktor herum so angeordnet sind, daß sich neben dem Turbosatz (4) mit dem Hochdruckve:dichter (4a) der Vorkühler (12) und neben diesem einer der rekuperativen Wärmeübertrager (5) befindet und daß neben dem Turbosatz (2) mit dem Niederdruckverdichter (2a) der erste Zwischenkühler (10) und der zweite Zwischenkühler (11) eingesetzt sind und neben dem Turbosatz (3) mit dem Mitteldruckverdichter (3a) die übrigen zwei rekuperativen Wärmeübertrager (5) angeordnet sind.

6. Kernenergieanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der einen der rekuperativen Wärmeübertrager (5) aufnehmenden Ausnehmung im Spannbetonbehälter (14) unterhalb der rekuperativen Wärmeübertrager ein Vorkühler (12', 12", 12'") angeordnet ist.

7. Kernenergieanlage nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum neben dem Turbosatz (4) mit dem Hochdruckverdichter (4a) zwei der rekuperativen Wärmeübertrager (5) zwei Vorkühler (12', 12") angeordnet sind und daß neben dem Turbosatz (2) mit dem Niederdruckverdichter (2a) der erste Zwischenkühler (10) angeordnet ist und neben diesem ein weiterer rekuperativer Wärmeübertrager (5) mit dem dritten Vorkühler (12'") eingesetzt ist und daß sich neben dem Turbosatz (3) mit Mitteidruckverdichter (3a) der zweite Zwischenküh-

ler (11) befindet.

8. Kernenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 2, bestthend aus einem in einem Spannbetonbehälter angeordneten Kernreaktor, drei symmetrisch um den Kernreaktor herum in horizontaler Lage angeordneten, Generatoren antreibenden Turbosätzen, zumindest drei parallel geschalteten, vom entspannten und komprirrierten Arbei?"jgas durchströmten Wärmeübertragern und zumindest drei Kühlern für das Arbeitsgas, wobei die rekuperativen Wärmeübertrager und Kühler radial um die Kernreaktorachse verteilt, vertikal angeordnet sind und wobei die rekuperativen Wärmeübertrager für das entspannte Arbeitsgas eine mit einem der Gasauslässe der Turbinen verbundene Gasführung sowie einen Gasauslaß für das gekühlte, entspannte Arbeitsgas und für das komprimierte Arbeitsgas jeweils eine Gaszuführung zum Wärmeübertrager sowie eine Gasableitung zum Kernreaktor aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß den rekuperativen Wärmeübertragern (5) zwei Vorkühler (12', 12") zur weiteren Abkühlung des entspannten Arbeitsgases und zwei der Kompressoren, nämlich zwei Niederdruck verdichter (2a', 2a"), nachgeschaltet und an den Gasauslaßseilen der Niederdruckverdichter (2a', 2a"^ zu einem Zwischenkühler (28) geführte Gasleitungen (27) angeschlossen sind, wobei dem Zwischenkühler (28) der dritte Kompressor, ein Hochdruckverdichter (4a/ nachgeschaltet ist, an dessen Gasauslaßseite drei parallel geführte, mit den Gaszuführungen (7) der rekuperativen Wärmeübertrager (5) verbundene Gasleitungen (20) angeschlossen sind.

9. Kernenergieanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Turbosätze mit den Nie'ierdruckverdichtern (2a', 2a") jeweils einen Generator ^C, eintreiben.

10. Kernenergieanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Umlaufsinn um den Kernreaktor herum neben dem Turbosatz (4) mit dem Hochdruckverdichter (4a) der Zwischenkühler (28) und neben diesem ein rekuperativer Wärmeübertrager (5) eingesetzt ist und daß darauf folgend jeweils neben einem der Turbosätze mit den Niederdru;:kverdichtern(2b',2b")e'mer der Vorkühler (12', 12") und ein weiterer rekuperativer Wärmeübertrager (5) angeordnet sind.

11. Kernenergieanlage nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der einen rekuperativen Wärmeübertrager (5) eufnehmenden Ausnehmung im Spannbetonbehälter (14) unterhalb der rekuperativen Wärmeübertrager ein Vorkühler angeordnet ist.

12. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkühler (10,11) und Vorkühler (12) aus jeweils zwei parallel geschalteten Zwischenkühler- oder Vorkühlerapparaten (12a, 126,) bestehen, die in der für die Zwischenkühler oder Vorkühler vorgesehenen Ausnehmung des Spannbetonbehälters (14) so hintereinander angeordnet sind, daß die Gasaustrittsseite des einen Apparates (12a,) der Gaseintrittsseite des anderen Apparates (i2b) gegenüberliegt.

13. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei vom Hochdruckverdichter (4a^ zu den rekuperativen Wärmeübertragern (5) geführten, parallel geschalteten Gasleitungen und Zuführungen (7, 20) vom Gasausiaß des Hochdruckverdichters (4a) ausgehend eine Zuführung (7) vertikal nach oben verläuft, während die beiden übrigen Gasleitungen (20) zunächst horizontal zu den Turbosätzen (2,3) mit den Niederdruck- (2a,)oder Mitteldruckverdichtern (3a,) geführt sind und erct dann veriikal nach oben verlaufen.

14. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis ! 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wellen (38) der die Niederdruckverdichter (2a) oder Mitteldruckverdichter (ia) aufweisenden Turbosätze (2,3) zwischen einem den Turbineneinlaß (35) umgebenden Raum (37) und einem den Verdichterauslaß (36) umgebenden Raum eine Labyrinthdichtung (39) angeordnet ist, wobei der den Turbineneinlaß (35) umgebende Raum (37) mit einer der am Gasauslaß des Hochdruckverdichters (4a,) angeschlossenen Gasleitungen (20) in Verbindung steht.

15. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeü hnet, daß Absperrorgane aufweisenae Bypaßleitungen (22,23,24) zur Abführung komprimierten Arbeitsgases in niedrigeren Druck aufweisenden Gasleitungen oder Gasführungen vorgesehen sind.

16. Kernenergieanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzregelspeicher (25) eingesetzt ist, der über Absperrorgane (26) einerseits mit der am Gasauslaß des Hochdruckverdichters (4a^ angeschlossenen Gasleitung (20) und andererseits mit der am Gaseinlaß des Hochdruckverdichters (4a,) angeschlossenen Gasführung (19) verbunden ist.