DE2637166A1

DE2637166A1 - Kernreaktoranlage mit geschlossenem gaskuehlkreislauf

Info

Publication number: DE2637166A1
Application number: DE19762637166
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Haferkamp; Alija Dipl Ing Hodzic; Dieter Prasch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1976-08-18
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2637166C2; US4183784A

Description

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HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH

Hansaring 53-57

5000 Köln

Kernreaktoranlage mit geschlossenem Gaskühlkreislauf

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit einem Spannbetondruckbehälter, der einen Hochtemperaturreaktor mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zum direkten Antrieb mindestens einer aus Turbine und Verdichter bestehenden Gasturbomaschine, wärmetauschende Apparate sowie Gasführungen zwischen den einzelnen Kreislaufkomponenten enthält. Der Hochtemperaturreaktor ist hierbei in einer im Zentrum des Spannbetondruckbehälters befindlichen Kaverne untergebracht, die wärmetauschenden Apparate und die Gasführungen sind in Ausnehmungen in der Spannbetondruckbehälter-Wandung installiert, und jede Gasturbomaschine ist in einem hori-

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zontal oder vertikal durch den Spannbetondruckbehälter geführten Turbinenstollen angeordnet.

Eine derartige Anlage, bei der Kernreaktor, Gasturbomaschine und die zugehörigen weiteren Kreislaufkomponenten in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind (integrierte Bauweise), bietet den Vorteil, daß nur die erzeugte mechanische oder elektrische Leistung und das nicht mit verseuchtem Gas in Berührung gekommene Kühlwasser aus dem Spannbetondruckbehälter herausgeführt werden müssen. Der Raum außerhalb des Spannbetondruckbehälters ist somit praktisch vollständig vor verseuchtem Gas geschützt, und der Innenraum des Spannbetondruckbehälters wird optimal ausgenutzt. Zu letzterem kann entscheidend beitragen, wenn das erhitzte Arbeitsmittel nicht, wie bei den meisten Kernreaktoren mit geschlossenem Gaskühlkreislauf vorgesehen, nur einem, relativ großem Gasturbosatz zugeführt wird, sondern wenn mehrere kleinere Gasturbosätze in dem Spannbetondruckbehälter angeordnet sind, die über den Kernreaktor gekoppelt sind und jeweils mit wärmetauschenden Apparaten einen eigenen Wärmenutzungskreislauf (Loop) bilden. Durch die integrierte Bauweise werden ferner besondere Verbindungselemente zwischen den einzelnen Aktivgäs führenden Anlageteilen vermieden, was sich gerade beim Bau und Betrieb von Hochtemperaturreaktoren sehr günstig auswirkt. Die integrierte Bauweise wird daher bei einer ganzen Reihe spezieller Kernenergieanlagen bevorzugt.

Als Beispiel für ein Kernkraftwerk mit nur einem Wärmenutzungskreislauf wird die Auslegeschrift 1 614 610 genannt. Der hier dargestellte Betondruckbehälter weist zwei geschlossene druckdichte Räume auf, von denen der eine den Reaktor aufnimmt und der andere als Maschinenkammer dient. Das Arbeitsmedium wird in Leitungen, die die Trennwand zwischen den beiden druckdichten Räumen durchdringen, vom Reaktor zur Turbine und vom Verdichter wieder zurück in einen Ringraum unterhalb des Reaktorkerns geführt. Diese sogenannte Iglu-Bauweise ist technisch schwer zu

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realisieren, und das Kernkraftwerk arbeitet auf Grund des Anordnungsprinzips nicht sehr wirtschaftlich.

Kernreaktoranlagen in integrierter Bauweise mit mehreren Wärmenutzungskreisläufen (Loops) sind in den Auslegeschriften 1 764 355, 1 806 471 und den Offenlegungsschriften I 746 249, 2 062 934 beschrieben. Die drei letztgenannten Schriften offenbaren eine Kernreaktoranlage, bei der die Turbinenaggregate und die wärmetauschenden Apparate in parallelen vertikalen Bohrungen der Druckbehälterwandung angeordnet sind und sich die einzelnen Wärmenutzungskreisläufe symmetrisch um den in einer zentralen Kaverne befindlichen Kernreaktor gruppieren. Sowohl in der Wand des Druckbehälters als auch in den Räumen zwischen den Kreislaufkomponenten sind Durchlaßwege für das Kühlmedium vorgesehen. Jeder Wärmenutzungskreislauf kann mit allen zugehörigen Komponenten in ein und derselben vertikalen Bohrung installiert sein (Auslegeschrift 1 806 471), oder die wärmetauschenden Apparate, Turbinen und Kompressoren jedes Wärmenutzungskreislaufs sind je in einer gesonderten Bohrung untergebracht (Offenlegungsschrift 1 764 249).

Die bereits genannte Auslegeschrift 1 764 355 zeigt eine Atomkraftanlage , bei der die Kreislaufkomponenten jedes Wärmenutzungskreislaufs durch rohrförmige Kanäle aufeinanderfolgend miteinander verbunden sind. Im ganzen sind zwei Wärmenutzungskreisläufe vorgesehen. Sämtliche wärmetauschenden Apparate sind rund um den Kernreaktor in alveolenähnlichen Ausnehmungen der Behälterwand installiert, während die beiden Turbinen und die zugehörigen Verdichter in einer Kaverne unterhalb des Kernreaktors untergebracht sind, in der sich auch das Gasverteilungssystem für die wärmetauschenden Apparate befindet. Die Turbinen sind parallel zueinander angeordnet.

Wie bereits erwähnt, gestattet die integrierte Bauweise eine gute Ausnutzung des Spannbetondruckbehälters, der zudem bei besonders geschickter Anordnung der einzelnen Kreislaufkomponenten

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in seinen Abmessungen relativ klein gehalten werden kann. Eine große Rolle spielt dabei die Installation der Gasturbomaschine oder -maschinen (wenn es sich um eine Anlage mit mehreren Loops handelt). Wie für alle anderen Kreislaufkomponenten, wird auch für die Gasturbomaschinen die Forderung erhoben, daß sie für Inspektion und Wartung weitgehend zugänglich sind und - beispielsweise für Reparaturzwecke - von außen ausgebaut werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Kernreaktoranlage der eingangs geschilderten Art durch die besondere Anordnung und Verankerung jeder Gasturbomaschine in dem zugehörigen Turbinenstollen und durch besondere Anschlußelemente zum Kühlgaskreislauf hin die Zugänglichkeit und Ausbaubarkeit der Gasturbomaschine sicherzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anschluß der von dem Hochtemperaturreaktor kommenden Heißgasführungen an die Eintrittsstutzen jeder Gasturbomaschine als Steckverbindung ausgeführt ist; daß die Anschlüsse der übrigen zu jeder Gasturbomaschine gehörenden Gasführungen an dem Turbinenstollen liegen und durch Umfangsdichtungen zwischen der Stollenwand und dem Gehäuse der Gasturbomaschine voneinander getrennt sind, die als Steckdichtungen ausgebildet sind;'·, daß alle Verbindungen zwischen einer Gasturbomaschine und dem zugehörigen Turbinenstollen als durch Fernbedienung von außen lösbare Verbindungen ausgeführt sind; daß für jede Gasturbomaschine für ihren Ausbau mittels Manipulatoren durch Schächte von außen bedienbare Hebevorrichtungen vorgesehen sind; daß alle Leitungen, die direkt an jeder Gasturbomaschine angeschlossen sind und vor Ausbau der Maschine von dieser abgetrennt werden müssen, durch Fernbedienung lösbar bzw. durch besondere Schächte im Spannbetondruckbehälter von außen zugänglich sind; daß alle zu einer Gasturbomaschine gehörenden Lager ausbaubar im Turbinenstollen angeordnet und durch einen Zugangsstollen im Spannbetondruckbehälter für Revisionen von außen zugänglich sind.

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Bei einer gemäß der vorliegenden Erfindung installierten Gasturbomaschine ist es möglich, den Ein- und Ausbau der Gasturbomaschine in konventioneller Weise zu handhaben, obwohl die Gasturbomaschine in einem Spannbetondruckbehälter untergebracht ist. Auf Grund der von außen lösbaren Verbindungen zwischen jeder Gasturbomaschine und dem zugehörigen Turbinenstollen sowie mit Hilfe der an den Hebevorrichtungen für die Gasturbomaschine angreifenden Manipulatoren, die hydraulisch betätigt werden, läßt sich die Gasturbomaschine von außen ausbauen. Die Verankerung der Gasturbosätze in den einzelnen Turbinenstollen erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Abstützungen, die den Basisdruck der Gasturbomaschinen auf den Spannbetondruckbehälter übertragen. Mittels hydraulischer oder mechanischer Werkzeuge können die Gasturbomaschinen von außen wieder aus der Verankerung gelöst werden. Soweit erforderlich, sind auch alle direkten Anschlüsse an die Gasturbomaschine (Hilfssysteme, Meßleitungen) durch Fernbedienung lösbar bzw. von außerhalb des Spannbetondruckbehälters zugänglich angeordnet.

Mit Ausnahme der Heißgasführungsanschlüsse, die als Steckverbindungen ausgeführt sind, liegen alle Gasführungsanschlüsse des Kühlgaskreislaufes am Turbinenstollen; d.h. ein gesteckter Anschluß ist nur am turbineneintritt vorgesehen, wodurch sich der erforderliche Aufwand beträchtlich senken läßt* Die Gasführungsanschlüsse sind durch Umfangsdichtungen in Form von Schieberingen voneinander getrennt, die teilweise für Hochdruck ausgelegt sind und sich zwischen dem Gehäuse der Gasturbomaschine und der Wand des Turbinenstollens befinden. Ihre an letzterer vorgesehenen Teile sind als Steckdichtungen ausgeführt.

Flanschanschlüsse weist das Gehäuse der Gasturbomaschine nicht auf; die metallischen Liner, mit denen die der Aufnahme der wärmetauschenden Apparate und Gasführungen dienenden Ausnehmungen üblicherweise ausgekleidet sind, sind - soweit die Ausnehmungen mit dem Turbinenstollen in Verbindung stehen - an dem Liner des Turbinenstollens angeflanscht.

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Die in dem Turbinenstollen vorhandenen Lager für die Gasturbomaschine können kontrolliert und ausgebaut werden, ohne daß die Gasturbomaschine vorher ausgebaut zu werden braucht. Der Zugang zu den Lagern ist durch gesonderte Zugangsstollen in dem Spannbetondruckbehälter sichergestellt. Damit ist auch eine weitgehende Zugänglichkeit der Gasturbomaschine von außerhalb gegeben.

Um den Ein- und Ausbau der Gasturbomaschine zu erleichtern sind die Heißgasführungen in ihrem unteren, dem Turbineneintritt zugewandten Teil verschiebbar ausgebildet; d.h. mit Hilfe von mehreren Hubsystemen lassen sich die unteren Teile teleskopartig in die oberen Teile einschieben.

Der Verlauf des Turbinenstollens in dem Spannbetondruckbehälter ist im wesentlichen keiner Beschränkung unterworfen; der Stollen kann beispielsweise horizontal oder vertikal durch den Spannbetondruckbehälter führen. Handelt es sich um eine Kernreaktoranlage mit mehreren gleichen Wärmenutzungskreisläufen (Loops), die parallelgeschaltet und symmetrisch in dem Spannbetondruckbehälter angeordnet sind, so ist es vorteilhaft, die Turbinenstollen (von denen jeder eine Gasturbomaschine aufnimmt) unterhalb der Reaktorkaverne in einer horizontalen Ebene vorzusehen und sie symmetrisch zur vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters auszurichten. Beispielsweise können die Turbinenstollen in der horizontalen Ebene sternförmig angeordnet sein, wobei der Mittelpunkt des Sterns in der vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters liegt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Kernreaktoranlage nach der Erfindung sind die Turbinenstollen bis zur vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters fortgeführt. Jeder Turbinenstollen ist mit einem Spannbetonstopfen verschlossen. Die Turbinenseite jeder Gasturbomaschine mit dem Wellenanschluß für den zugehörigen Generator liegt zum Ausgang des Turbinenstollens hin, während der Verdichter zur Mitte des Spannbetondruckbehälters hin angeordnet und durch ein in dem Turbinenstollen vorhandenes Axial-

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lager abgestützt ist. Dieses befindet sich bei einer Kernreaktoranlage mit mehreren Wärmenutzungskreisläufen jeweils im zentralen Bereich des Spannbetondruckbehälters. Die Verbindung zwischen Turbine und Generator erfolgt jeweils durch eine in dem Spannbetonstopfen vorgesehene Wellendurchführung. Eine weitere Abstützung jeder Gasturbomaschine ist an dem Spannbetonstopfen des zugehörigen Turbinenstollens vorgesehen, an dem die Gasturbomaschine zudem einen axialen Fixpunkt besitzt.

Alle zu einer Gasturbomaschine gehörenden Versorgungsleitungen sind in der Maschine selbst verlegt und verfügen über Anschlüsse an den außenliegenden Lagerenden. Das Herausführen der Versorgungsleitungen aus dem Spannbetondruckbehälter erfolgt durch eine zentrale Kaverne, die im Bereich der Stoßstellen der sternförmig angeordneten Turbinenstollen vorgesehen ist, und durch einen mit Deckeln abgeschlossenen Zugangsstollen, der von unten in die zentrale Kaverne mündet. Über diesen Stollen ist die zentrale Kaverne begehbar, so daß die Versorgungsleitungen von den jeweiligen Gasturbomaschinen getrennt werden können.

Um das Gehäuse der Gasturbomaschinen von dem in den Turbinenstollen anstehenden hohen Druck zu entlasten, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, alle Maschinengehäuse innen und außen mit dem gleichen hohen Druck zu beaufschlagen.

Jede Gasturbomaschine kann als komplette Einheit in den zugehörigen Turbinenstollen eingeschoben werden. Um den Ein- und Ausbau zu erleichtern, sind in jedem Turbinenstollen Schienen verlegt, auf denen jeweils Rollenfahrwerke laufen können. Jede Gasturbomaschine ist mit mindestens einem solchen Rollenfahrwerk ausgerüstet und wird auf diesem in den zugehörigen Turbinenstollen eingebracht.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Kernreaktoranlage mit drei gleichen, parallelgeschalteten und symmetrisch angeordneten Wärmenutzungskreisläufen (Loops) dargestellt, bei

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denen die Gasturbomaschinen in sternförmig angeordneten und in der vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters zusammenstoßenden Turbinenstollen installiert sind. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die gesamte Anlage, der einen Kreissektor von 120 ausschneidet,

Fig. 2aoeinen Vertikalschnitt durch einen der Turbinen-¹^* stollen in seiner Längsachse,

Fig. 3a?die Draufsicht auf den diesen Turbinenstollen ¹^" enthaltenden Teil des Spannbetondruckbehälters, von seiner Unterkante aus gesehen,

Fig. 4a?einen Horizontalschnitt durch den Turbinen-

Fi p· 4hi

** stollen nach der Linie IV - IV der Fig. 2,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt nach der Linie V-V der Fig. 2,

Fig. 6 einen Vertikalschnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 2,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt nach der Linie VII - VII der Fig. 2,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt nach der Linie VIII - VIII der Fig. 2,

Fig. 9 einen Horizontalschnitt nach der Linie IX - IX der Fig. 2,

Fig. 10 einen Vertikalschnitt nach der Linie X-X der Fig. 2,

Fig. 11 einen Vertikalschnitt nach der Linie XI - XI der Fig. 2.

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Die Fig. 1 läßt einenzylindrischen Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, in dem in einer zentralen Kaverne 3 ein graphitmoderierter, heliumgekühlter Hochtemperaturreaktor 2 installiert ist. Der Kühlkreislauf umfaßt drei parallelgeschaltete Wärmenutzungskreisläufe,. (Loops), die über dem Reaktor 2 gekoppelt sind. Zu jedem Loop gehören eine aus Turbine und Verdichter bestehende Gasturbomaschine 4, ein Rekuperator und ein Kühler.

Durch drei radiale Austrittsstutzen 5 und ebensoviele radiale Eintrittsstutzen 6 ist der Reaktor 2 mit den drei Loops verbunden. Unterhalb des Bodens des Reaktorkerns befindet sich ein Heißgassammelraum 7 zur Aufnahme des aus dem Kern austretenden erhitzten Gases, über dem Reaktorkern ist ein Kaltgassammelraum 8 vorgesehen, der das aus den Loops zurückströmende Gas aufnimmt, bevor es wieder dem Reaktorkern zugeleitet wird.

Senkrecht unter dem Hochtemperaturreaktor 2 sind drei horizontale Stollen 9 in den Spannbetondruckbehälter 1 gearbeitet, die sternförmig angeordnet sind und an ihrer Stoßstelle in der Mitte des Spannbetondruckbehälters 1 in eine Kaverne 10 einmünden. In jedem der Stollen 9 ist eine einwellige Gasturbine 11 sowie ein Verdichter 12 installiert, der mit der Turbine 11 auf einer gemeinsamen Welle 13 sitzt. Jede Turbine 11 ist mit einem (nicht dargestellten) Generator gekoppelt.

Oberhalb jeder Turbine 11 erstreckt sich ein vertikaler Gasführungspod 14, der direkt an den Turbinenstollen 9 angeschlossen ist. Die drei Gasführungspods 14 liegen symmetrisch auf einem Teilkreis um die vertikale Mittelachse des Spannbetondruckbehälters 1. In diesen Pods sind drei Heißgasführungen 15 verlegt, die je einen der Reaktoraustrittsstutzen 5 mit je einer der Gasturbinen 11 verbinden.

Auf einem weiteren Teilkreis um die Druckbehälterachse sind sechs vertikale Pods 16 symmetrisch angeordnet, in denen die wärmetauschen-

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den Apparate - Rekuperatoren und Kühler (nicht dargestellt)-untergebracht sind. Jedem der drei Loops sind zwei Pods 16 zugeordnet, von denen der eine einen Rekuperator und der andere einen Kühler enthält. Diese beiden Pods liegen jeweils symmetrisch zu einem der Turbinenstollen 9 und sind in ihrem oberen Teil durch einen horizontalen Stollen 17 verbunden, der der Gasführung vom Rekuperator zum Kühler jedes Loops dient. Eine weitere Gasleitung 18 verbindet jede Turbine 11 mit dem Rekuperator des gleichen Loops. Die Verbindung vom Kühler zum Verdichter 12 jedes Loops wird durch eine Gasleitung 19 hergestellt, die in den weiteren Figuren zu sehen ist.

Von den Verdichtern 12 zu den Rekuperatoren der drei Loops wird das kalte Gas zunächst durch die Gasführungspods 14 geleitet, wobei es außen an den Heißgasführungen 15 entlangströmt, die als koaxiale Gasführungen ausgebildet sind. Sodann gelangt das Gas jeweils durch eine horizontale Verbindungsleitung 20 in diejenigen Pods 16, in denen die Rekuperatoren installiert sind. Die Rückführung des wieder erwärmten Gases von den Rekuperatoren zu den Reaktoreintrittsstutzen 6 erfolgt jeweils mittels einer Gasleitung 21, die zunächst schräg nach oben verläuft und dann als koaxiale Leitung in dem vertikalen Gasführungspod 14 des betreffenden Loops verlegt ist.

Die koaxialen Gasführungen sind - wie auch alle anderen Ausnehmungen im Spannbetondruckbehälter 1 - von gasdichten Stahllinern umgeben, die mit einem Wärmeschutz versehen sind und mit Wasser gekühlt werden. Im Bereich der koaxialen Gasführungen in den vertikalen Gasführungspods 14 treten an den Linern nur geringe Temperaturbelastungen auf, da heiße Gasströme jeweils von kälteren Gasströmen umgeben sind.

In den Figuren 2a und 2b ist einer der drei Turbinenstollen 9 in größerem Maßstab im Vertikalschnitt dargestellt, der - wie bereits beschrieben - in eine zentrale Kaverne 10 einmündet. Der Ausgang

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des Turbinenstollens 9 ist durch einen Spannbetonstopfen 22 abgeschlossen, und der gesamte Stollen ist mit einem metallischen Liner 23 ausgekleidet. In dem Turbinenstollen 9 ist eine der drei Gasturbomaschinen 4 angeordnet, wobei die Turbine 10 mit dem Wellenanschluß für den (nicht dargestellten) Generator zum Ausgang des Stollens 9 hin liegt, während der Verdichter 12 sich in der Mitte des Spannbetondruckbehälters 1 befindet. In dem Spannbetonstopfen 22 ist eine Wellendurchführuig 24 vorgesehen, die die Turbine 10 über eine Zwischenwelle 25 mit dem Generator verbindet. Zur Abstützung der Gasturbomaschine 4 dient eine an dem Spannbetonstopfen 22 befestigte axiale Stützglocke 26; der Ort der Befestigung dieser Stützglocke an dem Spannbetonstopfen 22 bildet einen axialen Fixpunkt 27 für die Gasturbomaschine 4.

Die gesamte Gasturbomaschine 4 ruht auf zwei weiteren Abstützungen 28, von denen die eine die Turbine 11 und die andere den Verdichter 12 trägt. Durch diese Abstützungen wird der Basisdruck der Gasturbomaschine 4 auf den Spannbetondruckbehälter 1 übertragen. Die Fig. 10 gibt eine detaillierte Darstellung der turbinenseitigen Abstützung 28. Beide Abstützungen 28 sind so ausgestaltet, daß die Gasturbomaschine 4 mittels Fernbedienung aus ihrer Verankerung gelöst werden kann. Die für diesen Zweck bestimmten Werkzeuge werden von außen hydraulisch oder mechanisch betätigt, wozu für jede Abstützung 28 zwei Durchführungen 29 in dem Spannbetondruckbehälter 1 vorgesehen sind.

Zur Lagerung der Gasturbomaschine 4 ist im inneren Bereich des Turbinenstollens 9 ein Axiallager 30 für den Verdichter 12 angeordnet, der außerdem noch durch ein Radiallager 31 abgestützt wird. Ein weiteres Lager 32 ist für die Turbine 11 bestimmt. Alle Lager können ausgebaut werden, ohne daß vorher die Gasturbomaschine demontiert werden muß. Für die Zugänglichkeit des Lagers 32 sorgt ein Zugangsstollen 33, der mit einem Deckel 34 verschlossen ist (siehe auch Fig. 11). Die beiden Lager 30 und 31 am Verdichter sind über einen Zugangsstollen 35, der von der Spannbetondruckbe-

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hälter-Unterkante her in die zentrale Kaverne 10 eintritt, sowie über einen Einstiegsschacht 36 begehbar. Der Zugangsstollen 35 ist mit zwei Deckeln 37, 38 verschlossen (s. Fig. 5). In der zentralen Kaverne 10 befindet sich eine Zwischenbühne 39 für die Montage, und Demontage der drei Gasturbomaschinen 4 sowie der zugehörigen Lager. Der Eintritt zu den drei Turbinenstollen 9 ist jeweils mit einem Abschlußdeckel 40 verschlossen, in dem sich eine Einstiegsöffnung 41 sowie der Zugang zu dem Einstiegsschacht 36 befindet. Alle Zugangsstollen sind mit metallischen Linern 42 ausgekleidet; ebenso weist die zentrale Kaverne 10 eine Liner-Auskleidung 43 auf.

Die zur Versorgung der Gasturbomaschine 4 erforderlichen Leitungen werden von außen durch den Zugangsstollen 35 in die zentrale Kaverne 10 geführt, von der aus sie durch den Einstiegsschacht 36 verlegt sind. Die Anschlüsse für die Gasturbomaschine 4 befinden sich an den außenliegenden Lagerenden, so daß sie von außen zugänglich sind oder abgetrennt werden können. Als Beispiel ist in den Figuren 2a/b, 5 und 6 die Versorgungsleitung 44 gezeigt, Aus der Fig. 6, die einen Schnitt durch den Abschlußdeckel 40 darstellt, ist ferner die radiale Fixierung 45 des Gehäuses 46 der Gasturbomaschine 4 zu erkennen, bei der an vier um 90° zueinander versetzten Stellen Elemente des Gehäuses 46 und des Abschlußdeckels 40 miteinander in Eingriff stehen.

Wie aus den Figuren 3a/b, 4a/b und 7 ersichtlich, tritt etwa in Höhe der verdichterseitigen Lager 30, 31 die vom Kühler kommende Gasleitung 19 in den Turbinenstollen 9 ein. Der Liner 47 der Gasleitung 19 ist unmittelbar mit dem Liner 23 des Turbinenstollens 9 verbunden; d.h. sowohl bei dieser Gasleitung als auch bei allen weiteren in den Turbinenstollen 9 eintretenden Gasführungen sind keine Flarischanschlüsse am Gehäuse 46 der Gasturbomaschine 4 vorgesehen. Als weitere Beispiele seien noch die Gasleitung 18, in der das Turbinenabgas zum Rekuperator gelangt (siehe Figuren 2a/b und 11) und der Gasführungspod 14 genannt, in dem koaxial zu der

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Heißgasführung 15 das kalte, wieder verdichtete Gas vom Verdichter 12 zum Rekuperator strömt (siehe Figuren 2a/b und 8). Auch hier sind deren Liner 47 unmittelbar an den Liner 23 des Turbinenstollens 9 angeschlossen.

Die Trennung der einzelnen Gasströme in dem Turbinenstollen 9 voneinander erfolgt mittels zwischen dem Maschinengehäuse 46 und dem Liner 23 des Turbinenstollens 9 angeordneten Umfangsdichtungen 48, die als Steckdichtungen ausgebildet sind, so daß sie den Ausbau der Gasturbomaschine 4 nicht behindern. An dem Maschinengehäuse befindet sich dabei jeweils ein Dichtungsflansch, während der steekbare Teil der Dichtungen 48 an dem Liner 23 vorgesehen ist. In der Fig. 2a/b sind die Umfangsdichtungen zum Abdichten der aus den Gasleitungen 18 und 19 austretenden Gasströme gezeigt. Die der zentralen Kaverne 10 zugewandte Umfangsdichtung 48a an der Gasleitung 19 ist als Kaltgas-Niederdruck-Dichtung ausgelegt, während die weitere Dichtung 48b im Bereich dieser Gasleitung als Kaltgas-Hochdruck-Dichtung ausgeführt ist, da sie die Abdichtung des Verdichtereintritts von dem Verdichteraustritt bewirkt. Aus der Fig. 2a/b ist noch die Ausgestaltung des Maschinengehäuses 46 in diesem Bereich zu erkennen; um die auftretenden Keilquerkräfte auf den Liner 23 zu übertragen, weist das Maschinengehäuse 45 eine Anzahl von Rippen 49 auf. Die Kaltgas-Niederdruck-Dichtung 48a ist durch die Einstiegsöffnung 41 in dem Abschlußdeckel 40 von außerhalb des Spannbetondruckbehälters 1 zugänglich. :

Wie aus den Figuren 2a/b und 7 ersichtlich, ist im Spannbetondruckbehälter 1 ein Schacht 50 vorgesehen, der von unten im Bereich des Verdichtereintritts in den Turbinenstollen 9 einmündet. Auch dieser Schacht ist mit zwei Deckeln 51, 52 abgeschlossen und mit einem Liner 42 ausgekleidet. Im Bereich des Turbinenaustritts mündet ein in gleicher Weise ausgestalteter Schacht 53 in den Turbinenstollen 9, der ebenfalls mit Deckeln (nicht dargestellt) und einem Liner 42 versehen ist. Die beiden Schächte 50 und 53

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stellen Durchführungen für Hebe- und Zentriervorrichtungen dar, die hydraulisch betätigt werden und dazu dienen, einen fernbedienten Ein- und Ausbau der Gasturbomaschine 4 zu ermöglichen. In dem Turbinenstollen 9 ist im Bereich der Eintrittsstellen der beiden Schächte 50 und 53 je ein Auflager 54 für eine der

Hub- und Zentriervorrichtungen vorgesehen.

Wie bereits bei Fig. 1 beschrieben und auch in der Fig. 2a/b zu erkennen, tritt die in dem Gasführungspod 14 verlegte Heißgasführung 15 oberhalb der Turbine 11 in den Turbinenstollen 9 ein. Der Anschluß der Heißgasführung 15 an den Turbineneintrittsstutzen ist als Steckverbindung 55 ausgeführt, so daß die beiden Teile leicht voneinander getrennt werden können. Die Heißgasführung ist in ihrem unteren Bereich verschiebbar ausgebildet derart, daß ein unteres Teilstück 15a teleskopartig in ein oberes Teilstück 15b eingefahren werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Heißgasführung 15 aus dem Turbinenstollen 9 ausfahren, so daß der gesamte Querschnitt des Stollens für den Ein- und Ausbau der Gasturbomaschine 4 zur Verfügung steht. Die Verschiebung der Heißgasführung 15 wird mittels zweier Hubsysteme 56 bewerkstelligt, die unabhängig voneinander arbeiten und in zwei kleinen Kavernen 57 oberhalb des Turbinenstollens 9 installiert sind. Die genaue Lage der Hubsysteme 56 läßt sich den Figuren 8 und 9 entnehmen. Die Betätigung der Hubsysteme 56 erfolgt von außen durch zwei im Spannbetondruckbehälter 1 vorgesehene Durchführungen Eines der dafür bestimmten Antriebssysteme 59 ist in der Fig. teilweise gezeigt. Der Turbinenstollen 9 ist auf dem größten Teil seiner Länge mit Führungsschienen 60 versehen, die parallel zueinander im Bodenbereich verlaufen, wie aus den Figuren 8,10 und 11 zu ersehen ist. Vier Rollenfahrwerke 61, von denen je zwei zusammengehören und ein vorderes und ein hinteres Fahrsystem bilden, sind an der Gasturbomaschine 4 angebracht, mit deren Hilfe die Gasturbomaschine 4 in den Turbinenstollen 9 eingefahren werden kann. Das vordere Fahrwerkspaar befindet sich im Bereich des Verdichters 12.

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L e e r s β i t e

Claims

Patentansprüche

Kernreaktoranlage mit einem Spannbetondruckbehälter, der einen Hochtemperaturreaktor mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zum direkten Antrieb mindestens einer aus Turbine und Verdichter bestehenden Gasturbomaschine, wärmetauschende Apparate sowie Gasführungen zwischen den einzelnen Kreislaufkomponenten enthält, wobei der Hochtemperaturreaktor in einer im Zentrum des Spannbetondruckbehälters befindlichen Kaverne untergebracht ist, die wärmetauschenden Apparate und die Gasführungen in Ausnehmungen in der Spannbetondruckbehälter-Wandung installiert sind und jede Gasturbomaschine in einem horizontal oder vertikal durch den Spannbetondruckbehälter geführten Turbinenstollen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der von dem Hochtemperaturreaktor (2) kommenden Heißgasführungen (15) an die Eintrittsstutzen jeder Gasturbomaschine (4) als Steckverbindung (55) ausgeführt ist; daß die Anschlüsse der übrigen zu jeder Gasturbomaschine (4) gehörenden Gasführungen (18,19) an dem Turbinenstollen (9) liegen und durch Umfangsdichtungen (48) zwischen der Stollenwand und dem Gehäuse (46) der Gasturbomaschine (4) voneinander getrennt sind, die als Steckdichtungen ausgebildet sind; daß alle Verbindungen (28) zwischen einer Gasturbomaschine (4) und dem zugehörigen Turbinenstollen (9) als durch Fernbedienung von außen lösbare Verbindungen ausgeführt sind; daß für jede Gasturbomaschine (4) für ihren Ausbau mittels Manipulatoren durch Schächte (50, 53) von außen bedienbare Hebevorrichtungen vorgesehen sind; daß alle Leitungen (44), die direkt an jeder Gasturboma-

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schine (4) angeschlossen sind und vor Ausbau der Maschine von dieser abgetrennt werden müssen, durch Fernbedienung lösbar bzw. durch besondere Schächte (35,36) im Spannbetondruckbehälter (1) von außen zugänglich sind; daß alle zu einer Gasturbomaschine (4) gehörenden Lager (30,31,32) ausbaubar im Turbinenstollen (9) angeordnet und durch einen Zugangsstollen (33,35) im Spannbetondruckbehälter (1) für Revisionen von außen zugänglich sind.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgasführungen (15) in ihrem unteren, dem Turbineneintritt zugewandten Teil mittels Hubsystemen (56) verschiebbar sind.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2 mit mehreren gleichen, parallelgeschalteten und symmetrisch angeordneten Wärmenutzungskreisläufen (Loops), von denen jeder eine Gasturbomaschine und wärmetauschende Apparate umfaßt, wobei die Gasturbomaschinen je in einem Turbinenstollen installiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenstollen (9) unterhalb der Reaktorkaverne (3) in einer horizontalen Ebene angeordnet sind und symmetrisch zur vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters (1) liegen.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenstollen (9) sternförmig angeordnet sind, wobei der Mittelpunkt des Sterns in der vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters (1) liegt.
5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenstollen (9) bis zur vertikalen Mittelachse des Spannbetondruckbehälters fortgeführt und je durch einen Spannbetonstopfen (22) verschlossen sind.

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6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (11) jeder Gasturbomaschine (4) mit dem Wellenanschluß (25) für den zugehörigen Generator zum Ausgang des Turbinenstollen (9) hin liegt und der Verdichte^ (12) zur Mitte des Spannbetondruckbehälters (1) hin angeordnet und durch ein im Turbinenstollen (9) vorhandenes Axiallager 30 abgestützt ist.
7. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Spannbetonstopfen (22) eine Wellendurchführung (24) vorgesehen ist, die der Verbindung von Turbine (11) und Generator dient.
8. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gasturbomaschine (4) an dem zu dem jeweiligen Turbinenstollen (9) gehörigen Spannbetonstopfen (22) eine Abstützung (26) und einen axialen Fixpunkt (27) besitzt.
9. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (44) für jede Gasturbomaschine (4) in der Maschine selbst verlegt sind und Anschlüsse an den außenliegenden Lagerenden besitzen.
10. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stoßstelle der sternförmig angeordneten Turbinenstollen (9) eine zentrale Kaverne (10) vorgesehen ist, die durch einen mit Deckeln (37,38) abgeschlossenen Zugangsstollen (35) begehbar ist.
11. Kernreaktoranlage nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (44) aller Gasturbomaschinen (4) durch die zentrale Kaverne (10) und den Zugangsstollen (35) nach außen geführt werden.

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12. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (46) jeder Gasturbomaschine (4) innen und außen mit dem gleichen hohen Druck belastet ist.
13. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Turbinenstollen (9) Schienen (60) verlegt sind, auf denen Rollenfahrwerke (61) laufen können, und daß jede Gasturbomaschine (4) mit mindestens einem Rollenfahrwerk (61) ausgerüstet ist.

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