DE2942013C2

DE2942013C2 - Verfahren und Anordnung zur Regelung eines Siedewasserreaktors

Info

Publication number: DE2942013C2
Application number: DE2942013A
Authority: DE
Inventors: Masajuki Izumi; Renzo Hitachi Takeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-10-18
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1984-10-18
Also published as: SE500393C2; US4400343A; DE2942013A1; SE7908615L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung eines Siedewasserreaktors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2; vgl. »Atom und Strom« 17 (1971) 173 192.

Bei bekannten Siedewasserreaktoren wird eine Turbine mil dem im Reaktor-Druckbehäller erzeugten Dampf gespeist. Mit der Turbine ist ein Generator gekuppelt. Der Rcaklor-Druckhchältcr enthüll einen Kern, der mit einer

*> Anzahl von Brennsloffanordnungcn beladen ist. Das Kühlwasser v/ird von unten in den Kern . ngespeist und kühlt, während es im Kerr, nach oben strömt, die BrcnnslofTsläbc ir. den Brcnnstoflanordnungcn. so daß es erhitzt und in Dampf umgewandelt wird. Dieser Dampf wird aus dem Reakior-Druckbchältcr über einen Wasserabscheider und Trockner im oberen Teil des Rcaktor-Druekbchältcr in die Turbine eingespeist. Nach Passage der Turbine gelangt der Dampf in einen Kondensator. Das kondensierte Wasser wird mit einem Speisewassererhitzer durch von der Turbine abgezweigten Dampf erhitzt und über eine Strahlpumpe in den Rcitklor-Druckbchällcr und zurück zum Reaktorkern geleitet.

Kernreaktoren sind im allgemeinen so ausgelegt, daß sieh eine gleichmäßige Leisiungsvcrlcilung im Kern ergibt, um die Brennstoffsta'be intakt zu hallen. Bei den bisher üblichen Siedewasserreaktor-Kraftwerken führt ein Teillast-Betrieb, beispielsweise beim Start, wenn Durchsatz und Leistung gering sind, zu '•iner stärkeren Unterkühlung um

«ι Kerneinlaß als beim Nennbetrieb, was Leistungsspitzen im unter:n Teil des Kerns ergibt.

So weist der aus der Zeitschrift »Atom und Strom«. 17 (1971) Seiten 173 192 bekannte Siedewasserreaktor zum einen eine Reaktor-Druekregeliingaul. bei der mittels eines Detektors der Druck im Rcaklorbehältcr gemessen wird. Andererseits ist eine Leistungsregelung vorgesehen, hei der mittels Detektoren der Dumpfsirom zur Turbine und der Kühlmittelstrom durch den Reaktorkern gemessen wird.

μ Eine andere Regelung für einen l.astfolgchctrich eines Siedewasserreaktors ist auch aus der DE-OS 2753fi73 bekannt, bei der zur Konstanthaltung des Drucks in dein !'rimärdampfstroiTi vom Reaktor zur Turbine bei einem raschen Lastanslicg die Skundärdampfsiröme reduziert werden. Dabei kann ein solcher Sekundardampfstrom beispielsweise zur Aufwämiung des Speisewasser in einem Speisewassererhitzer dienen.

Diese bekannten Regeleinrichtungen weisen aber den Nachteil aul', dall sie bei Teillastbeirieb des Siedewasserreakors zu Leistungsspitzen führen können. Aul" der anderen Seile ist es bekannt, daß die spezifische lineare Wärmeleistung (thermische Leistung je Einheitslänge des Brennstabes) einen gewissen Maximalwert nicht jbersteigen dart", um die Brennstäbe nicht zu heschädigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Regelung eines > Siedewasserreaktors vorzuschlagen, mit denen die Enthalpie des Kühlwassers am Kerneinlaß auch bei unterschiedli- :her Leistungsabgabe des Siedewasserreaktors auf einen vorgegebenen Wert gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Maßnahmen sowie hinsichtlich der Anordnung durch die im Palentanspruch 2 beschriebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weilerbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 7.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das gewünschte Verhalten der Enthalpie des Kühlwassers am Reaktorkerneinlaß erzielt, wodurch die axiale Leistungsverieilung im Kern auch bei Teillastbetrieb, beispielsweise während des Starts, keine überhöhten Leistungsspitzen aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert und dabei mit dem aus den vorliegenden Fi g. 1 bis 5 entnehmbaren Verhalten eines aus der DE-OS 2702077 bekannten, herkömmlichen Siedewasserreaktors verglichen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kennliniendiagramm mit der Darstellung des Vorgehens bei der Erhöhung der Reaktorleistung beim Start, wobei die Reaktorleistung in Abhängigkeit vom Kühlwasserstrom im Kern aufgetragen ist,

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm mit der Darstellung der Abhängigkeit der Unterkühlung des Kühlwassers am ;n Kcrnciiiiaß vorn Kühlwassersirorn durch der. Kern,

Fig. 3 ein Kcnnliniendiagramm mit der Darstr-'lun» der axialen relativen Leistungsverteilung im Kern oei einer herkömmlichen Regelanordnung für Siedewasserreaktoren.

Fig. 4 im -Diagramm die axiale Verteilung des Dampfblasenanieils im Kern bei einer herkömmlichen Regelanordnung,

Fig. 5 im Diagramm die Abhängigkeit der Leistungsspitzen und der Leistung des gleichen Reaktors von der Enthalpie des Kühlwassers am Kerneinlaß,

Fig. 6 im Diagramm die Abhängigkeit der axialen relativen Leistungsverteilung im Kern bei einer erfindungsgemäßen Regelanordnung für Siedewasserreaktoren.

Fig. 7 ein Kennliniendiagramm mit der Darstellung der axialen Dampfblasenanteilsverteilung im Kern bei jo Anwendung derselben erfindungsgemäßen Regelanordnung.

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Siedewasserreaktor-Kraftwerks, bei dem eine erste, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung angewendet wird.

Fig. 9 die detaillierte Darstellung der Speisewasserregelung für die Anordnung der Fig. 8,

Fig. 10 das Schaltbild der Operationseinrichtung der Fig. 9,

Fig. 11 im Diagramm die Abhängigkeit des relativen Kühlwasserstroms im Reaktorkern und der relativen Reaktorleistung vom Zeitablauf nach dem Reaktorstart,

Fig. 12 eine schematische Darstellung zur Krläutcrung des Wärmeausgleichs des Speisewassererhitzers der Fig. 8.

Fig. 13 das Blockschallbild eines Siedewasserreaktor-Kraftwerks, bei dem eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemaßen Regelanordnung angewendet wird. ,«,

Fig. 14 das Schaltbild der Speiscwasser-Tempcraturregelcinrich¹ jng der Fig. 13. und

Fig. 15 das Schallbild der Ventilregelung de·· Fig. 14.

Im folgenden werden zuerst das Anfahrverhallen und die Kennlinien eines nach einem bekannten Verfahren geregelten Siedewasserreaktors erläutert.

Zunächst sei eine Untersuchung der Änderung der Reaktorleistung beim Start des Siedewasserreaktors anhand Fig. 1 erläutert. Wenn die Regelstäbe ajs dem Kern bei auf 20% konstant gehaltenem Kühlwasserstrom über die Pumpe zurückgezogen werden, beginnt die Reaktorlcistung vom Punkt A\ an zu steigen. Dabei erhöht sich der Kühlwasserstrom im Kern, weil wegen der steigenden Temperatur des Kerns ein interner Kreislauf gebildet wird, der nicht über die Pumpe verläuft. Erreicht die Reaktorleislung den Punkt Ai, so werden die Rcgelstäbe nicht weiter zurückgezogen. Der Punkt Ai repräsentiert eine Reaktorlcistung, bei der die maximale spezifische lineare Wärmeerzeugung der in den Kern eingegebenen Brennstäbe einen Wert von 0.26 kW/cm erreicht. Wird die Reaktorleistung durch weiteres Rückziehen der Regeistäbe über den Punkt Ai hinaus erhöht, so steigt die Gefahr, daß die Brennstäbe zerstört oder beschädigt werden. Nach Unterbrechung des Rückziehens der Regelstäbe wird der Kühlwasserstrom im Kern erhöht, so daß die Reaktorleistung längs der Linie Ai As ansteigt. Dieser Anstieg der P.eaklorleistung vom Punkt Ai nach As erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als eine kritische Leistungsanstiegsgeschwindigkeit, bei der die Brenrisläbc zerstört werden. Wenn die Reaktorleistung den Punkt A3 erreicht, wird der Kühlwas.scrstrom vermindert. Die Reaktorleistung nimmt auf den Punkt A* ab, weil in den Brennstäben Xenon erzeugt wird. Bei Gegenwart von Xenon werden die Regelstäbe weiter zurückgezogen, so daß sich die Reaktorleistung von Aa. nach A₂ erhöht. F.rreiehl die Reaktorleistung den Puiikt Ai. so werden die Regelstäbe nicht weiter zurückgezogen. Die Reaklorleistung steigt nachfolgend unter Vernichtung des Xenon allmählich an. Die _N, Reaktorleistung wird unter Erhöhung des Kühlwasserstroms bis zum Punkt A> erhöht. Danach werden die Sehn¹ te der Verminderung des Kühlwasserstroms. des Rückziehens der Regclsläbe. Unterbrechung des Rückziehens der Regelstäbe, Erhöhen des Kühlwasscrstroms. wiederholt. Im Ergebnis ändert sich die Reaktorleistung über die Punkte A·, - A₆ A₂ A^ An Ai A», bis beim Punkt A; schließlich 100% der Nennleistung erreicht sind.

Bei dem Siedewasserreaktor, dessen Leistung nach dem vorstehend beschriebener. Verfahren von 0 auf 100% ,,j gesteigert ist. unterscheiden sich die Betriebsbedingungen bd einer Reaktorlcistung von beispielsweise 100% von denen bei Teillast von beispielsweise 67.4%. was zu unterschiedlichen Strömen oder Durchsätzen, Enthalpie und Drücken im Kühlmittelkreislauf führt. Die folgende Tabelle zeigt die Werte bei Nenn- und Teillast eines

Siedewasserreaktors mit einer Leistungsdichte von 50 kW/1. Bei Teillast, beispielsweise beim Start (Durchsat/ und Leistung gering), wird die Unterkühlung des Kühlwassers am Kcrneinlaß (im folgenden kurz als Unterkühlung bezeichnet), wegen des Wärmcglciehgcwiehts gegenüber der bei Nennlast erhöht, so duli eine Leistungsspitze im unteren Teil des Kerns entsteht. Gemäß Tabelle 1 ist. wenn die Unterkühlung am Kerneinlaß 47 kJ/kg bei Nennlast beträgt, die Unterkühlung am Kerneinlaß bei Teilleistung von 67.4%. bei der der Strom am Kern 40"ί. beträgt (Punkt flin Fig. I). gleich lOOkJ/kg.

Tabelle I

Bezeichnung	Nennlast	!alias!
Reaklorlcistung (%)	100	67.4
Kühlwasserstrom im Kern (%)	100	40
Kühlwasscrstrom im Kern (///;)	35600	14240
Enthalpie des Kühlwassers
am Kerncinlaß (kJ/kg)	1226	1156
Unterkühlung des Kühlwassers*
am Kerneinlaß (kJ/kg)	47	100
Haubendruck (bar)	70.3	67,6
Enthalpie des gesättigten
Dampfes (kJ/kg)	1273	1256
Enthalpie des Speisewassers (kJ/kg)	925	800
Speisewasserstrom (Ilh)**	4650	3130

·,, Kühlwasscrstrom Η'₍·*» für den

Regelstabantrieb (ι/Λ)*· 20 20

Damplstrom lV_s,;\i UIh)** 4670 3150

* entspricht der Mnlhalpic des gesättigten Dumpfes ab/ügliih der Mnlhalpic _w des Kühlwassers

Die Abhängigkeit der Unterkühlung vom Kühlwasserstrom im Kern wird kurz anhand Fig. 2 erläutert. In dem Abschnitt zwischen den Punkten C und D steigt die Rcaklorleislung wegen des Rückziehens der Regelstäbc. im

^l> Abschnitt zwischen den Punkten D und £ steigt sie wegen des erhöhten Kühlwasserstroms im Reaktorkern. Durch die Erhöhung; des Kühlwasserstroms und die damit einhergehende Erhöhung der Rcaklorleislung wird die Unterkühlung, am Kerneinlaß vermindert.

Fig. 3 und 4 zeigen die axiale Leistungsverteilung bzw. die Dampfblascnanteilsverteilung bei Nennleistung bzw. Teillast. In den Fig. 3 und 4 ist auf der Abszisse die axiale Stellung (die Zahlen 0 und 24 bedeuten das untere bzw.

■»> obere Ende des Kerns) und auf der Ordinate die relative Leistung (Fig. 3) bzw. der Dampfblasenanteil (Fig. 4) aufgetragen. Die Kennlinien I und II in Fig. 3 bedeuten Nennlasl- b<w. Tcillasibctricb. Die Kennlinien 111 und IV in Fig. 4stellen die Dampfblasenanteilc bei Nenn- bzw. Teillast dar. Fig. 3 zeigt, daß bei Nennlast die Leistungsspitze bei 1,63 und bei Teillast bei 1,95 liegt. Die Leistungsspitze bei Teillast ist also um etwa 20% größer als bei Nennlast. Im Teillastbetrieb des Kernreaktors isi die Unterkühlung am Kerneinlaß hoch, so daß der Dampfblasenteil am

■15 oberen Teil des Kerns stärker als bei Nennlast ansteigt, während der Dampfblascnantcil am Siede-Startpunkt bei

Teil- und Ntrnnlastbetrieb des Reaktors im wesentlichen unverändert bleibt. Bei Siedewasserreaktoren wird mit

steigendem Dampfblasenanteil die Reaktorlcislung vermindert. Es nimmt daher nur die Leistung im oberen Teil des

Kerns ab, so daß die Leistungsspitze im unteren Teil des Kerns relativ steigt. Wie bereits erwähnt, beträgt bei dem beschriebenen Reaktor der Grenzwert der linearen spezifischen Wärmelci-

stung für die Brerjistäbe 0.26 kW/cm. Bei Teillastbetrieb (Reaktorleistung von 67,4% und Kühlwasserstrom im Y an 40%) beträgt die lineare spezifische Wärmeleistung bei einer Leistungsspitze von 1,95 im unleren Teil des Kerns 0,27 kW/cm, das heißt, der Grenzwert für das Rückziehen der Regclstäbe ist überschritten, wodurch die Erhöhung der Reaktorleistung auf den Nennwert kompliziert wird. Infolgedessen nimmt die Erhöhung der Reaktorleistung mehr Zeit in Anspruch, so daß die Ausnutzung des Siedewasserreaktors schlecht ist.

Es wurde mit verschiedenen Maßnahmen versucht, die Leistungsspitzen im unteren Teil des Kerns bei Teillast

während des Reaktorstarts zu vermindern. Dabei wurde festgestellt, daß durch Regelung der Enthalpie des

Kühlwassers am Kerneinlaß, das heißt der Unterkühlung am Kerncinlaß. eine flache axiale Leistungsverteilung auch

bei Teülastbetrieb des Reaktors erzielt werden kann.

Fig. 5 zeigt die Änderung der Reaktorleistung und der Leistungsspitze entsprechend der Enthalpieänderung am

Kerneinlaß bei Teillast (40% Kühlwasscrstrom im Kern) eines Siedewasserreaktor-Kraftwerks mit einer Leistungsdichte von 50 kW/1. Im Diagramm der Fig. 5 ist auf der Abszisse die Enthalpie am Kerneinlaß und auf der Ordinate die Leistungsspitze und Reaktorleistung (%) aufgetragen. Die Kennlinien V und VI stellen die Leistungsspitze bzw. die Reaktorleistung dar. Die Enthalpie am Kerneinlaß bei Teülastbetrieb des herkömmlichen Siedewasserreaktor-Kraftwerks beträgt 1156 kJ/kg. Mit Erhöhung der Enthalpie am Kerneinlaß nimmt die Unterkühlung am Kerncinlaß

h5 ab, so daß sich der Siedestartpunkt zum unteren Ende des Kerns verschiebt und damit der Uampfbiasenanteii im unteren Teil des Kerns stark zunimmt. Der Dampfblasenantcil im oberen Teil des Kerns ändert sich jedoch nur geringfügig. Demzufolge wird die spezifische Wärmeleistung im unteren Teil des Kerns und damit die Leistungsspitze oder -erhöhung bei Teillaslbetrieb des Reaktors vermindert. Mit steigender Enthalpie am Kerneinlaß nimmt der

miniere üampfblascnanleil im Kern zu, wodurch die Rcaktorlcislung vermindert wird. Betrügt die Enthalpie am kerncinlaü bei Teillastbctrieb ebenso wie bei Ncnnleistungsbetrieb 1226 kJ/kg. so beträgt die Leistungsspitze 1.62 und die Reaktorleist'ing 49,1%. Somit verringert sich bei Teillastbetrieb die Leistungsspitze auf 83% und die Reaklorleislungauf 73% des bei herkömmlichen Siedewasserreaktor-Kraftwerken jeweils erzielbaren Wertes, so daß die Leistungsspitze last ebenso groß ist wie bei Nennlastbetrieb. Dabei beträgt die lineare spezifische Wärmeleistung 0.19 kW/cm, das heiül etwa 71% des zuvor erzielten Wertes.

Kig. 6 '"igt einen Vergleich der Leisluiigsverteilung bei Nenn- und bei Teillaslbetrieh (40% Kühlwusserstrom im Kern) für eine unveränderte Regelstabstellung und die gleiche Enthalpie am Kerncinlaü (1226 kJ/kg). Auf der Abszisse des Diagramms ist die axiale Stellung (0 und 24 entsprechen dem unteren bzw. oberen Linde des Kerns), auf der Ordinate die relative Leistung aufgetragen. Die Kennlinien VIl und VIII bezeichnen die relative Leistung bei Nenn- bzw. Teillastbetrieb. Das Diagramm der Fig. 6 zeigt, daß die Leistungsverteilung für beide Kurven gut übereinstimmt.

Fig. 7 zeigt einen Vergleich des Dampfhlasenanleils. wobei auf der Ordinate der Dampfblasenanteil aufgetragen ist. Die Kennlinien IX und X zeigen den Dampfblasenanlcil bei Nenn- bzw. Teillastbetricb des Reaktors bei den gleichen Bedingungen wie in Kig. 5. Wie ersichtlich, ist im unteren Teil des Kerns in der Nähe des Siedestartpunktes bei Tcillastbclricb des Reaktors der Dampfblasenanleil um etwa 15% höher als bei Ncnnleistungsbetrieb des Reaktors. Im oberen Teil des Kerns ist der Dampfblasenanteil bei Tcillastbctrieb um etwa 5% erhöht. Bei Teillastbetrieb P.acht diese Verteilung des Dampfblascnanteils die Lcislungsvcrtciluni; ab.

Die Enthalpie am Kerneinlaß kann daher unter Berücksichtigung des Warmegleichgewichts des Siedewasserreaktors nach folgender Gleichung bestimmt werden:

darin sind:

His die Enthalpie am Kerneinlaß in J/kg,

H₁ die Enthalpie des gesättigten Dampfes in J/kg.

W.siM der der Turbine zugeführte Dampfstrom in t/h.

W₁ ]ct Kühlwasserslrom im Kern in t/h. .m

W,„ die Enthalpie des Speisewassers, das heißt des dem Rcaktordruekbehälter zugeführten Kühlwassers in J/kg.

Angesichts des Wärmeglei'.-hgewichts des Siedewasserreaktors müßte Gleichung (1) streng genommen das Dampf-Mitleitungsverhältnis*, die vom Regelstabantrieb zugeführic Wärmemenge, die im Reinigungssystem verlorene Wärmemenge, die von der Rczirkulalionspumpe zugeführtc Wärmemenge und die über die Wand des Reaktor- .'5 Druckbehälters entweichende Wärmemenge enthalten. Diese Werte sind jedoch vernachlässigbar klein. Die Enthalpie des gesättigten Dampfes hängt ab vom Haubendruck des Reaktor-Druckbehälters, der Dampfstrom von der Reaktorleistung. Der Kühlwasserslrom im Kern kann zur Änderung der Reaktorleistung von Hand geändert werden. Zur Regelung der Enthalpie am Kerneinlaß wird daher die Speisewasserenthalpie geregelt. Diese ergibt sich aus folgender Gleichung:

V "s/W/ \ Η M Il J

Die Enthalpie des gesättigten Dampfes wird durch Messung des Haubendruckes des Reaktor-Druckbehälters und aus der Dampftafel bestimmt.

Der Dampf, der den Reaktor-Druckbehälter verläßt, wird als Speisewasser dem Druckbehälter des Reaktors zugeführt. Der Kondensator kondensiert den Dampf aus der Turbine, so daß der Auslaßdruck der Turbine vermindert und der thermische Wirkungsgrad der Turbine verbessert wird. Die Temperatur des kondensierten » Wassers am Konden mtorauslaß ist fast gleich der des Wassers zui Dampfkühlung. Daher kann die Enthalpie des Speisewassers (kondensiertes Wasser), das dem Rcaktor-Druckbchällcr über den Speisewassererhitzer vom Kondensator zugeführt wird, nicht durch Regelung des Speisewasserstroms geregelt werden. Vielmehr wird die Enthalpie des Speisewassers durch den Strom des von der Turbine abgeleiteten und dem Speisewassererhitzer zugeführten Dampfes geregelt werden, wodurch die zwischen der Dampfseite und der Speisewasserseite des Speisewassererhitzers ausgetauschte Wärmemenge eingestellt wird. Die Enthalpie des Speisewassers kann nicht direkt gemessen werden. Da das Speisewasser unter hohem Druck stehendes untcrkühltes Wasser ist, dessen spezifische Wärme etwa 1,0 beträgt, kann jedoch die Enthalpie des Speisewassers durch Regelung der Temperatur des Speisewassers geregelt werden, die direkt meßbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand Fig. 8 erläutert, die schematisch eine Regelanordnung für *o einen Siedewasserreaktor zeigt. Der Reaktorkern 1 befindet sich in einem Rcaktor-Druckbehälter 2. Innerhalb des Reaktor-Druckbehälters 2 sind mehrere Strahlpumpen 3 rings um den Kern 1 angeordnet. Das eine Ende einer Rezirkulationsleitung 4 ist mit dem Reaktor-Druckbehälter 2 verbunden, während das andere Ende über den Reaktor-Druckbehälter 2 der Säugöffnung der Strahlpumpen 3 gegenüberliegend angeordnet ist. In der Rezirkulationsleitung 4 befindet sich eine Rezirkulationspumpe 5. Druckbehälter 2 und Turbine 7 sind über ein Hauptdampfrohr 6 miteinander verbunden. Ein Kondensator 8 ist mit der Dampfauslaßöffnung der Turbine 7

• Verhältnis der dem Dampfseparalor entnommenen Wassermenge zur zugeführten Naßdampfmenge

verbunden. Eine mit dem Kondensator 8 verbundene Spciscwasscrlcilung I2isi über eine Entsalzungsanlage^ einen Speisewassererhitzer 10 und eine Speisewasserpumpe 11 an einen im Rcakior-Druckbchälier 2 angeordneten Speisewassersprinkler 13 angeschlossen Ein mit der Turbine 7 verbundenes Abzapfrohr 38 ist über ein Durchsatz-Einstellventil39mit dem Speisewassererhitzer 10 verbunden. P.ine AuslaiMciluiij!40 verbindet den Speisewassercrhil-

^ zer 10 mit dem Kondensator 8. Weiter ist eine Speisewasser-! '.nihalpicregeleinrichtung 14 vorgesehen, deren Aufbau in Fig. 9 im einzelnen gezeigt ist. Diese Einrichtung 14 enthält eint: Umwandlungscinrichlung 15, einen Operator bzw. eine Sollvw.tbercehnungseinricbtung 16. eine Addierslufe 17 und einen Funktionsgenerator 18.

Wenn die Rczirkulationspumpc 5 angetrieben wird. flicLit das Kühlwasser im Reaktordruckbehiilter 2 über die Rezirkulationsleitung 4 und wird in die Säugöffnung der Strahlpumpe 3 eingespritzt. Das Kühlwasser erreicht über

in die Strahlpumpen 3 eine Stelle unterhalb des Reaktorkerns 1 und strömt in denselben hinein. Während sich das Kühlwasser durch den Reaktorkern 1 nach oben bewegt, kühlt es die lirennstäbe in der im Kern 1 vorgesehenen Brennstoffanordnung und wird in Dampf verwandelt. Der Dampf strömt durch einen nicht gezeigten Dampfseparator und einen ebenfalls nicht gezeigten Trockner sowie über das Hauptdampfrohr 6 in die Turbine 7. Der aus der Turbine 7 abgeführte Dampf wird durch den Kondensator 8 kondensiert. Das durch die Kondensation verflüssigte

i< Kühlwasser wird über die Speisewasserlcitung 12 in dieser Reihenfolge durch die Entsalzungsanlage 9. den Speisewassererhitzer 10 und die Speisewasserpumpe 11 geleitet und aus dem Spcisewassersprinkler 13 in den Reaktor-Druckbehältcr 2 geleitet. Der von der Turbine 7 abgezweigte Dampf wird über das Abzapfrohr 38 dem Speisewassererhitzer 10 zugeleitet. Das aus der Spcisewasserleitunj! 12 in den Speisewassererhitzer 10 strömende Wasser 'Speisewasser* wird durch der. ab"ez'.vei"!en D;!!i!*;!'srhi!?i N-ich der irh.ii/üri" des S^iseivassirs wird der

:ii Dampf in Wasser umgewandelt und über die Ablaßleitung 40 dem Kondensator 8 zugeführt.

Im folgenden wird die Regelung des Siedewasseneaktors unter Ausnutzung der Speisewasser-Enthalpicregeleinrichtung 14 erläutert. Beim Start des Reaktors wird die Rezirkulalionspumpe 5 angelrieben und. wie erwähnt, das Kühlwasser dem Kern 1 zugeführt. Der Kühlwasserstromim Kern I Ά-ird auf 20" η eingestellt. Die Regelstäbe werden nun aus dem Kern 1 zurückgezogen, so daß sich die Reakiorleisiung erhöht. Es wird nun ein Betriebszustand

:5 betrachtet, bei dem die Rcaktorleistung 49.1 % und der Kühlwassers'.rom im Kern ! 40% betrüg!. Der Haubendruck Pk im Reaktor-Druckbehälter 2 wird durch ein Druckluftgerät 24 gemessen. Das von dem Druckmeßgerät 24 erzeugte Signal wird der Uniwandlungseinrichtung 15 zugeführt und dort in die Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes umgewandelt. Bei der Umwandlung des Haubendruckes P_R in die Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes wird von der Dampftafel Gebrauch gemacht. Liegt der Haubendruck /'„ im Bereich /wischen 58,83 und 73.55 bar, so

mi haben Haubendruck P_K und Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes die folgende Beziehung:

Hf^ 1234.27 + 5.208 (/»„-63.74) [k.l/kg] (3)

Bei diesem Ausführungsbeispicl wird der Haubendruck /'« durch die Umwandlungseinrichtung 15 auf der Basis

." der Gleichung (3) in die Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes umgewandelt. Die Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes wird dem Operator 16, der eine Sollwerlbcrechnungseinrichung darstellt, zugeführt. Der Kühlwasscrstrom Wr- in den Reaktorkern 1 wird aus dem vom Strömunesmcßgcrät 25 gemessenen Durchsatz W\ des Kühlwassers gemessen; das St'.ömungsmeßgcrät 25 ist auf den Strahlpumpen 3 befestigt. Sind η (n= 1. 2. ...) Strahlpumpen 3 vorgesehen, so wird der Kühlwasserstrom W₁- zu η Wi bestimmt. D;»s dem Kühlwasserdurchsatz W\ entsprechende Signal wird einer Multiplizierstufe 26 zugeführt, die ihn in den Kühlwasserdurchsatz W₁ ( = nW,) umwandelt. Das dem Kühlwasserdurchsatz W₁-entsprechende Signal wird dem Operator bzw. der Sollwertberechnungseinric^vtung 16 zugeführt. Der der Turbine 7 zugeführte Dampfstrom W_sn, wird durch ein Strömungsmeßgcrät 32, das auf der Hauptdampfleitung 6 befestigt ist, gemessen und dem Operator 16 7ugeführt. Die Enthalpie //_/v am Kerneinlaß, die durch die Einstelleinrichtung 19 vorbestimmt wird, wird ebenfalls dem Operator 16 zugeführt. Die vorbestimmte Enthalpie H,s am Kerneinlaß ist stets konstant. Der Operator 16 bestimmt die Speisewasscrcnthalpie ///„. auf der Basis der Gleichung (2) unter Ausnutzung der Werte der Enthalpie H₁ des gesättigten Dampfes, des Kühlwasserstroms Wc, des Dampfstroms W _sli, und der Enthalpie //;,\ am Kerneinlaß. Diese Operation wird anhand Fig. 10 näher erläutert.
Die Teilerstufe 20 erzeugt aus den ihr zugeführten Signalen W_sthl und W₍ das Verhältnis W<7 Wsr.w. das einer

so Multiplizierstufe 21 zugeführt wird, die ihrerseits das Produkt H₁ ■ (WV/W'st.k) aus dem ihr zusätzlich zugeführten Signal ///erzeugt. Das Ausgangssignal der Mulliplizierslufc 21 und das Signal H_t werden der Addierstufe 23 zugeführt, die das Signal H₁-(X-W₁-I W_srst) erzeugt. Das Ausgangssignal der Addierstufe 23 wird der Addierstufe 27 zugeführt. Der Multiplizierstufe 24 wird das Signal H_ls und das Ausgangssignal WV/ ^H'.v7 «der Tcilstufe 20 zugeführt, die das Produkt H Is(W₁-I W_STM) erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird der Addierstufe 27 zugeführt, die das Signal Hf_x= Hf(\ - W_c!Wstm)+ Hi.v( W_clWsr_M) erzeugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die durch die Einstelleinrichtung 19 am Kerneinlaß vorgegebene Enthalpie //;._v= 1226,73 kJ/kp. Das Ausgangssignal H₁, der Addierstufe 27 ist somit Hf(\- Wd Wp-x,)+\ 226.73(W-VZWsT.,,). Das Signal H_1n wird der Addierstufe 17 zugeführt (Fig. 9). die ferner mit der von einem Thermemeter 35 bestimmten Spciscwasscrcnthalpie W/w.st gespeist wird. Wie erwähnt, ist das Speisewasser unter hohem Druck stehendes untcrkühltcs Wasser mit einer spezifischen Wärme von fast 1.0. Der

«ι Wert der Enthalpie des Speisewassers kann daher als im wesentlichen ebenso groß wie der für die Speiselempcratur 7}„. angenommen werden, obwohl eine gewisse Abweichung von der tatsächlichen Enthalpie besteht. Mit anderen Worten, ist die Speisewassertemperatur gleich 200 C, so beträgt die Spciscwasserenthalpie etwa 200 cal/g = 837,36 kJ/kg. Der genaue Wert der Speisewasscrenthalpie läßt sich erhalten, wenn man die Enthalpie des Speisewassers entsprechend der Spcisewasscrtcmpcratur anhand der Dampfiabelk· bestimmt. Das Thermometer 35 kann jedoch als

as eine Art Dctcktorcinriehlung für die Speiscwassercnthalpic Ujinich let werden, wobei die Umwandlung der von dem Thermometer gemessenen Temperatur T₁, in t'ie Enthalpie ( //,„/.st) des Speisewassers vorzugsweise in einer weiteren Umwandlungseinrichtung 15' vorgenommen werden kann. Die Addierstufe 17 erzeugt ein Signal ΔH_f„{ — Hf*-Hfrisr). das dem Funktionsgenerator 18 zugeführt wird. Dieser erzeugt seinerseits ein ΔΗ_(κ

entsprechendes Aiisg.iiigssigiuil Γ. Der Funktionsgenerator 18 er/cugl ein Signal /um Öffnen des Durchsatz-Linsiellventils 39. wenn . ill,,, posiliv is; und ein Signal /um Schließen ilcs Finsiellventils 39. wenn .Ml_1x ncgaliv ist. Das Ausgangssiunal Γ des lunklionsgeneralors IH wild durch einen Verstärker 28 verstärkt und so auf eine S. lannung erhöht, die ausreicht, den Motor 29 /vir Betätigung des Duivlisatz-Finslellventils 39 zu starten. Ist JW,,, beispielsweise posiliv. so wird der Motor 29 durch i*as Ausgangssigna! des Verstärkers 28 so angetrieben, da(3 das > Einstcllvcntil 39 geöffnet wird. Demzufolge winl die dem Speisewassererhitzer 10 über das Abzapfrohr 38 zugeführte Dampfmenge und damit die Temperatur des vom Speisewassererhitzer IO erhitzten Speisewassers erhöht, so daß die F.nthalpie des Speisewassets ansteigt. Ist Ml₁,, negativ, so winl die öffnungsweite des Durehsat/.-F.ir.stellvcntils 39 und damit die dem Speisewassererhitzer /ugeluhrte Dampfmcnge verringert. Damit nehmen die Temperatur und die Enthalpie des Speisewassers ab. Durch Änderung des Durchsalzes an abgezweigtem Dampf wird die dem u> Speisewasser durch den Dampf zugeführie Wärmemenge eingestellt. Mit abnehmender abgezweigter Dampfmenge wird auch die dem Speisewasser durch den dem Speisewassererhitzer 10 zugeführten Dampf zugeführte Wärmemenge verringert. Auf diese Weise wird die F.nthalpie des Spcisewjsscrs eingestellt, so daß am Kerneinlaß eine Enthalpie His von etwa 1226,7.1 kJ/kg erreicht wird. Die Dampfblasenverlcilung im Reaktorkern 1 bei einer Reaktorleistung von 49,1% ist in Fig. 7 durch die Kennlinie X gezeigt, währen«! die Leistungsverteilung des Kerns 1 durch die i< Kennlinie VIII in Fig. 6 wiedergegeben ist.

Bei dieser Ausführungslbrm kann die Leisiungsverleilung auch bei Teillast, beispielsweise beim Reaktorstart, abgeflacht werden, wodurch die lineare spezifische Wärmeleistung auf etwa 0.19 kW/cm verringert wird. Dies ermöglicht eine beträchtliche Erhöhung der l.eitiiinp-u.in^iiegsgcschwip.digksii durch Rückzieher, der Kcgc!s;äbc. Somit kann die Anzahl der Zyklen vermindert werden, die je die Schritte Erhöhen der Leistung durch Erhöhung des :< > Kühlwasscrstro^s. Verringern der Leistung durch Verringern des Kühlwasscrslrom.s und Erhöhen der Leistung auf Punkt Ai durch Rückziehen der Regelstäbe umfassen (Fig. 1). Dies verkürzt unter Schonung der Brennstäbe die zum Start des Reaktors notwendige Zeit. Gleichzeitig wird der Vorgang des Rückzichcns der Rcgelstäbe vereinfacht. Fig. 11 zeigt die zeitliche Änderung des Kühlwasserstroms im Kern I und der Reaktorleistung beim Start (mit einer vorgegebenen Enthalpie am Kerneinlaß von I 226.7.1 kJ/kg) verglichen mit herkömmlichen Verfahren. Auf der ;< Abszisse ist (in Tagen) die seit dem Start des Reaktors vergangene Zeit aufgetragen, während auf der Ordinate die Reaktorleistung (rechts) und der Kühlwasserstrom (links), jeweils in % aufgetragen sind. Die Kennlinien K und L zeigen die Rcaktorlcistung bzw. den Kühlwasserstrom im Kern bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, während die Kennlinien M und N Reaktorlcistung bzw. Kühlwasserstrom im Reaktorkern nach den herkömmlichen Verfahren zeigen. Bei dieser Ausführungsform ist die lineare spezifische Wärmeleistung bei Teillast, wie erwähnt, mi vermindert, so daß die zum Rückziehen der Regclstäbc erforderliche Zeil verglichen mit den bei herkömmlichen Verfahren notwendigen Zeiten vernachlässigbar klein ist. Da bei der betrachteten Ausführungsform ferner die Leistungsverteilung für jeden Betriebszustand konstant ist, kann die spezifische Wärmeleistung durch die Erhöhung des Kühlwassersiroms im Kern so stark erhöht werden, dall bis zum Erreichen der Nennlast nur 2,25 Tage vergehen. Bei herkömmlichen Verfahren sind allein 1,25 Tage zur Leistungserhöhung durch Rückziehen der Regelstäbe und 3,92 Tage zur Leistungserhöhung durch Erhöhung des Kühlwasserstroms im Kern notwendig, so daß bis zum Erreichen der Nennleistung 5,17 Tage vergehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbcispiel wird die Nennlast also innerhalb der Hälfte der beim herkömmlichen Verfahren notwendigen Zeil erreicht, was in starkem Maße zu einer verbesserten Ausnutzung von Siedewasserreaktor-Kraftwerken führt.

Ferner wird durch Anwendung des erfindungsgcmäßcn Regel Verfahrens die Leistungsverteilung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen und damit die Verteilung der Xenon-Konzentration abgeflacht. Dies wiederum trägt zu einem sicheren Betrieb durch Schonung der Brennstäbe auch bei Leistungsänderungen bei, beispielsweise bei der Lastnachrcgclung. Da ferner der Anstieg des mittleren Dampfblasenanteils im Reaktorkern bei geringen' Kühlwasscrstrom hoch ist. nimmt die Reaklorleistung ab, so daß im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren der zulässige Leistungs-Änderungsbereich und damit die Anpassungsfähigkeil der Leistungsregelung erweitert werden kann. Die Funktion der Speiscwasserenthalpicregeleinrichtung die wie eine Spcisewassertemperaturregelung wirkt, kann auch durch einen Rechner übernommen werden.

Im folgenden wird das Wärmegleichgewicht des Speiscwassererhitzers 10 erläutert. F'ig. 12 zeigt schematisch die den Speisewassererhitzer 10 umgebende Anordnung. Der von Turbine 7 abgezapfte Dampf wird über das Anzapfrohr 38 dem Speisewassererhitzer 10 zugeführt. Das Wänncgleichgewicht des Speisewassererhitzers 10 ergibt sich aus folgender Gleichung:

Darin sind:

G_x der abgezapfte Dampfsirom (l/h).

/_t die Enthalpie (kJ/kg) des abgezapften Dampfes,

(„ die Enthalpie (kJ/kg) des Abwassers,

G_w der Speisewasserstrom (t/h).

/ι die Enthalpie (kJ/kg) des Speisewassers am Einlaß des Speisewassererhitzers und μ

/2 die Enthalpie (kJ/kg) des Speisewassers am Auslaß des Speisewassererhitzers.

In Gleichung (4) stellt die rechte Seite die auf der Dampfseite und die linke Seite die auf der Speisewasserseite des Speisewassererhitzers 10 ausgetauschte Wärmemenge dar. Wird diese Gleichung nach der Enthalpie /2 des Speisewassers am Auslaß des Speisewassererhitzers 10 aufgelöst, so ergibt sich: 1,5

■ ■ G₁

Danach steigt die Enthalpie /; des Speiscwjssers am Auslaß des Speiscwasscrerhitzcrs IO mit steigender Menge G_x des abgezapften Dampfes.

Da der Speisewassererhitzer IO des Siedewasserreaktors nicht mit einem Übcrhitzungsabschnitt versehen ist, kann die Enthalpie h des Speisewassers am Auslaß des Speisewasscrerhitzers lö die Sättigungsenthalpie i_x für den Druck P_x im Speisewassererhitzer 10 nicht überschreiten. Berücksichtigt man daher den Druckabfall im Anzapfrohr 38, so ergibt sich für den Druck P, im Speisewassererhitzer 10:

P_x = 0.92 P₁ (6)

ίο Darin ist P_x der Turbinenanzapfdruck. Dieser Turbinen-Anzapl'druck nimmt mit den Turbinenstufen in der Turbine 7 ab. Arbeitet der Reaktor mit einer Leistung von beispielsweise 50%. so beträgt der Turbinenanzapfdruck etwa 29,4 bar, wenn an der ersten Stufe der Hochdruckturbine angezapft wird, und etwa 15,69 bar, wenn an der vierten Stufe angezapft wird. Arbeitet der Reaktor mit Nennlast, so beträgt der Turbinen-Anzapfdruck an der ersten Stufe der Hochdruckturbine etwa 50,99 bar und 25,5 bar an di:r vierten Stufe der Turbine. Die Enthalpie des

!5 gesättigten Dampfes bei verschiedenen Anzapfdrücken ergibt sich aus der folgenden Tabelle 2:

Tabelle 2	F.nihalpic des gesättigten Dampfes (kj/kg)
Druck (bar)	854.11 967.15 1004.83 1147, IX
15.69 25.5 29.4 50.99

Wird unter diesen Bedingungen die Speiscwasserenthalpic derart geregelt, daß die Enthalpie am Einlaß des Reaktorkerns bei Teilleistung ebenso hoch wird wie bei Nennleistung, so wird für eine Rcaktorleistung von 50% eine opeisewasserenthalpie von etwa 962,96 kJ/kg und bei einer Rcaktorleistung von 100% von etwa 921,1 kj/kg erreicht. Soll daher die Speisewasserenthalpie von etwa 962,96 kJ/kg bei Teillast erreicht werden, so muß unter Bcrücksichtiw gung des Druckabfalls auf der Anzapfleitung 38 der Anzapfdruck mehr als 29.4 bar erreichen, oder, mit anderen Worten, es muß von der ersten Stufe der Hochdruckturbinc angezapft werden. Mit steigender Leistung nimmt jedoch der Anzapfdruck an der ersten Stufe zu und erreicht, wie erwähnt, bei Nennleistung etwa 50.99 bar. Wird daher von der ersten Stufe abgezweigt, so unterscheiden sich die Enthalpie des gesättigten Dampfes im Speisewassererhitzer 10 und die Speisewasserenthalpic bei einer Rcaktorleistung von 50% nur geringfügig, während bei einer Reaktorlcistung '5 von 100% die Enthalpie des gesättigten Dampfes im Speisewassererhitzer 10 um etwa 230.27 U/kg höher ist als die Speisewasserenthalpie. Mit anderen Worten, wenn im vorausgehenden Allsführungsbeispiel die Speiscwassertcmperatur(Speisewasserenlhalpie) nur durch die Abzapfung des Dampfes geregell wird, steigt dieTe'mperaturdifTcrcnzin der Anzapfleitung 38 mit steigender Reaktorleisiung. so daß die Temperatur auf der Daniplseitc die Temperatur auf der Speisewasserscitc um etwa 50 C übersteigt. Dies führt zu einer starken Differenz der axialen Tcmpcraturvcrtei-■w lung im Speisewassererhitzer 10, so daß das Wärmeiibertragungsrohr des Spcisewasscrerhilzcrs 10, in dem das Speisewasser fließt, thermischen Spannungen ausgesetzt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die die vorstehend beschriebene Schwierigkeil vermeidet, wird anhand der Figuren 13 bis 15 erläutert. Darin sind gleiche oder ähnliche Elemente mil den gleichen Bczugszcichcn bezeichnet wie beim vorstehend beschriebenen Ausfiihrungsbcispicl. Es wird nur auf die sich vom vorstehenden Ausführungs-

-t* beispicl unterscheidenden Bauelemente eingegangen. Die Turbine hat einen sechssiufigcn Schaufclaufbau. Das Turbinengehäuse mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Stufe (von der Zuströmscite) ist mit An/apfrohren 29. 30. 31 und 33 verbunden, in denen Anzapfventile 34. 36.37 bzw. 40 vorgesehen sind. Diese werden von Motoren 41, 42. 43 bzw. 44 gesteuert. Die Anzapfrohre 29, 30, 31 und 33 sind mit einem zum Speisewassererhitzer 10 führenden Rohr 45 verbunden. Die Speisewasscrcnthalpie-Rcgclcinriehluni! 46, die wie ausgeführt als Spciscwasscr-Tcmpcra-

"<> turregeleinrichtung wirkt, enthält eine Umwandlungseinrichtunj; 15. einen Operator 16. eine Addierstufe 17 und einen Ventilregler 47 (Fig. 14). Wie im vorausgehenden Aiisführungsbcispicl werden die Enthalpie //,des gesättigten Wassers.der Kühlwassersirom W₁-. der Dampl'stmm H'_snl und die vorbesiimmte Enthalpie ///,_vam Kcrncinlaßdcm Operator 16 zugeführt, der das Signal //,„ erzeugt. Die Addierstufe 17 erzeugt das Signal AH,„ ( = H₁. · ///./.sr) »us den ihr zugeführten Werten für die Speiscwasserenthalpic //,„,y, die über die Umwandlungscinrichtung 15 vom

Thermometer 35 erhalten wird, und von H_1n. Die Signale //,„ und AH₁,. werden dem Ventilrcglcr 47 zugeführt.

Komparatorcn 49. 50. 51 und 52 (Fig. 15) im Ventilregler 47 erzeugen auf eine positive Spannung oder eine Spannung mit dem Wert Null ein Au.sgangssignal. Die Vorspannungen <;,, </;. «.» und m folgen untereinander der Beziehung «ι >ui>ii\>tn. Das Ausgangssignal //,„ des Operators 16 und das Ausgangssignal /I//,-.. der Addierstufe 17 werden der Addierstufe 48 im Venlilregler 47 zugeführt. Diese erzeugt ein Ehlhalpicsignal E_n. Ist L_nAiI₁, so

«ι erzeugen die Komparatorcn 49.50,51 und 52 Ausgangssignale. Das Relais Λ wird aktiviert und die Ruhekontakte Ah geöffnet, so daß die Relais B. C und D kein Signal erhallen. Demzufolge wird der an das Relais .·( angeschlossene Moior41 gespeist und das Anzapfvenlil 34 geöffnet. Die An/apl'venlile 42. 43 und 44 bleiben geschlossen. Der von der ersten Stufe der Turbine 7 abgezweigte Dampf wird über die Abzweigleitung 29 dem Speisewassererhitzer zugeführt, wodurch das Speisewasser erhitzt wird. Ist die Rcaklorleislung beim Start des Sicdcwasscrrcaktor-

(o Kraftwerks gering, so ist der Wert von 7",„ gering und der Wert von AH,,, hoch, wodurch sich ein hoher Wert von /·."„ ergibt. Demzufolge ist £„ größer als u\. so daß. wie erwähnt, das Anzapfventil 34 öffnet. Mit steigender Rcaklorleistung steigt die F.nthalpic des gesättigten Dampfes, so daß die Temperatur des durch den Speisewassererhitzer 10 erhitzten Speisewassers ansteigt. Der Wcrl AH,,, und damit der Wert von /·.'„ werden nun vermindert, lsi

ai> E_n Acii, so erzeugt der !Comparator 49 kein Ausgangssignal und das Relais A zieht nicht an. obwohl jeder der Komparatoren 50. 51 und 52 ein Ausgangssignal erzeugt. Auf das Ausgangssignal des (Comparators 50 zieht das Relais B an. so daß der Ruhekontakt B_n öfTnet. Die Relais C und D werden nicht betätigt. Durch Betätigung des Relais B wird der Motor 42 gespeist und damit das Anzaplventil 36 geöffnet. Die Anzapfventile 34,37 und 40 bleiben geschlossen. Der von der zweiten Stufe der Turbine 7 abgezweigte Dampf isird über das Anzapfrohr 30 dem Speisewassererhitzer 10 zugeführt. Mit weiter steigender Reaktorleistung nimmt der Wert E_n weiter ab. Bei O₂>E_n^Qz erzeugen weder die Komparaloren 49 oder 50 ein Ausgangssignal noch werden die Relais A und B betätigt. Obwohl die Komparatorun 51 und 52 Ausgangssignalc ezeugen, öffnet durch Betätigung des Relais C der Ruhekontakt C'/,- Das Relais D wird somit nicht betätigt. Durch Betätigung des Relais C wird der Motor 43 gespeist und damit das Anzapfvenlil 37 geöffnet, während die Anzapfventile 34,36 und 40 geschlossen bleiben. Der von der dritten Stufe der Turbine 7 abgezweigte Dampf wird über das Anzapfrohr 31 dem Speisewassererhitzer 10 zugeführt. Erreicht die Reaktorleistung den Nennwert (100%), so erreicht der Wert von E_n sein Minimum. Ist dagegen ai > E_n^a*, so erzeugen die Komparatoren 49, 50 und 51 kein Ausgangssignal, so daß die Relais A, B und C nicht erregt werden. Nur der Komparator52 erzeugt ein Ausgangssiganl, so daß das Relais D betätigt wird. Hierdurch wird der Motor 44 gespeist und das Anzapfventil 40 geöffnet, während die Anzapfventile 34. 36 und 37 geschlossen bleiben. Der von der vierten Stufe der Turbine 7 abgezweigte Dampf wird über das Anzapfrohr 33 dem Speisewassererhitzer 10 zugeführt.

Die Stellung der Dampfanzapfung wird also von der ersten bis zur vierten Stufe der Turbine 7 entsprechend der Rcaktorleistung geändert, wodurch die Temperatur des entsprechend der Reakiorleistung abgezweigten Dampfes vermindert wird. Aufdiese Weise wird die dem Speisewasser durch den /upeführten Dampf zugeführte Wärmemenge mit höher werdender Rcaktorleistung vermindert. Die Differenz zwischen den Temperaturen an der Dampfseite und an der Speisewasserseite des Spciscwasscrcrhil/crs IO wird stets klein gehalten, wodurch die thermischen Beanspruchungen des Wärmeübertragungsrohrs des Speiscwassercrhiizers 10 vermindert werden. Auch wird dadurch, daß der Dampf von den späteren Stufen der Turbine, das heißt bei Nennleistung des Reaktors von der vierten Turbinenstufe abgezweigt wird, eine Verminderung des Turbinenwirkungsgrades bei Nennleistung verhindert.

Bei dieser Ausführungsform wird ebenso wie bei der vorhergehenden die Enthalpie am Kerneinlaß bei Teillast gegenüber herkömmlichen Verfahren erhöht und damit die Leistungsverteilung im Kern abgeflacht.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung eines Siedewasserreaktors, wobei der Dampfdruck im Druckbehälter, der durch den Reaktorkern fließende Kühlwasscrstrom und der dem Druckbehälter entnommene Dampfstrom gemessen wird und wobei ein erwärmter Speisewasserstrom dem Druckbehällerzugcführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich die Speisewassertemperatur mißt, daß man einen Wert für die Enthalpie des Wassers am Reaktorkerneintritt vorgibt, daß man aus den gemessenen und vorgegebenen Werten einen Sollwert für die Speisewassertemperatur berechnet und daß man die Temperatur des Speisewasserstroms auf den Sollwert regelt.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, wobei der Siedewasserreaktor einea in ίο einem Druckbehälter angeordneten Reaktorkern und einen an den Druckbehälter angeschlossenen Dampf/Wasserkreislauf mit einer Turbine aufweist, wobei ferner der Dampf/Wasserkreislauf eine Erwärmungseinrichtung für das zum Druckbehälter zurückgeführte Speisewasser enthält und wobei schließlich ein erster Detektor zur Messung des Dampfdrucks P_x im Druckbehälter, ein zweiter Detektor zur Messung des Kühlwasserstroms W_c im Reaktorkern und ein dritter Detektor zur Messung des Dampfslroms W_srM zur Turbine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

— daß ein vierter Detektor (35) zur Messung der Speisewassertemperatur Tf_x am Eintritt in den Druckbehälter (2) vorgesehen ist,

— daß eine Stelleinrichtung für die von der Erwärmungseinrichtung (10) bewirkte Erwärmung vorgesehen ist,

:o — oaa die gemessenen Werte des Dampfdrucks P_x, des Kühlwasserstroms S*'₍·. des Dampfstroms Wstm

sowie ein vorgegebener Wen für die Enthalpie des Wassers H_m am Rekatorkcrncisttriti in eine Sollwertberechnungseinriehtung gelangen, die entsprechend dem Wärmcglciehgewicht des Druckbehälters (2) mit Hilfe dieser Werte einen Sollwert für die Temperatur 7\ des Speisewassers berechnet.

— daß der gemessene Temperaturwert T,„. und der Temperatursollwert 7'* in einen Vergleicher (17) :5 gelangen und daß das Ausgangssignal des Vergleichcrs eine Verstellung der Stelleinrichtung bewirkt.

3. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertbercchnungseinrichtung eine Umwandlungseinrichtung (15) zur Umwandlung des vom ersten Detektor \14) gemessenen Druckes in die Enthalpie (Hf) des Dampfes enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Soilwcrlberechnungseinrichtung eine j» weitere Umwandlungseinrichlung (15') zur Umwandlung der von dem vierten Detektor (35) gemessenen Temperatur 'Tf,) in die Enthalpie {Η_ΙχΐνΓ) des Speisewassers aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 2. wobei die F.rwürmungscinrichlung ein von einem Dampfstrom beheizter Wärmetauscher ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung ein den beheizenden Dampfstrom regelndes Einstellvcntil umfaßt.

jj

6. Anordnung nach Ansprucn 5. wobei der beheizende Dampfstrom der Turbine an verschiedenen Stellen

entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung den Tcildampfströmen der verschiedenen Stellen zugeordnete Einstcllventilc (34, 36. 37. 40) umfaßt, wobei man die Enlnahmcsicllc bei steigender Reaktorleistung vom Einlaßende zum Auslaßende der Turbine hin ändert.

7. Anordnung nach Anspruch 6. wobei den verschiedenen Hnlnahmestcllcn jeweils ein Abzaj. Tohr zugeordnet

4(i ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abzapfrohr (29.30.311.33) jeweils ein Einstcll ventil (34.36.37 bzw. 40) angeordnet ist und daß die Abzapfrohrc hinter den Einstcllvcntilen in ein mit dem Wärmetauscher in Verbindung stehendes Rohr (45) münden.