DE3619544C2 - - Google Patents

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DE3619544C2
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Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambruecken De Schoening
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Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
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Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/08—Vessels characterised by the material; Selection of materials for pressure vessels
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07—Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einkreis-Kernkraftanlage zur Stromerzeugung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Kernkraftanlage ist aus der DE-PS 24 04 843 bekannt. Bei der dort beschriebenen Anlage befindet sich der Gasturobsatz in einem horizontalen Stollen unterhalb des Hochtemperaturreaktors, welcher in der zentralen Kaverne eines Spannbetondruckbehälters installiert ist. Die wärmetauschenden Apparate sind in vertikalen Schächten untergebracht, die auf einem Teilkreis um die zentrale Kaverne angeordnet sind. Die bekannten Einkreis-Kernkraftanlagen sind für eine höhere Leistung konzipiert und haben trotz ihres kompakten Aufbaus einen großen Platzbedarf.
Weiterhin ist aus der DE 32 12 264 A1 eine Kernkraftanlage bekannt, die in zwei übereinander angeordneten, lösbar miteinander verbundenen Druckbehältern untergebracht ist. Dort sind an die nukleare Wärmequelle nacheinander unterschiedliche Wärmenutzungssysteme ankoppelbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage der eingangs genannten Art anzugeben, die für eine Leistung von 1 bis 5 MWe geeignet ist und wenig Raum bean­ sprucht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Die den Reaktorkern bildenden kugelförmigen Brennelemente verbleiben bis zu ihrem Endabbrand in dem Hochtemperaturreaktor. Gute Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Anlage sind besonders dann gegeben, wenn nur eine auf einen bestimmten Zeitraum begrenzte Stromerzeugung gefordert wird. Durch die kompakte Anordnung ist die Anlage gegen Einwirkung von außen, wie z. B. Erdbeben, unempfindlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung zu entnehmen.
Die Figur läßt einen unteren Druckbehälter 1 sowie einen oberen Druckbehälter 2 erkennen, die beide aus Stahl gefertigt und lös­ bar miteinander verbunden sind, beispielsweise durch eine Flanschverbindung 3.
In dem unteren Druckbehälter 1 ist ein Helium-gekühlter Hochtem­ peraturreaktor 4 installiert, dessen Kern 13 aus kugelförmigen Brennelementen besteht und von unten nach oben von dem Helium durchströmt wird. Der Druckbehälter 1 enthält ebenfalls Helium das unter gleichem Druck steht wie das Kühlgas. Unterhalb des Hochtemperaturreaktors 4 befindet sich ein Kaltgassammelraum 5; oberhalb des Reaktors ist ein Heißgassammelraum 6 vorgesehen.
In dem oberen Druckbehälter 2 sind alle übrigen Kreislaufkompo­ nenten untergebracht. Beide Druckbehälter 1 und 2 sind durch einen Zwischenflansch 21 gasdicht voneinander getrennt und für vollen Druck ausgelegt. Die Kreislaufkomponenten umfassen eine Gasturbine 7, einen zweistufigen Verdichter - ND-Verdichter 8 und HD-Verdichter 9 - sowie wärmetauschende Apparate, die aus einem oder mehreren Kühler(n) 10, einem oder mehreren Zwischen­ kühler(n) 11 und einem Rekuperator 12 bestehen. Gasturbine 7, ND-Verdichter 8 und HD-Verdichter 9 sitzen auf einer Welle 14, die mit einem Generator 15 gekoppelt ist. Alle diese Komponen­ ten sind entweder trocken- oder magnetgelagert.
Der Generator 15 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls innerhalb des Druckbehälters 2 angeordnet. Als Alternative hier­ zu kann der Generator 15 auch in einem gesonderten, auf den Druckbehälter 2 aufgesetzten Behälter vorgesehen sein (nicht dargestellt). Vorzugsweise wird ein hochtouriger Generator ohne vorgeschaltetes Getriebe verwendet. Der Druckbehälter 2 ist mit einem Schutzgas - z.B. Helium oder Stickstoff - gefüllt.
Wie die Figur zeigt, sind die Gasturbine 7, die Kühler 10, der ND-Verdichter 8, die Zwischenkühler 11 und der HD-Verdichter 9 übereinander angeordnet, wobei sie sich in einer Flucht mit dem Hochtemperaturreaktor 4 befinden. Der Rekuperator 12 nimmt eine seitliche Position ein, wobei er "auf Lücke" zwischen der Gastur­ bine 7 und den Kühlern 10 steht. Er ist durch eine annähernd ho­ rizontale Gasleitung 16 mit dem Austritt der Gasturbine 7 verbun­ den. Durch eine ähnliche Gasleitung 17 ist er an die dem ND-Ver­ dichter 8 vorgeschalteten Kühler 10 angeschlossen.
Der Eintritt der Gasturbine 7 steht über eine Gasführung 18 mit dem Heißgassammelraum 6 in Verbindung. In der Gasführung 18 ist eine gasdichte Verbindungsstelle vorgesehen, die durch eine Schiebeverbindung 22 realisiert ist. An den Kaltgassammelraum 5 ist eine vertikale Gasleitung 20 angeschlossen, die mit dem Aus­ gang der Hochdruckseite des Rekuperators 12 verbunden ist. Alter­ nativ kann die kaltgasführende Gasleitung 20 innerhalb des unte­ ren Druckbehälters 1 entfallen. Das Kaltgas wird dann direkt in den Druckbehälter 1 eingeleitet, in dem es zu dem Kaltgassammel­ raum 5 strömt (nicht dargestellt). Bei dieser Ausführungsform ist an der Eintrittsstelle der Gasleitung 20 in den Druckbehälter 1 ebenfalls eine Schiebeverbindung vorgesehen.
Eine weitere, abgewinkelte Gasleitung 19 verbindet den Ausgang des HD-Verdichters 9 mit dem Eingang der Hochdruckseite das Re­ kuperators 12.
Im folgenden wird der Kreislauf des Primärgases durch die Anlage zusammenhängend beschrieben.
Das aus dem Reaktorkern 13 austretende erhitzte Helium gelangt über den Heißgassammelraum 6 und die Gasführung 18 in die Gas­ turbine 7, wo das Helium entspannt wird. Anschließend durch­ strömt es die Gasleitung 16 und mantelseitig den Rekuperator 12, wobei es das in den Bündelrohren strömende kalte Helium hohen Druckes erwärmt. Danach gelangt es durch die Gasleitung 17 zu den Kühlern 10. In den Kühlern 10 wird das Helium weiter abgekühlt und tritt dann in den ND-Verdichter 8 ein. Nach sei­ ner Verdichtung und abermaligen Abkühlung in den Zwischenküh­ lern 11, die dem HD-Verdichter 9 vorgeschaltet sind, wird das Helium im letztgenannten Verdichter weiter komprimiert und ge­ langt schließlich durch die Gasleitung 19 zurück in den Reku­ perator 12. Hier wird es auf die Bündelrohre verteilt und von dem Niederdruckgas erwärmt. Darauf wird das Helium durch die Gasleitung 20 zu dem Kaltgassammelraum 5 geführt, und der Kreis­ lauf beginnt erneut.
Die Nachwärmeabfuhr erfolgt bei abgeschalteter Anlage durch Naturkonvektion über die Kühler 10. Abschaltung und Regelung wird mit Absorberstäben vorgenommen, die in einem den Kern 13 seitlich umgebenden Reflektor verfahren werden (nicht darge­ stellt).

Claims (5)

1. Einkreis-Kernkraftanlage zur Stromerzeugung
  • a) mit einem Helium-gekühlten Hochtemperaturreaktor;
  • b) mit kugelförmigen Brennelementen;
  • c) mit einem aus Gasturbine (7) und zweistufigem Verdichter (9) bestehenden Gasturbosatz;
  • d) mit aus Kühlern (10); Zwischenkühlern (11) und Rekuperatoren (12) bestehenden wärmetauschenden Apparaten sowie mit gasführenden Leitungen zwischen den Kreislaufkomponenten;
  • e) bei der sich der Rekuperator (12) seitlich von den übrigen Kreislaufkomponenten in einer derartigen Position befindet, daß er durch annähernd horizontal geführte Gasleitungen (16, 17) mit der Gasturbine (7) und den Kühlern (10) verbunden sein kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • f) die Anlage in zwei übereinander angeordneten, lösbar miteinander verbundenen Druckbehältern (1, 2) untergebracht ist, die gasdicht voneinander getrennt sind;
  • g) der untere, mit Primärgas beaufschlagte Druckbehäl­ ter (1) den Hochtemperaturreaktor (4) enthält;
  • h) in dem oberen, mit einem Schutzgas gefüllten Druck­ behälter (2) die übrigen Kreislaufkomponenten installiert sind;
  • i) Gasturbine (7), Kühler (10), ND-Verdichter (8), Zwischenkühler (11), HD-Verdichter (9) und Generator (15) in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, wobei sie mit dem Hochtemperaturreaktor (4) fluchten;
  • j) das Helium von unten nach oben durch den Hochtemperaturrekator strömt und durch eine Gasführung (18) unmittelbar dem Gasturbinen-Eintritt zugeleitet wird; und
  • k) daß der Generator (15) hochtourig und ohne Vorschaltgetriebe ausgeführt ist und Magnetlagerung aufweist.
2. Einkreis-Kernkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • l) sich der Generator (15) entweder ebenfalls innerhalb des oberen Druckbehälters (2) oder
  • m) in einem eigenen auf den oberen Druckbehälter aufgesetzten Behälter installiert ist.
3. Einkreis-Kernkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • n) als Schutzgas für den oberen Druckbehälter (2) entweder Helium oder Stickstoff verwendet wird.
4. Einkreis-Kernkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • o) die Nachwärme durch Naturkonvektion über die Kühler (10) abgeführt wird.
DE19863619544 1986-06-13 1986-06-13 Einkreis-kernkraftanlage zur stromerzeugung mit einem helium-gekuehlten hochtemperaturreaktor Granted DE3619544A1 (de)

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US07/061,309 US4756873A (en) 1986-06-13 1987-06-12 Single loop nuclear power plant for current generation with a helium cooled high temperature reactor

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5309492A (en) * 1993-04-15 1994-05-03 Adams Atomic Engines, Inc. Control for a closed cycle gas turbine system
FR2788812B1 (fr) 1999-01-27 2001-04-06 Agence Spatiale Europeenne Dispositif de propulsion notamment pour fusee
US7961835B2 (en) * 2005-08-26 2011-06-14 Keller Michael F Hybrid integrated energy production process
US11492964B2 (en) 2020-11-25 2022-11-08 Michael F. Keller Integrated supercritical CO2/multiple thermal cycles

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3070530A (en) * 1946-07-23 1962-12-25 Herbert E Metcalf Neutronic reactor power plant
GB975058A (en) * 1962-11-03 1964-11-11 Arbeitsgemeinschaft Versuschsr Improvements in or relating to gas cooled nuclear reactors
DE2241426C3 (de) * 1972-08-23 1980-12-04 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh, 5000 Koeln Kernkraftwerk mit geschlossenem, mehrsträngig ausgeführtem Gaskühlkreislauf
DE2404843C2 (de) * 1974-02-01 1982-12-16 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf
JPS5531917B2 (de) * 1974-07-12 1980-08-21
GB1517479A (en) * 1975-07-02 1978-07-12 Westinghouse Electric Corp Vehicle including a nuclear power generator arrangement
DE3212264A1 (de) * 1982-04-02 1983-10-13 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Anlage zur nuklearen erzeugung von waerme und zu deren weiterverwendung in waermeaufnehmenden apparaten

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US4756873A (en) 1988-07-12

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