KR20050035154A - 원자력 발전소의 작동 방법 - Google Patents

원자력 발전소의 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050035154A
KR20050035154A KR1020047005353A KR20047005353A KR20050035154A KR 20050035154 A KR20050035154 A KR 20050035154A KR 1020047005353 A KR1020047005353 A KR 1020047005353A KR 20047005353 A KR20047005353 A KR 20047005353A KR 20050035154 A KR20050035154 A KR 20050035154A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power plant
helium
plant
valve
Prior art date
Application number
KR1020047005353A
Other languages
English (en)
Inventor
윌렘 애드리안 오덴달 크리엘
Original Assignee
페블 베드 모듈러 리엑터(프로프라이어터리) 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페블 베드 모듈러 리엑터(프로프라이어터리) 리미티드 filed Critical 페블 베드 모듈러 리엑터(프로프라이어터리) 리미티드
Publication of KR20050035154A publication Critical patent/KR20050035154A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/08—Regulation of any parameters in the plant
    • G21D3/12—Regulation of any parameters in the plant by adjustment of the reactor in response only to changes in engine demand
    • G21D3/14—Varying flow of coolant
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/08—Regulation of any parameters in the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10—Closed cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
    • G21D5/04—Reactor and engine not structurally combined
    • G21D5/06—Reactor and engine not structurally combined with engine working medium circulating through reactor core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F05D2210/12—Kind or type gaseous, i.e. compressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/76—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

본 발명은, 발전소(10)가 이에 연결되고 발전소(10)가 이와 동조하는 전기적 분배 그리드로부터의 동력 요구가 제로(zero)로 감소할 때 원자력 발전소(10)의 작동 방법에 관한 것이다. 본 방법은 발전소(10)에 의해 발생되는 전기적 동력을 가정 부하로 감소시키고, 발전소(10)를 브레이톤 사이클(Brayton cycle)이 대기 모드로 자기-유지되는 동력 작동 모드로부터, 브레이톤 사이클이 자기-유지되지 않고 동력 발생 회로(12) 주위의 작동 유체의 질량 흐름이 보조 송풍기 시스템(38)에 의해 달성되고 발전소(10)가 그리드와 동조하는 대기 모드로 변경하는 것을 포함한다.

Description

원자력 발전소의 작동 방법{A METHOD OF OPERATING A NUCLEAR POWER PLANT}
본 발명은 원자력 발전소에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 동력 요구가 제로(zero)로 감소될 때 원자력 발전소의 작동 방법에 관련된다.
본 발명자는 열역학 전환 사이클로서 브레이톤 사이클을 이용하도록 구성된 폐쇄 루프 동력 발전 회로를 포함하는 원자력 발전소에 대하여 알고 있다.
원자력 발전소는 통상 국영 그리드에 연결되고, 발전소에 의해 발생되는 전기는 그리드로부터의 요구에 따라 변화된다.
국영 제어 센터가 그리드에 전기의 최소 전달을 요구할 가능성이 존재한다. 이 상황, 즉, 그리드로부터의 동력 요구가 제로로 감소될 때, 발전소는 그리드에 동력 전달을 하지 않거나 최소로 하면서 가정 부하를 발생시킬 것이다.
동력 증가 요구를 비교적 신속하게 만족시킬 수 있도록 발전소가 그리드와 동조를 유지하고, 이러한 목적에 반응기(reactor)가 임계상태를 유지하는 것도 중요하다.
또한, 효율면에서는, 그리드로의 동력 전달이 제로로 될 때 연료 소비를 감소시키는 것도 바람직하다. 본 명세서에서 그리드로의 제로 동력 전달은 동력이 그리드로 전달되지 않을 때의 상황과 그리드로의 동력 전달이 매우 낮은 수준에 있을 때의 상황을 포함하도록 의도되는 것이 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원자력 발전소의 모식도이다.
본 발명에 따라, 전기적 분배 그리드에 연결되고 이와 동조하며, 작동 유체로서 헬륨과 열역학적 전환 사이클로서 브레이톤 사이클(Brayton cycle)을 사용하는 폐쇄 루프 동력 발생 회로를 갖는 원자력 발전소에서, 그리드로부터의 동력 요구가 제로로 감소할 때,
발전소에 의해 발생되는 전기적 동력을 가정 부하로 감소시키고; 그리고
발전소를, 브레이톤 사이클이 대기 모드로 자기-유지되는 동력 작동 모드로부터, 브레이톤 사이클이 자기-유지되지 않고 동력 발생 회로 주위의 작동 유체의 질량 흐름이 보조 송풍기 시스템에 의해 달성되고 발전소가 그리드와 동조하는 대기 모드로 변경하는 단계를 포함하는 원자력 발전소의 작동 방법이 제공된다.
작동 유체 질량 흐름을 유지 또는 지지하는 보조 송풍기 시스템이 없으면, 질량 흐름은 원하지 않는 상태로 감소할 것이다.
동력 발생 회로가 반응기, 고압 컴프레서와 저압 컴프레서에 각각 구동 가능하게 연결된 고압 터빈과 저압 터빈, 발전기에 구동 가능하게 연결된 동력 터빈, 그 안에 고압 컴프레서 재순환 밸브가 장착된 고압 컴프레서 재순환 라인, 및 그 안에 저압 컴프레서 재순환 밸브가 장착된 저압 컴프레서 재순환 라인을 포함할 때, 발생된 전기적 동력을 감소시키는 것은 컴프레서 재순환 밸브의 하나 또는 둘을 개방하는 것을 포함할 수 있다. 이 방법은 발전기가 발전소를 위한 가정 부하를 생산하고 전기적 분배 그리드로의 동력이 제로가 되도록 컴프레서 재순환 밸브의 위치를 제어하는 것을 더욱 포함할 수 있다.
발생된 전기적 동력을 감소시키는 것은 동력 발생 회로에서 헬륨의 재고를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
본 원자력 발전소는 동력 발생 회로에서 헬륨 재고를 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있는 헬륨 재고 제어 시스템(HICS; helium inventory control system)을 포함할 수 있다. 따라서, 동력 발생 회로에서 헬륨 재고를 감소시키는 것은, 유동 연결에서 헬륨 재고 제어 시스템을 동력 발생 회로에 연결시키고, 동력 발생 회로로부터 헬륨 재고 제어 시스템으로의 헬륨의 전달을 허용하여, 이에 의해 더 적은 동력을 발생시키는 것을 포함할 수 있다.
이 공정 중, 코어를 통한 질량 유동이 감소하는데, 이는 발생되는 원자력의 감소를 야기한다. 그러나, 낮은 질량 유동에서는 브레이톤 사이클의 효율이 매우 낮기 때문에, 코어에서 발생되는 원자력은 여전히 상당하다. 코어에서 생성되는 에너지의 대부분은 열 교환기로 버려진다. 컴프레서 재순환 라인은 높은 질량 유동을 갖거나 또는 비교적 높은 온도를 갖는 "내부 회로(internal circuits)"를 생성한다. 이들 두 회로는 시스템으로부터 제거되어 열 교환기로 버려질 수 있는 조건을 생성한다. 코어에서 발생된 단지 소량의 에너지만이 필요한 가정 부하를 생산하는데 사용된다.
이러한 상황은 비교적 장시간 동안, 통상 대략 8 시간, 즉 밤 동안 지속될 수 있다. 이는 동력이 그리드에 전달되지 않는 사실에도 불구하고 원자력 연료의 소비가 여전히 상당하다는 것을 의미한다. 이 상태로 발전소를 작동하는 장점은 최소의 전기 동력이 발생된다는 것과 발전소가 그리드에 전기적으로 연결된 채로 유지된다는 것이다. 결과적으로, 발전소는 재순환 밸브를 폐쇄하고 보조 송풍기 시스템을 끊는 것에 의해 상당한 전기적 동력 생산 상태로 신속하게 복구될 수 있다.
동력 작동 모드로부터 대기 모드로 발전소를 변경시키는 것은, 발전소가 안정화된 후, 동력 터빈이 가정 부하를 여전히 발생시키는 동안 보조 송풍기 시스템에 의해 동력 발생 회로에서 질량 유동이 생성되는 전이 상태(transition situation)를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
보조 송풍기 시스템이 보통 개방된 송풍기 시스템 인-라인 밸브, 이에 병렬로 연결된 한 쌍의 송풍기, 및 송풍기 각각에 직렬로 연결된 보통 폐쇄된 송풍기 분리 밸브를 포함할 때, 전이 상태를 생성하는 것은 송풍기 운전을 시작하고 컴프레서 재순환 밸브, 송풍기 시스템 인-라인 밸브 및 송풍기 분리 밸브의 위치를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 보조 송풍기 시스템은 또한 발전소 시동으로 사용하기 위한 시동 송풍기 시스템으로서 기능할 수도 있다.
성공적인 전환 후, 고압 및 저압 터빈/컴프레서는 상당히 감소된 질량 유동 속도로 작동하는데, 이는 저효율 수준을 의미하고, 상당히 낮은 에너지가 열 교환기로 버려진다. 평균 코어 온도는 증가하고 코어에서 발생되는 원자력은 감소한다. 이는 낮은 동력 작동 모드에서 소비되는 것보다 상당히 낮은 원자력 연료가 대기 모드에서 소비되고 있음을 의미한다.
발전소가 대기 모드에서는 동력 작동 모드로 전환하기 쉽다. 그러나, 반응기가 임계상태로 유지되어 동조에 소비되는 시간이 필요하지 않고, 이에 따라 발전소가 비교적 신속하게 동력 요구의 증가에 따라 반응하도록 허용된다. 동력 터빈은 50 ㎐에서 동조로 남아있고, 따라서 0 ㎐와 50 ㎐ 사이의 불필요한 순환(cycling)이 요구되지 않는다.
이하에서는 첨부된 모식도를 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 설명될 것이다.
도 1에서, 참조번호 10은 본 발명에 따른 원자력 발전소의 부분을 의미한다.
원자력 발전소(10)는 보통 참조번호 12로 표시되는 폐쇄 루프 동력 발생 회로를 포함하는데, 이는 작동 유체로서 헬륨을 사용한다. 동력 발생 회로(12)는 원자력 반응기(14), 고압 터빈(16), 저압 터빈(18), 동력 터빈(20), 리쿠퍼레이터 (recuperator; 22), 예비-냉각기(24), 저압 컴프레서(26), 인터-쿨러(inter-cooler; 28) 및 고압 컴프레서(30)를 포함한다.
반응기(14)는 구형 연료 전지(spherical fuel elements)를 사용하는 페블 베드 반응기(pebble bed reactor)이다. 반응기(14)는 입구(14.1)와 출구(14.2)를 갖는다.
고압 터빈(16)은 고압 컴프레서(30)에 구동 가능하게 연결되고 상향측 또는 입구(16.1)와 하향측 또는 출구(16.2)를 가지며, 입구(16.1)는 반응기(14)의 출구(14.2)와 연결된다.
저압 터빈(18)은 저압 컴프레서(26)와 구동 가능하게 연결되고 상향측 또는 입구(18.1)와 하향측 또는 출구(18.2)를 갖는다. 입구(18.1)는 고압 터빈(16)의 출구(16.2)와 연결된다.
원자력 발전소(10)는 보통 참조번호 32로 표시되는 발전기를 포함하는데, 여기에 동력 터빈(20)이 구동 가능하게 연결된다. 동력 터빈(20)은 상향측 또는 입구(20.1)와 하향측 또는 출구(20.2)를 포함한다. 동력 터빈(20)의 입구(20.1)는 저압 터빈(18)의 출구(18.2)와 연결된다.
가변 저항기 뱅크(variable resistor bank; 33)가 발전기(32)에 차단 가능하게 연결된다.
리쿠퍼레이터(22)는 열 또는 저압측(34) 및 냉 또는 고압측(36)을 갖는다. 리쿠퍼레이터의 저압측(34)은 입구(34.1)와 출구(34.2)를 갖는다. 저압측의 입구(34.1)는 동력 터빈(20)의 출구(20.2)에 연결된다.
예비-냉각기(24)는 헬륨-물 열 교환기로 헬륨 입구(24.1)와 헬륨 출구(24.2)를 포함한다. 예비-냉각기의 입구(24.1)는 리쿠퍼레이터(22)의 저압측(34)의 출구(34.2)에 연결된다.
저압 컴프레서(26)는 상향측 또는 입구(26.1)와 하향측 또는 출구(26.2)를 갖는다. 저압 컴프레서(26)의 입구(26.1)는 예비-냉각기(24)의 헬륨 출구(24.2)에 연결된다.
인터-쿨러(28)는 헬륨-물로의 열 교환기로 헬륨 입구(28.1)와 헬륨 출구(28.2)를 포함한다. 헬륨 입구(28.1)는 저압 컴프레서(26)의 출구(26.2)에 연결된다.
고압 컴프레서(30)는 상향측 또는 입구(30.1)와 하향측 또는 출구(30.2)를 포함한다. 고압 컴프레서(30)의 입구(30.1)는 예비-냉각기(28)의 헬륨 출구(28.2)에 연결된다. 고압 컴프레서(30)의 출구(30.2)는 리쿠퍼레이터(22)의 고압측(36)의 입구(36.1)에 연결된다. 리쿠퍼레이터(22)의 고압측(36)의 출구(36.2)는 반응기(14)의 입구(14.1)에 연결된다.
원자력 발전소(10)는 보조 또는 시동 송풍기 시스템을 포함하는데, 이는 보통 참조번호 38로 표시되고, 리쿠퍼레이터(22)의 저압측(34)의 출구(34.2)와 예비-냉각기(24)의 입구(24.1) 사이에 연결된다.
보조 송풍기 시스템(38)은 보통 개방된 시동 송풍기 시스템 인-라인 밸브(40)를 포함하는데, 이는 리쿠퍼레이터(22)의 저압측(34)의 출구(34.2)와 예비-냉각기(24)의 입구(24.1) 사이에 연결된다. 두 개의 송풍기(42)는 시동 송풍기 시스템 인-라인 밸브(40)에 병렬로 연결되고 보통 폐쇄된 분리 밸브(44)가 각 송풍기(42)에 직렬로 연통 및 연결된다.
저압 컴프레서 재순환 라인(46)은 저압 컴프레서(26)의 출구 또는 하향측(26.2)과 인터-쿨러(28)의 입구(28.1) 사이의 위치로부터, 보조 송풍기 시스템(38)과 예비-냉각기(24)의 입구(24.1) 사이의 위치까지로 연장된다. 보통 폐쇄된 저압 재순환 밸브(48)가 저압 컴프레서 재순환 라인(46)에 장착된다.
고압 컴프레서 재순환 라인(50)은 고압 컴프레서(30)의 출구 또는 하향측(30.2)과 리쿠퍼레이터(22)의 고압측(36)의 입구(36.1) 사이의 위치로부터, 저압 컴프레서(26)의 출구 또는 하향측(26.2)과 인터-쿨러(28)의 입구(28.1) 사이의 위치까지로 연장된다. 보통 폐쇄된 고압 재순환 밸브(51)가 고압 컴프레서 재순환 라인(50)에 장착된다.
리쿠퍼레이터 재순환 라인(52)은 리쿠퍼레이터(22)의 고압측(36)의 입구(36.1)의 상향 위치로부터, 리쿠퍼레이터(22)의 고압측(36)의 출구(36.2)의 하향 위치까지로 연장된다. 보통 폐쇄된 리쿠퍼레이터 재순환 밸브(54)가 리쿠퍼레이터 재순환 라인(52)에 장착된다.
본 발전소(10)는 고압 냉각재 밸브(56)와 저압 냉각재 밸브(58)를 포함한다. 고압 냉각재 밸브(56)는 개방시 고압 컴프레서(30)의 고압측 또는 출구(30.2)로부터 저압 터빈(18)의 입구 또는 저압측(18.1)까지 헬륨의 재순환을 제공하도록 구성된다. 저압 냉각재 밸브(58)는 개방시 고압 컴프레서(30)의 고압측 또는 출구(30.2)로부터 동력 터빈(20)의 입구(20.1)까지 헬륨의 재순환을 제공하도록 구성된다.
사용시, 발전소(10)는 국영 전기 분배 그리드(도시되지 않음)에 연결되고 발전소로부터 그리드로 공급되는 동력은 국영 제어 센터에 의해 결정된다. 따라서, 발전소에 의해 발생된 동력은 국영 제어 센터로부터 접수되는 요구에 따라 변화된다.
사용시, 정상 요구 조건 하에서는, 동력 발생 회로(12)가 자기-유지 브레이톤 사이클 상에서 작동된다.
그러나, 국영 제어 센터가 그리드로 전달을 요구하지 않거나 최소한의 전달을 요구할 때, 발전소에 의해 발생된 동력은 가정 부하로 감소된다.
그러나, 이는 브레이톤 사이클을 유지하면서 달성될 수 있는데, 이는 과다한 연료 소비로 이어지고 바람직하지 않다. 따라서, 이 상황에서는, 발전소에 의해 발생된 전기적 동력은 가정 부하로 감소되고 발전소는 브레이톤 사이클이 자기-유지되는 동력 작동 모드로부터 브레이톤 사이클이 자기-유지되지 않고 동력 발생 회로 주위의 작동 유체의 대량 흐름이 보조 송풍기 시스템에 의해 달성되는 대기 모드로 변경된다.
따라서, 발생된 동력을 가정 부하로 감소시키기 위한 신호가 접수될 때, 반응기(14)의 코어를 통한 질량 유동이 감소된다. 이는 동력 발생 회로(12)에서 헬륨 재고를 감소시키는 것에 의해 달성되고, 또한 컴프레서 재순환 밸브(48, 51)의 하나 또는 둘을 개방하는 것에 의해서도 달성된다. 공정 중에 코어(14)를 통한 질량 유동은 감소된다. 이는 평균 코어 온도의 증가를 야기한다. 결과적으로 코어로부터의 네가티브 반응성 피드백은 코어(14)에서 발생된 원자력의 감소를 야기한다. 그러나, 컴프레서 재순환 밸브(48, 51)의 사용으로 인해 낮은 질량 유동에서 브레이톤 사이클의 효율은 매우 낮기 때문에, 코어에서 발생된 원자력은 여전히 상당하여, 보통 대략 40 내지 80 MW 정도이다. 코어(14)에서 발생된 대부분의 에너지는 인터-쿨러(28) 및 예비-냉각기(24)로 버려진다. 또한, 컴프레서(16, 18, 20) 주위에서 순환하는 헬륨으로 인해, 높은 질량 유동을 갖거나 비교적 고온을 갖는 회로가 생성된다. 일단 발전소가 안정화되면, 다음에 보조 송풍기 시스템(38)에 의해 동력 발생 회로(12)에서 질량 유동이 생성되는 전이 상태가 생성된다. 이 목적으로, 컴프레서 재순환 밸브(48, 51), 송풍기 시스템 인-라인 밸브(40) 및 송풍기 분리 밸브(44)의 위치가 제어되고, 어떤 단계에서 브레이톤 사이클이 자기-유지를 중단하고 동력 발생 회로(12)에서의 질량 유동이 송풍기(38)에 의해 달성될 것이다.
성공적인 전이 후, 고압 및 저압 터빈/컴프레서(16, 30/18, 26)는 상당히 감소된 질량 유동 속도로 작동하는데, 이는 낮은 효율 수준을 의미하며, 상당히 낮은 에너지가 열 교환기(24, 28)로 버려진다. 평균 코어 온도는 증가하고 코어에서 발생되는 원자력은 20 MW 보다 적게 되도록 감소한다. 이는 대기 모드에서 상당히 적은 원자력 연료가 소비되고 반응기가 임계상태로 남아있음을 의미한다.
동력 요구가 증가할 때, 브레이톤 사이클은 발전소(10)를 동력 작동 모드로 되돌리는 것에 의해 재가동될 수 있다. 발전기(32)가 그리드에 동조하고 반응기(14)가 임계상태로 유지되는 사실에 비추어, 시간 낭비인 동조는 필요하지 않고, 이에 의해 발전소(10)가 비교적 신속하게 동력 요구의 증가에 반응하도록 허용된다.
본 발명자는 상기 기술된 방법에 따라 원자력 발전소(10)를 작동시키는 것에 의해 상응하는 효율 증가와 함께 연료의 소비가 실질적으로 감소될 수 있는 것으로 사료된다.

Claims (9)

  1. 전기적 분배 그리드에 연결되고 이와 동조하며, 작동 유체로서 헬륨과 열역학적 전환 사이클로서 브레이톤 사이클(Brayton cycle)을 사용하는 폐쇄 루프 동력 발생 회로를 갖는 원자력 발전소에서, 그리드로부터의 동력 요구가 제로로 감소할 때,
    발전소에 의해 발생되는 전기적 동력을 가정 부하로 감소시키고; 그리고
    발전소를, 브레이톤 사이클이 대기 모드로 자기-유지되는 동력 작동 모드로부터, 브레이톤 사이클이 자기-유지되지 않고 동력 발생 회로 주위의 작동 유체의 질량 흐름이 보조 송풍기 시스템에 의해 달성되고 발전소가 그리드와 동조하는 대기 모드로 변경하는 단계를 포함하는 원자력 발전소의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 동력 발생 회로가 반응기, 고압 컴프레서와 저압 컴프레서에 각각 구동 가능하게 연결된 고압 터빈과 저압 터빈, 발전기에 구동 가능하게 연결된 동력 터빈, 그 안에 고압 컴프레서 재순환 밸브가 장착된 고압 컴프레서 재순환 라인, 및 그 안에 저압 컴프레서 재순환 밸브가 장착된 저압 컴프레서 재순환 라인을 포함할 때, 발생된 전기적 동력을 감소시키는 것은 컴프레서 재순환 밸브의 하나 또는 둘을 개방하는 것을 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 발전기가 발전소를 위한 가정 부하를 생산하고 전기적 분배 그리드로의 동력이 제로가 되도록 컴프레서 재순환 밸브의 위치를 제어하는 것을 더욱 포함하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 발생된 전기적 동력을 감소시키는 것은 동력 발생 회로에서 헬륨의 재고를 감소시키는 것을 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 동력 발생 회로에서 헬륨 재고를 감소시키는 것은, 유동 연결에서 헬륨 재고 제어 시스템을 동력 발생 회로에 연결시키고, 동력 발생 회로로부터 헬륨 재고 제어 시스템으로의 헬륨의 전달을 허용하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서, 동력 작동 모드로부터 대기 모드로 발전소를 변경시키는 것은, 발전소가 안정화된 후, 동력 터빈이 가정 부하를 여전히 발생시키는 동안 보조 송풍기 시스템에 의해 동력 발생 회로에서 질량 유동이 생성되는 전이 상태(transition situation)를 생성하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 보조 송풍기 시스템이 보통 개방된 송풍기 시스템 인-라인 밸브, 이에 병렬로 연결된 한 쌍의 송풍기, 및 송풍기 각각에 직렬로 연결된 보통 폐쇄된 송풍기 분리 밸브를 포함할 때, 전이 상태를 생성하는 것은 송풍기 운전을 시작하고 컴프레서 재순환 밸브, 송풍기 시스템 인-라인 밸브 및 송풍기 분리 밸브의 위치를 제어하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 실질적으로 여기에 기술되고 예시된 방법.
  9. 실질적으로 여기에 기술된 원자력 발전소의 신규한 작동 방법.
KR1020047005353A 2001-10-11 2002-10-10 원자력 발전소의 작동 방법 KR20050035154A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA200108370 2001-10-11
ZA01/8370 2001-10-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050035154A true KR20050035154A (ko) 2005-04-15

Family

ID=25589340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047005353A KR20050035154A (ko) 2001-10-11 2002-10-10 원자력 발전소의 작동 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050013402A1 (ko)
EP (1) EP1438724A1 (ko)
JP (1) JP2005506539A (ko)
KR (1) KR20050035154A (ko)
CN (1) CN1568526A (ko)
CA (1) CA2463612A1 (ko)
WO (1) WO2003034443A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8544275B2 (en) * 2006-08-01 2013-10-01 Research Foundation Of The City University Of New York Apparatus and method for storing heat energy
US8724768B2 (en) 2006-08-01 2014-05-13 Research Foundation Of The City University Of New York System and method for storing energy in a nuclear power plant
EP2235341A1 (en) * 2007-12-21 2010-10-06 The Research Foundation of the City University of New York Apparatus and method for storing heat energy
US9243566B2 (en) * 2008-03-28 2016-01-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of controlling turbine equipment and turbine equipment
RU2464436C2 (ru) * 2008-03-28 2012-10-20 Мицубиси Хеви Индастрис, Лтд. Способ управления турбинной установкой и турбинная установка
JP5704526B2 (ja) * 2010-09-06 2015-04-22 独立行政法人日本原子力研究開発機構 コジェネレーション高温ガス炉システム
CN102312803B (zh) * 2011-09-01 2014-07-09 李应鹏 低温高流速气体动能发电系统
CN102737745B (zh) * 2012-06-27 2016-01-06 中广核工程有限公司 核电站crf/sen泵跳泵功能试验的方法及系统
CA2884893C (en) 2012-09-12 2018-06-19 Logos Technologies Llc Modular transportable nuclear generator
US10424415B2 (en) 2014-04-14 2019-09-24 Advanced Reactor Concepts LLC Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix
CN104616709B (zh) * 2015-01-23 2017-04-26 福建省电力勘测设计院 基于核电机组失步振荡的安全稳定控制方法
EP3088682B1 (en) 2015-04-29 2017-11-22 General Electric Technology GmbH Control concept for closed brayton cycle
EP3109433B1 (en) * 2015-06-19 2018-08-15 Rolls-Royce Corporation Engine driven by sc02 cycle with independent shafts for combustion cycle elements and propulsion elements
WO2018107170A1 (en) * 2016-12-11 2018-06-14 Advanced Reactor Concepts LLC Small modular reactor power plant with load following and cogeneration capabilities and methods of using

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210254A (en) * 1961-02-10 1965-10-05 Gen Dynamics Corp Heat extraction system for a nuclear reactor
CH464625A (de) * 1966-10-12 1968-10-31 Sulzer Ag Wellendichtung für ein Gebläse, insbesondere für das Umwälzgebläse einer gasgekühlten Kernreaktoranlage
CH476207A (de) * 1967-07-27 1969-07-31 Sulzer Ag Verfahren zum Anfahren einer Gasturbinenanlage und Anlage zur Durchführung des Verfahrens
GB1275755A (en) * 1968-09-14 1972-05-24 Rolls Royce Improvements in or relating to gas turbine engine power plants
DE2229510C3 (de) * 1972-06-16 1979-01-18 Kraftwerk Union Ag, 4330 Muelheim Gehäuse für eine Gasturbine
US4000617A (en) * 1975-01-27 1977-01-04 General Atomic Company Closed cycle gas turbine system
DE2753928A1 (de) * 1977-12-03 1979-06-13 Bayer Ag Verfahren und vorrichtung zum abschalten einer kernreaktoranlage mit gasgekuehltem kernreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
US20050013402A1 (en) 2005-01-20
WO2003034443A1 (en) 2003-04-24
JP2005506539A (ja) 2005-03-03
EP1438724A1 (en) 2004-07-21
CA2463612A1 (en) 2003-04-24
CN1568526A (zh) 2005-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1374252B1 (en) A nuclear power plant and a method of conditioning its power generation circuit
KR20050035154A (ko) 원자력 발전소의 작동 방법
US9631521B2 (en) Method for operating a combined-cycle power plant
US20040131138A1 (en) Brayton cycle nuclear power plant and a method of starting the brayton cycle
US10072532B2 (en) Method for starting-up and operating a combined-cycle power plant
KR20170086408A (ko) 파워 플랜트의 작동 방법 및 파워 플랜트
JPH0763010A (ja) 一軸型コンバインドサイクル発電設備の起動方法
US11976588B2 (en) Gas turbine hot air injection power augmentation utilizing compressed stored air
US7110865B2 (en) Method for power adaptation in an electricity network
US20240055943A1 (en) Power plant for generating electric power for an electric grid comprising an electrolyzer powered by the electric grid
CN115853612B (zh) Lng冷能发电装置的发电模式与旁通模式切换控制方法
JP2632147B2 (ja) 複合サイクルプラント
JP4473464B2 (ja) コンバインドサイクル発電プラントの運転方法
CN116816499A (zh) 一种分布式能源发电系统及其控制方法
JP2000045791A (ja) ガスタービン吸気制御装置
JPH04103808A (ja) 複合発電プラントおよびその運転方法
JPS6152503A (ja) 変圧貫流ボイラとその運転方法
ZA200306854B (en) A Brayton cycle nuclear power plant and a method of starting the Brayton cycle.

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid