SE461818B

SE461818B - Saett att tillfoera vaetgas till reaktorvattnet under drift av en kokvattenreaktor

Info

Publication number: SE461818B
Application number: SE8803375A
Authority: SE
Inventors: P Fejes; E Hallden
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1990-03-26
Also published as: ES2021902A6; SE8803375D0; JPH02116795A; SE8803375A

Description

461 818 gas behövs inte längre. Alstringen av vätgasen i takt med behovet sker genom att vätgasproduktionen regleras kvantitativt direkt eller indirekt med reaktoreffekten på så sätt att strömmen för elektrolysen styrs direkt eller indirekt med reaktoreffekten. _ Vad den föreliggande uppfinningen närmare avser och vad som kännetecknar den framgår av patentkrav 1.

Vätgasproduktion kan regleras indirekt med reaktoreffekten medelst matar- vattenflödet, dvs flödet hos det vatten som tillföras reaktorkärlet från kondensor eller med effekten hos den generator som drivs av den i vattnets cirkulationskrets ingående turbinen. Både matarvattenflödet och generator- effekten är proportionella mot reaktoreffekten.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen komprimeras den i elektrolysören alstrade vätgasen innan den tillföres cirkulationskretsen för reaktorvattnet samt regleras trycket hos den komprimerade vätgasen direkt eller indirekt med reaktoreffekten.

Uppfinningen skall beskrivas närmare under hänvisning till bifogade rit- ning, i vilken fig 1 schematiskt visar en kokarvattenreaktor för ett kärn- kraftverk, med dess vattencirkulationskrets. fig 2a och 2b schematiskt en elektrolysör med fast elektrolyt och fig 3 schematiskt en anordning för reglering av vätgasproduktionen och av trycket hos den komprimerade vät- gasen, som tillföres cirkulationskretsen för reaktorvattnet.

Den i fig 1 visade kokarvattenreaktorn har ett reaktorkärl 1 med en härd 2, innehållande bl a ej visade bränsleelement och styrstavar. vidare en fallspalt 3 och huvudcirkulationskretsar 4, varav en visas i figuren.

Varje huvudcirkulationskrets har en pump 5. Huvudcirkulationspumparna ser till att reaktorhärden får tillräcklig kylning. Reaktorkärlet ingår i en vattencirkulationskrets 6, i vilken dessutom ingår en ángturbin 7, en kondensor 8, ett kondensatorfilter 9. pumpar 10 och lﬂ och förvärmare 11.

I reaktorhärden bildad ånga avger sin energi till turbinens rotor och kondenseras efter passagen av turbinen i kondensorn med en kylvattenkrets 12 innehållande en pump 13. Kondensatet från kondensorn 8 transporteras av kondensatpumpen lä genom kondensatreningsfiltret 9 och det däri renade kondensatet matas i form av matarvatten efter förvärmning i en förvärmare 11 in i reaktortanken med Iatarpumpen 10. Den enligt uppfinningen alstrade vätgasen tillföres via ledningen 15 med ventilen 16 och kompressorn 17. f: 461 818 Elektrolysören med fast elektrolyt, som visas i fig 2a och 2b, är av känd typ, t ex med handelsnamnet MEMBREL (från ASEA BROWN BOVERI AG. Schweiz).

Den är betecknad 18. Den är uppbyggd med en membran 20 av katjonbytartyp baserad på perfluorerad polymer med handelsnamnet NAFION (från Du Pont, -« USA). Membranen fungerar både som elektrolyt och som gasseparator. Vid membranens sidoytor är två, några pm tjocka katalyserande skikt 21 resp 22 av ädelmetall anordnade. Mot dessa skikt anligger porösa strömavtagare 23 resp 24 av grafit-plast resp sintrad titan. Den beskrivna cellen är omsluten gastätt av elektriskt ledande plattor 25 resp 26. Den sistnämnda plattan är försedd med ett inlopp 27 för vatten och med ett utlopp 28 för syrgas och oförbrukat vatten och den förstnämnda plattan med ett utlopp 29 för vätgas. Flera enheter av det beskrivna slaget kan kopplas i serie för att ge erforderlig mängd vätgas. Vid drift är plattan 26 ansluten till den positiva polen och plattan 25 till den negativa polen på den använda spänningskällan.

Vattnet som tillföres anodsidan på elektrolysören sönderdelas vid gräns- ytan mellan skiktet 22 och membranen 20 under avgivande av elektroner och samtidig bildning av protoner och syrgas. Det elektriska fältet bringar protonerna att passera genom membranen till katodsidan, där de tar upp elektroner under bildning av vätgas. Den bildade vätgasen avledes vid ut- loppet till ledningen 15 (fig 1) med kompressorn 17.

Vattnet som tillföres elektrolysören kan med fördel vara en delström av reaktorvattnet 1 cirkulationskretsen 6. Man kan dock i stället använda me: vatten med en elekmsk kendukcivicec ev < 0,1 ys/em vid 25 °c.

Vätgasproduktionen styrs såsom framgår av fig 3 via ett reglersystem.

Reglersystemet ombesörjer att vätgasproduktionen sker i ett bestämt för- hållande till reaktoreffekten. Regleringens börvärde kan då utgöras av en med reaktoreffekten proportionell signal 30 eller med någon annan med reaktoreffekten proportionell storhet, t ex matarvattenflödet eller gene- ratoreffekten.

Eftersom den vätgas som elektrolysören 18 producerar är direkt propor- tionell mot den ström (I) som via en likriktarmatare 31 tillföres elektro- lysören kan denna ström användas som ärvärde och mått på producerad vät- gas. Producerad vätgas tillföres cirkulationskretsen 6 för reaktorvatt-

Claims

461 818 net via ledningen 15 med kompressorn 17, som är varvtalsreglerad. Med varvtalsregleringen av kompressorn ombesörjes att tryck hos den till reaktorvattnet tillförda vätgasen blir proportionellt mot och styrs av reaktoreffekten resp av annan'med reaktoreffekten proportionell storhet. Ãrvärdet för trycket (p) kan lämpligen erhållas direkt från elektro- lysören. Varvtalsregleringen omfattar i det exemplifierade utförandet en via en frekvensomriktare 32 styrd växelströmsmotor 33. Ledningen för tillförsel av vatten till elektrolysören är schematiskt visad med en streckad linje 34. PATENTKRAV

1. Sätt att tillföra vätgas till reaktorvattnet under drift av en kokarvattenreaktor, varvid vattnet cirkuleras i en cirkulationskrets (6), i vilken i reaktorns reaktionskärl (1) bildad ånga ledes till en ångturbin (7), därifrån till en kondensor (8) och i denna bildat kondensat återföres till reaktorkärlet, k ä n n e t e c k n a t av att vätgasen tillföres från en med fast elektrolyt utrustad elektrolysör (18), i vilken vätgasen alstras genom elektrolys under reaktorns drift samt att alstringen och tillförseln av vätgasen kvantitativt regleras direkt eller indirekt med reaktoreffekten genom att strömmen för elektrolysen styrs direkt eller indirekt med reaktoreffekten.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den i elekrolysören (18) alstrade vätgasen komprimeras innan den tillföres cirkulationskretsen (6) för reaktorvattnet samt att trycket hos den komp- rimerade vätgasen regleras direkt eller indirekt med reaktoreffekten.