DE2006299C2 - Verfahren zur Drehzahlregelung einer veränderlich belasteten Dampfturbine im Dampf/Kondenswasserkreislauf eines Siedewasserreaktors - Google Patents

Description

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ichwingen der Leistung, weil beim Auftreten des uriprünglichen Druckes der Druck im Reaktorkern zeitweilig bis zu dem Punkt ansteigt, wo weniger Dampfbla- >en gebildet werden. Dadurch wird die Modijrationswirkung des Kühlmittels zeitweilig erhöht und damit auch die Reaktivität erhöht Bei ansteigender Reaktivität werden mehr Dampfblasen gebildet und die Dampfabgabe ausgeregelt. Es tritt jedoch ein kurzzeitiges Überschwingen auf, bevor diese Selbstregelung die Rückkehr des Reaktodrucks auf seinen normalen Arbeitswert kompensiert Somit vergrößert zwar die zeitweilige Absenkung des Reaktorsdrucks während einer Steuerstabänderung die an die Belastung gelieferte Dampfmenge, aber die Druckabsenkung kann auch unerwünschte Schwankungen der Reaktorleistung während der Zeitspanne zur Folge haben, in welcher die Steuerstäbe die Grundleistung ändern.

!m allgemeinen ist es auch nicht wünschenswert, eine Verstellung der Steuerstäbe durchzuführen, um kurzzeitige Änderungen des Dampfbedarfs zu berücksichtigen. Die relative Lage der vielen Steuerstäbe im Reaktorkern ist zumindest teilweise durch die Flußveneilung und die Brennstoffökonomie bestimmt. Für einen optimalen Reaktorbetrieb sollten verschiedene Steuerstäbe entlang unterschiedlichen Strecken bewegt werden, um eine gewünschte Änderung des Leistungsniveaus des Reaktors zu erzielen. Die Bewegungsverteilung ist kompliziert und schwer aufrechtzuerhalten, wenn häufige Änderungen erfolgen müssen, um kurzzeitige Änderungen des Leistungsbedarfs des Verbrauchers zu berücksichtigen. Ferner führt eine häufige Betätigung des Steuermechanismus zur Abnützung betriebsnotwendiger Teile und erhöht die Gefahr von Betriebsausfällen. Wenn der Operateur des Reaktors eine große Anzahl von Steuerstäben häufig über unterschiedliche Strecken bewegen muß, besteht eine erhöhte Fehlergefahr. Ein Fehler, der ein falsches Zurückziehen von Steuerstäben zur Folge hat, könnte eine plötzliche Reaktivitätserhöhung zur Folge haben, die zu Beschädigungen des Reaktors oder zu einer Notabschaltung führen könnte.

Schließlich ist auch in der genannten Zeitschrift »atomwirtschaft« erwähnt, daß dem Vordruckrcglcr ein Drehzahlregler der Turbine übergeordnet ist, der als Grenzregler bei unzulässigen Drehzahlerliöhungen eingreift. Eine derartige Drehzahlerhöhung kann bei schneller Verkleinerung des Belastung eintreten. Somit ist es bereits dem Stand der Technik entne'inibar, daß für positive und negative Belastungssprünge unterschiedliche Regelungsmechanismen eingreifen können. Es fehlt jedoch bei dem aus der genannten Zeitschrift bekannten Verfahren ein Hinweis, wie diese Regelungsmechanismen auszubilden sind, damit die Gefahr der geschilderten Überschwingungen verringert w ird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, beim Verfahren der eingangs genannten Art die Regelungsmechanismen, die bei solchen Belastungsänderungen wirksam werden, wenn die Drehzahlregelung durch Verstellung der Steuerstäbe oder durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlwasserzwangsumwälzung nicht schnell genug wirken, derart auszugestalten, daß die Gefahr von Überschwingungen verringert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gemeinsame Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die bei positiven und negativen Belastungssprüngen unterschiedlichen Regelungsmechanismen schnell eingreifen, um die Änderungen auszuregeln. Bei positiven Belasiungssprüngen wird die Druckabsenkung sofort wirksam, um für wenige Sekunden eine vergrößerte Dampfniengc zu liefern. Danach wird die erhöhte Zwangsumwälzung wirksam, um nicht nur die mit der Druckabsenkung verbundene Verkleinerung der Reaktivität schnell zu kompensieren, sondern auch für eine vermehrte Dampferzeugung zu sorgen bis gegebenenfalls nach einigen weiteren Sekunden die Steuerung durch Steuerstäbe greift.

Bei einem negativen Belastungssprung wird unmittelbar die Drehzahlregelung wirksam, um für eine Anpassung an den verminderten Leistungsbedarf zu sorgen. Da beide Belastungsänderungsrichtungen in Wechselbeziehung zueinander stehen, können die Regelabweichungen schnell ausgeregelt werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kernkraftanlage /ur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung des Ansprechvermögens der Kernkraftanlage nach F i g. 1 bei einer Steigerung des Verbraucherbedarfs um 10% und

F i g. 3 eine graphische Darstellung des Ansprechvermögens der Kernkraftanlage nach F i g. 1 bei einer Steigerung des Leistungsbedarfs um 20%.

F i g. 1 zeigt einen Siedewasserreaktor 10. Der von dem Reaktor 10 erzeugte Dampf gelangt durch eine Dampfleitung 11 zu einer Turbine 12, die einen Generator 13 antreibt. Nach dem Durchgang durch die Turbine 12 wird der Dampf in dem Hauptkondensator 14 kondensiert. Eine Nebenschlußleitung 16 leitet Dampf von der Dampfleitung 11 direkt zu dem Hauptkondensator

J5 14, falls die Turbine 12 die anfallende Dampfmenge nicht aufnehmen kann.

Das Leistungsniveau des Reaktors kann durch Steuerstäbe 18, die die Reaktivität des Reaktorkerns beeinflussen, gesteuert werden. Das Leistungsniveau kann weiterhin innerhalb eines beträchtlichen Bereichs durch Einstellung der Durchflußmcnge gesteuert werden, mit der das Wasser durch den Reaktorkern umgewälzt wird. Das umgewälzte Wasser verläßt den Reaktor 10 durch eine Leitung 19 und wird durch eine Pumpe 20 mit veränderlicher Förderleistung durch eine Leitung 21 mit einem Ventil 22 in den Reaktor zurückgepumpt. Bei ansteigender Drehzahl der Pumpe 20 wird mehr Wasser durch den Reaktorkern gepumpt. Diese erhöhte Strömungsgeschwindigkeit hat zur Folge, daß die Reaktivitat des Reaktors und somit dessen Leistung erhöht wird. Die Umwälzung wird durch die Änderung der Drehzahl eines Wcchselstromgcnciators 24 gesteuert, welcher an einen Induktionsmotor 25 der Umwälzpumpe angeschlossen ist. Ein Drehzahlregler bestehend aus einem Verstärker 26 und einer Summierstelle 29 steuert die Drehzahl des Generators 24 durch Änderung einer Fluid-Kupplung 28 zwischen einem Antriebsmotor 27 und dem Wechselstromgenerator 24.

Obwohl nur ein einziger Umwälzweg und ein Pumpensystem in Fig. 1 dargestellt ist, können mehrere derartige Einrichtungen parallel geschaltet sein.

Ein Integrator (I-Regler) 23 integriert ein an seinem Eingang anstellendes Lastabweichungssignal und liefert an seinem Ausgang so lange ein sich entsprechend än-

e>5 derndes Ausgangssignal, bis das Lastabweichungssignal null ist. Dann bleibt das Ausgangssignal. das nun dem geänderten L.istbcdarf proportional ist. konstant. Ein Tachometer 33 mißt die Drehzahl des Wcchselstromge-

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neraiors 24. Dieses Signal wild an einer Summierstelle 29 mit dem Ausgangssignal des Integrators 23 verglichen. Die beiden Signale heben sich bei stationärem Betrieb auf.

Die Regelung für die Umwälzung kann auch aus einer großen Pumpe mit konstanter Drehzahl und aus einem durch den Integrator 23 geregelten Drosselventil 22 bestehen.

Zusätzlich zur Regelung der Umwälzung wird der Sollwert des Drucks in der Dampfleitung 11 zeitweilig verändert, um ein schnelleres Ansprechvermögen der Kernkraftanlage zu erzielen. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung zum Überwachen der Drehzahl des Generators 13 vorgesehen, wobei hier die Drehzahl als Maß für die Generatorlast verwendet ist. Diese Überwachung erfolgt kontinuierlich, wobei ein Signal erzeugt wird, das zu der Summierstelle 30 über die Leitung 31 (Ist-Drehzahlsignal) gelangt. Die Summierstelle 30 vergleicht das Ist-Drehzahlsignal der Generatordrehzahl mit einem Sollwert 32. Wenn die Generatordrehzahl unter die Solldrehzahl fällt, wird ein positives Drehzahlfehlersignal an eine Summierstelle 62 weitergcleitet. Ein Belastungs-Sollwertsignal für die Kernkraftanlage, das entweder intern vorgegeben oder von außen angefordert wird, wird in einem Lasteinsteller 63 um einen bestimmten Wert, entsprechend etwa 10% der Dampfströmung, vergrößert. Dieses »vorgespannte« Lastsollwertsignal wird ebenfalls der Summierstelle 62 zugeführt. Das Ausgangssignal der Summierstelle (vorgespanntes Lastbedarfssignal) 62 gelangt sowohl zu einem Niedrigwertgatter 36 als auch zu einem Summierglied

41. Das Gatter 36 empfängt auch ein Signal von einem Druckregler, der von einer Summierstelle 45 und einem Verstärker 34 gebildet ist. Das Gatter 36 spricht auf das niedrigere dieser beiden Signale an und stellt über einen Servomotor 39 das Steuerventil 38 der Turbine entsprechend dem niedrigeren Signal ein.

An der Summierstelle 41 wird der zuvor addierte vom Lasteinsteller 63 vorgegebene Wert, entsprechend etwa i0°/o der Dampfströmung, wieder subtrahiert. Dieses Signal (Lasibedarl'ssignal) gelangt zu der Summierstelle

42. wo es mit dem Ausgangssignal der Summierstelle verglichen wird. Während des stationären Betriebes heben sich diese Signale auf. Wenn jedoch im Übergangsbetrieb ein Unterschied vorhanden ist, gibt die Summierstelle 42 ein Ausgangssignal ab. weiches der Abweichung des Lastbedarfs entspricht. Dieses Lastabweichungssignal gelangt sowohl zu dem Integrator 23 als auch zu der Summierstelle 45.

Die Summiersteüe 45 vergleicht den tatsächlichen Dampfdruck (Druck-Istwert) der Leitung 11 mit einem manuell vorgegebenen (konstanten) Druek-Sollwert eines Drucksollwertgebers 46 und einem vom Lastabweichungssignal abgeleiteten Signal. Das Ausgangssignal (Reaktordruckabweichungssignal) der Summierstelle gelangt auch zu einer Summierstelle 48, wo es mit dem Ausgangssignal des Gatters 36 verglichen wird. Eine kleine Vorspannung (gewöhnlich entsprechend 0.07 bar) wird der Summierstelle 48 ebenfalls zugeführt, um das Dampfnebenschlußventil 50 geschlossen zu halten, weil sich die beiden anderen Signale gewöhnlich aufheben. Wenn das Ausgangssignal der Summierstelle 45 das Ausgangssignal des. Gatters 36 beträchtlich übersteigt und die kleine Vorspannung überschreitet, was auftreten wurden, wenn das Ausgangssignal der Summierstelle 62 (vogespanntes Lastbedarfssignal) über das Gatter 36 wirksam ist, betätigt das Ausgangssignal der Summierstelle 48 über einen Servomotor 51 das Dampfnebenschlußventil 50. Dadurch ergibt sich ein Nebenschluß für den Dampf zu der Turbine 12, der direkt an den Hauptkondensalor 14 weitergeleitet wird. Die Dampferzeugungsrate des Reaktors kann mit normalen Belastungsänderungen Schritt halten, so daß ein Nebenschluß für den Dampf normalerweise nicht erforderlich ist. Dieser wird jedoch benötigt, wenn die Belastung schneller fällt, als der Dampferzeuger folgen kann und zudem die IO°/oige Vorspannung übersteigt. Zwischen in den Summierstellen 42 und 45 kann ein Signalpcgelanpassungsglicd 44. beispielsweise ein Verstärker, eingefügt sein.

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden:

if> Bei stationärem Betrieb gleichen sich der Ist-Werl der Drehzahl und der Soll-Wert 32 an der Summierstelle 30 aus, so daß kein Signal von der Summierstelle 30 zu der Summierstelle 62 gelangt. Das Lastsollwertsignal gelangt dann unverändert an den Ausgang von 62 und zum 2» Gatter 36. An der Summierstelle 41 wird die Vorspannung von dem Ausgangssignal der Summierstelle 62 entfernt und dieses Signal (Lastbedarfssignal) gelangt zu der Summierstelie 42. Bei stationärem Betrieb bestimmt das Ausgangssignal der Summierstelle 45 die 2^r> Dampfslrömung zu der Turbine. Dieses gleicht das Lastbedarfssignal in der Summierstelle 42 aus, so daß deren Ausgangssignal null ist. (Deshalb bleibt auch die Strömungsgeschwindigkeit der Umwälzung konstant). Das Niedrigwertgatter 36 steuert das Turbinensteuerjo ventil 38 über den Servomotor 39 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Summierstelle 45. Die Summierstelle 48. die F.ingangssignale der Summierstelle 45 und vom Gatter 36 empfängt, wird innerhalb der durch die kleine Vorspannung bedingten Grenzen ausgeglichen. Desn halb bleibt das Nebenschlußventil 50 geschlossen.

Tritt nun eine schnelle Vergrößerung der Belastung des Generators auf. welche eine Verringerung der Drehzahl des Generators 12 entsprechend etwa 10% der Belastung verursacht, dann fällt das Drehzahlsignal ■κι 31 unter den Sollwert 32. Da die Ausgangsgröße der Summicrsielle 30 durch Subtraktion des Drehzahl-Istsignal 31 gebildet wird (wie durch das negative Vorzeichen neben dem betreffenden Eingang dieses Signals gekennzeichnet ist), wird dadurch das Signal (Drehzahlabweichungssignal) zu der Summierstelle 62 erhöht. Damit steigt das Ausgangssignal der Summierstelle 62 direkt proportional dem Eingangssignal von der Summierstelie 30 an. Am Gatter 36 hat dies keinen sofortigen Einfluß, weil das Gatter 36 auf das kleinere der beiden empfangenen Signale anspricht. Über die Summierstelle 41 steigt das Ausgangssignal von der Summierstelle 42 (Lastabweichungssignal) proportional an, solange das Ausgangssignal der Summierstelle 45 konstant bleibt. Das Ausgangssignal der Summierstelle (Lastabweichungssignal) gelangt zu dem Integrator 23, wodurch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Umwälzung bewirkt wird. Das Lastabweichungssignal gelangt auch zur Summierstelle 45. Ein ansteigendes Ausgangssignal von der Summierstelle 45 (Reaktordruckabweichungssignal) erhöht nun das Signal zum Niedrigwertgatter 36. Da beide Eingangssignal« des Gatters 36 angestiegen sind, öffnet das Gatter das Turbinensteuerventil 38 über den Servomotor 39 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Summierstelle 45 (Reb5 aktordruckabweichungssignal), welches immer noch das niedrigere der beiden Eingangssignale ist. Damit tritt eine Erhöhung der Dampfströmung von dem Reaktor 10 zur Turbine 12 auf. Diese anfänglich höhere Dampf-

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Strömung verursacht eine Erhöhung der Drehzahl der Turbine. Das Ausgangssignal von der Summierstelle 42 (Lastabweichungssignal) sinkt, wenn das Ausgangssigtiiil der Summierstelle 45 (Reakiordruckabwcichungssignul) ansteigt, und wird null, wenn der I.astbedarl erreicht ist. Deshalb kehrt nach wenigen Sekunden der Druck-Istwert auf den ursprünglichen, vom Drucksollwertgeber 46 vorgegebenen konstanten Wen zurück. Dies ist bedeutsam, da bei einem niedrigen Reaktordruck während einer längeren Zeitspanne ein nachteiliger Einfluß auf die Dampfableitung auftreten würde, weil bei dem niedrigen Druck mehr Dampfblasen in dem Reaktorkern auftreten können, was zu einem niedrigeren Anteil an Moderator in dem Reaktorkern und damit zu einer geringeren Wärmeleistung des Reaklorkerns führt. Mit dem beschriebenen Regelverfahren wird jedoch der Reaktordruck nur während einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne gesenkt, welche gerade lang genug ist, um die Änderung des Lastbedarfs schnell aufzufangen.

Da die Turbine 12 schnell den erforderlichen zusätzlichen Dampf erhält, steigt die Drehzahl des Generators 13 an, wodurch das Ist-Drehzahlsignal zur Summierslel-Ie 30 erhöht wird. Wegen der Drehzahlregelung (proportionales Verhalten) entspricht das Ist-Drehzahlsignal 31 nicht vollständig der Soll-Drehzahl 32, weil das Ausgangssignal der Summierstelle 30 das erforderliche Lastbedarfssignal liefern muß. um das Steuerventil 38 in dem gewünschten Ausmaß offenzuhalten.

Auf Wunsch kann auch der Belastungssollweri am Lasteinsteller 63 um diesen gleichen Betrag erhöht werden, so daß das Ist-Drehzahlsignal dem Soll-Drehzahlsignal entspricht. In jedem Fall erreicht das System somit einen neuen stationären Zustand mit einer größeren Umwälzung und Dampferzeugung, um den größeren Dampfbedarf der Turbine zu erfüllen.

Wenn die Drehzahl des Generators 13 plötzlich ansteigt, treten im Vergleich zu der vorstehenden Beschreibung umgekehrte Verhältnisse auf. Wenn das Ist-Drehzahlsignal 31 ansteigt, fällt das Ausgangssignal der Summierstelle 30 ab. Deshalb sinkt auch das vorgespannte Lastbedarfssignal aus der Summierstelle 62. Das Gatter 36 vergleicht dieses Signal mit dem Ausgangssignal der Summierstelle 45. Wenn das vorgespannte Lastbedarfssignal kleiner als das Ausgangssignal der Summierstelle 45 ist, was dann der Fäll wäre, wenn das vorgespannte Lastbedarfssignal plötzlich um mehr als 10% abfällt, dann spricht das Gatter 36 auf das vorgespannte Lastbedarfssignal an und beginnt, das Turbinensteuerventil 38 zu schließen. Inzwischen gelangt das vorgespannte l-astbedarfssignal durch die Summierstelle 41, wo die Vorspannung entfernt wird, zur Summierstelle 42 als das echte Lastbedarfssignal. Da dieses Signal kleiner als das Ausgangssignal der Summierstelle 45 ist, wird auch das Ausgangssignal der Summierstelle 42 kleiner. Dieses Lastabweichungssignal erreicht den Integrator 23, um eine Verringerung der Umwälzung herbeizuführen. Dieses Signal erreicht auch die Summierstelle 45. Das Ausgangssignal der Summierstelle 45 wird kleiner und wird an der Summierstelle 48 mit dem Signal aus dem Gatter 36 verglichen. Wenn der Unterschied dieser Signale die kleine, an die Summierstelle 48 angelegte Vorspannung überschreitet, öffnet das Ausgangssignal der Summierstelle 48 das Nebenschlußventil 50 über den Servomotor Dies ermöglicht eine schnelle Ableitung von Dampf zu dem Hauptkondensator 14, um eine unerwünschte Erhöhung des Reaktordrucks zu vermeiden. Unabhängig davon, ob es erlorderlich ist, einen Nebenschluß zum Hauptkondensalor vorzunehmen, wenn das System die Dampfzufuhr zu der Turbine 12 verringert, kehrt das Dreh/iihlsignal in den Normalzustand zurück, und das

■-, .System kommt in einen stationären Betriebszustand bei einer geringeren I Imwälzgesehwindigkeii.

Vergleich bare Ansprechgeschwindigkeiten verschiedener Parameter des Reaktorbetriebes bei plötzlichen, stufenförmigen Belastungsänderungen sind in den

Hi Fi g. 2 und 3 dargestellt.

I- i g. 2 zeigt die Änderung der NeutronenfluSdichte F. des Dampfdurchsatzes D und des Reaktordruckes P in Abhängigkeit von der Zeit bei einem IO^ü/oigen positiven Bclastungssprung. Es erfolgt eine sehr schnelle Er-

Ii höhung des Dampfdurchsatzes, die etwa 3% nach etwa 2 Sekunden beträgt. Die vollständige Erhöhung des Dampfdurchsatzes um 10% wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung in etwa 30 Sekunden erreicht. Dieses schnelle Ansteigen des Dampfdurchsatzes resultiert aus dem kurzzeitigen Eingriff in den Regelvorgang, wodurch ein starker Druckabfall im Reaktor während der ersten wenigen Sekunden nach dem Anstieg der Soll-Last ermöglicht wird.
Wie oben ausgeführt wurde, erhöht die plötzliche Drucksenkung im Reaktor während einiger Sekunden den Anteil der Dampfblasen in dem Reaktorkern. Dies führt zu einem Abfall der Neutronenflußdichte während etwa 4 Sekunden. Die Neutronenflußdichte steigt aber schnell wieder an und erreicht die 10%ige Erhöhung

so nach etwa 8 Sekunden.

F i g. 3 zeigt entsprechende Kurven bei einem Lastanstieg um 20%.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 20 05 299

   Patentanspruch:

   Verfahren zur Drehzahlregelung einer veränderlich belasteten Dampfturbine, die mil einem die Dampfturbine und das dieser zugeordnete Turbinensteuerveniil überbrückenden Dampfnebenschlußventil versehen ist. im Dampf/ Kondenswasserkreislauf eines Siedewasserreaktors, in welchem die Zwangsumwälzung des Kühlwassers durch den Reaktor in Abhängigkeit von der Belastung eingestellt und der Dampfdruck im Normalbetrieb auf einen im wesentliche konstanten Wert geregelt wird und bei dem während einer vergleichsweise schnellen Belastungsänderung zwei getrennte Größen auf das Turbinensteuerventil einwirken, von welchem die eine Größe bei einer schnellen Vergrößerung der Belastung durch Beeinflussung des Drucksollwertes das Turbinensteuerventil öffnet und damit den Reaktordampfdruck absenkt und die andere Größe bei einer schnellen Verkleinerung der Belastung als Drehzahlabhängiges Signal unmittelbar das Turbinensteuerventil beeinflußt und gegebenenfalls das Dampfnebenschlußventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Drucksollwertes ein vom Ist-Drehzahlsignal durch Vergleich mit der Soll-Drehzahl abgeleitetes Drehzahlabweichungssignal und ein Belastungssollwertsignal zu einem Lastbedarfssignal zusammengefaßt werden, aus dem zusammen mit einem Reaktordruckabweichungssignal ein Lastabweichungssignal gebildet wird, wobei das Reaktordruckabweichungssignal aus dem Lastabweichungssignal, dem DrucksoHwert und dem Druck-lstwcrt abgeleitet wird und das Turbinensteuerventil beeinflußt, und daß zur je nach Belastungsändcrung getrennten Beeinflussung des Turbinensteuerventils die beiden Größen — das Reaktordruckabweichungssignal einerseits und das Lastbedarfssignal andererseits — das Turbinensteuerventil über ein Niedrigwertgatier steuern, dem das bei schneller Verkleinerung der Belastung das Turbinensteuerventil unmittelbar beeinflussende drehzahlabhängige Lastbedarfssignal mit einer Vorspannungversehen zugeführt wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Drehzahlregelung einer veränderlich belasteten Dampfturbine im Dampf/Kondenswasserkreislauf eines Siedewasserreaktors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiges Verfahren ist in der Zeitschrift »atomwirtschaft«. Oktober 1968, S. 495 bis 498, beschrieben.

   In Siedewasserreaktoren dient das Kühlmittel sowohl zur Wärmeabfuhr aus dem Reaktorkern als auch als Moderator. Wenn ein Sieden in dem Reaktorkern auftritt, verringert das Auftreten von Dampfblascn in dem Kühlmittel die Menge des flüssigen Moderators in dem Reaktorkern, wodurch die Menge abgebremster Neutronen und somit die Reaktivität verkleinert wird. Umgekehrt führt eine erhöhte Reaktivität im Kern zu einer erhöhten Wärmeerzeugung unter Ausbildung von mehr Dampfblasen, welche ihrerseits die Reaktivität verringern. Deshalb kann ein derartiger Reaktor selbstregelnd sein. Die Reaktivität eines derartigen Reaktors wird im allgemeinen durch Sicuerstäbe gesteuert. Wenn die Steuerstäbe teilweise herausgezogen werden, steigt die Neutronenflußdichte und damit die Reaktivität Die erhöhte Reaktivität erhöht die Wärmeerzeugung, welche die Ausbildung zusätzlicher Dampfblasen bewirkt.

   Wenn sich Dampfblasen ausbilden, fällt die Moderatorwirkung des Kühlmittels ab, wodurch die erhöhte Reaktivität teilweise kompensiert wird. Das Sieden dauert bei diesen Verhältnissen an, solange der Reaktordruck konstant bleibt Wenn jedoch der Druck während des

   ίο Betriebs beträchtlich geändert wird, ohne daß die Reaktorleisiung kompensierend geändert wird, kann der Reaktor nicht mehr selbstregulierend sein, weil eine Erhöhung des Drucks die Ausbildung von Dampfblasen verhindert, so daß die Leistung ansteigen kann. Deshalb ist es vorzuziehen, daß der Druck im Reaktor im wesentlichen konstant gehalten wird, und daß die Reaktivität in anderer Weise gesteuert wird. Jedoch ist die Steuerung durch Steuerstäbe, welche einen Neutronenabsorber enthalten und beim Einführen die Reaktivität erniedrigen. verhältnismäßig langsam und benötigt im allgemeinen 20 bis 30 Sekunden. Eine derartige Verzögerung der Dampfabgabe ist jedoch in der Praxis im allgemeinen nicht wünschenswert, weil im allgemeinen ein möglichst schnelles Ansprechvermögen erforderlich ist.

   Wie in der zuvor genanten Zeischrift »atomwinschaft« beschrieben ist, kann bei Siedewasserreaktoren das flüssige Kühlmittel im Reaktorkern umgewälzt werden. Durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit bei dieser Umwälzung kann die durch den Kern strömende Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit geändert werden. Wenn eine Erhöhung der Leistung gewünscht wird, kann die Umwälzung erhöht werden, wodurch Dampfblasen schneller aus dem Reaktorkern entfernt werden. Da der Anteil des Reaktorkerns, in dem flüssiges Kühlmittel vorhanden ist, gegenüber den Bereichen mit verdampftem Kühlmittel ansteigt, steigt die Moderation an und erhöht die Reaktivität. Wenn es erwünscht ist, die Leistung des Reaktors zu verringern, kann die Umwälzung verringert werden, wodurch die Dampfblasen aus dem Reaktorkern langsamer entfernt werden. Weil der Reaktorkern dann einen höheren Anteil von Dampfblasen und einen niedrigen Anteil von flüssigem Moderator enthält, fällt die Reaktivität ab. Nachdem also die Steucrsläbe eingestellt sind, kann bis zum Einsetzen ihrer Wirkung die Reaktorleistung innerhalb eines beträchtlichen Bereiches geändert werden, indem die Umwälzung des Kühlmittels dem Dampfbedarf angepaßt wird.

   Zwar spricht die Änderung der Umwälzung schneller an als die Einstellung der Steuerstäbe, aber es ergibt

   so sich immer noch eine Verzögerung von etwa 5 bis 15 Sekunden, bevor das neue Leistungsniveau erreicht wird.

   In der Zeitschrift »atomwirtschaft« wird ferner erwähnt, daß das Übergangsverhalten bei einer Laständerung verbessert werden könne, indem bei positiven Lastsprüngen vorübergehend der Drucksollwert abgesenkt wird. Hierdurch bilden sich sofort viel mehr Gasblasen wegen des geringen Drucks im Reaktorkern aus.Diesc Vermehrung des Dampfvolumens im Reaktorkern vermindert jedoch die Maderationswirkung des

   ho Kühlmittels beträchtlich, wodurch sich die Reaktivität erniedrigt. Let/.iendlich wird /war die Reaktivität durch das Herausziehen der Sieuerstäbe erhöht, aber während einer beträchtlichen Zeitspanne wird die Reaktivität verringert, obwohl der Verbraucher zusätzlichen

   h'i Dampf benötigt. Wenn dann durch das Herausziehen dor Sieuerstäbe die Reaktivität und die Reaklorleistiing ansteigt, stellt sich wieder der ursprüngliche Druck im Reaktor ein. Dadurch ergibt sich ein kur/./.eitiges Über-