DE2159696A1 - Verfahren zur Verbesserung der Nachwärmeabfuhr bei einer Notabschaltung eines gasgekühlten Kernreaktors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Gesellschaft zur Förderung der Forschung

an der Eidg. Techn. Hochschule, CH-8006 Zürich (Schweiz)

Verfahren zur Verbesserung der Nachwärmeabfuhr bei einer Notabschaltung eines gasgekühlten Kernreaktors sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Nachwärmeabfuhr bei einer Notabschaltung eines gasgekühlten Kernreaktors sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer Energieerzeugungsanlage.

Beim Eintritt einer ernsten Störung im Betrieb einer von einem Kernreaktor gespeisten Energieerzeugungsanlage, z.B. " zur Abgabe von elektrischer Energie, werden die Regelstäbe des Reaktors sehr rasch zwischen die Brennstoffelemente gesteuert. Damit sinkt die erzeugte thermische Leistung gegen Null. Kernreaktoren, insbesondere auch jene von der Art der gaagekühlten schnellen Brüter, erzeugen aber aufgrund der Sekundärstrahlung noch über längere Zeit hinweg eine erhebliche, nicht durch Regelstäbe steuerbare Leistung, die sogenannte iiaohwärme.

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Unmittelbar nach dem Einfallen der Regelstäbe beträgt diese Leistung etwa 15 ^c/°, nach 30 Sekunden etwa 5 % und nach einer Minute noch etwa 3»5 % der thermischen Nennleistung des Reaktors. Dabei können die Brennstoffelemente durch diese bei Grossanlagen sehr erhebliche Wärme in unzulässiger Weise erwärmt werden, wenn der zur Kühlung vorgesehene Gasdurchsatz aus irgendeinem Grunde vermindert wird. Ein solcher Störungsfall liegt besonders dann vor, wenn im Gaskreislauf, etwa unmittelbar beim Reaktorein- oder -ausgang, ein Rohrbruch auftritt.

Handelt es sich um eine aus betrieblichen und Kostengründen gewählte, nicht voll integrierte Bauweise, so tritt das entweichende Gas in den Maschinenraum und füllt diesen mehr oder weniger schnell auf. Der Druck in diesem Räume steigt, während er jedoch gleichzeitig im Reaktor auf Vierte sinkt, welche eine genügende Kühlung des Reaktorkernes nicht mehr gewährleisten können.

Diese Vorgänge können so schnell verlaufen, und die Wärmekapazität des Kernes, besonders eines schnellen Brüters, ist so gering, dass die Zeit nicht reicht, um ein Notkühlgebläse rechtzeitig einschalten zu können. Solche Gebläse müssten also dauernd laufen, was für den Betrieb mit erheblichen Nachteilen verbunden wäre. Es ist deshalb bereits bekannt geworden, bei einem gasgekühlten Reaktor hoher Leistung mindestens zwei, vorzugsweise drei, geschlossene Gaskreisläufe parallel anzuordnen, die je durch den Reaktor, durch eine Gasturbine, durch einen Kompressor und zurück zum Reaktor führen, wobei die Gasturbine den Kompressor und einen elektrischen Generator für die Abgabe elektrischer Energie antreibt. Bei einem Rohrbruch in einem dieser Kreisläufe und eventueller gleichzeitiger Störung auch in einem

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zweiten Kreislauf läuft mindestens eine Gasturbine mit Kompressor weiter, wodurch weiterhin ein, wenn auch erheblich verringerter, Gasdurchsatz durch den Reaktor gewährleistet ist.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, auf verhältnismässig einfache und wirksame Weise, ohne kostspielige zusätzliche Mittel, unter Verwendung der vorhandenen Maschinen, die Abfuhr der Nachwärme bei einer Notabschaltung eines gasgekühlten Kernreaktors der zuletzt erwähnten Art zu verbessern. λ

Das diese Aufgabe lösende Verfahren gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei der Notabschaltung des Reaktors in jedem Gaskreislauf ein Bypass parallel zur Gasturbine dermassen geöffnet wird, dass die Erzeugung elektrischer Energie reduziert und der Strömungswiderstand im Gaskreislauf vermindert wird, wodurch die vom Kompressor geförderte und den Reaktor durchströmende Gasmenge je Zeiteinheit erhöht wird.

Falls in jedem Gaskreislauf eine Hochdruck- und eine Niederdruck-Gasturbine in Serie geschaltet sind, von denen die erste den Kompressor und die zweite den Generator antreibt, kann das Verfahren zweckmässig in der Weise durchge- ™ führt werden, dass zunächst ein Bypass parallel zu der den Generator antreibenden Gasturbine geöffnet und nachher ein zweiter Bypass parallel zu beiden Gasturbinen ebenfalls geöffnet wird, derart dass die Drehzahl der andern Gasturbine und des Kompressors einen vorbestimmten Viert nicht übersteigt.

Wenn in jedem Gaskreislauf ein Niederdruck- und ein Hochdruck-Kompressor in Serie geschaltet sind, kann zusätz-

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lieh ein Bypass parallel zum Hochdruck-Kompressor geöffnet werden, sobald das Druckverhältnis dieses Kompressors unter einen vorbestimmten Minimalwert sinkt, um den Strömungswiderstand im Gaskreislauf weiter herabzusetzen.

Wenn in jedem Gaskreislauf ein Vorwärmer für das dem Reaktor zugeleitete Gas vorhanden ist, kann zusätzlich auch ein Bypass parallel zum Vorwärmer geöffnet werden, um dadurch die Eintrittstemperatur des in den Reaktor eingeleiteten Gases zu reduzieren.

Es kann auch ein mit dem Kompressor gekuppelter, im Normalbetrieb leer mitlaufender Anwurfmotor in Betrieb gesetzt v/erden, um den Kompressor zusätzlich anzutreiben und dadurch die geförderte Gasmenge je Zeiteinheit zu erhöhen.

Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung in einer Energieerζeugungsanlage weist einen gasgekühlten Kernreaktor, mindestens zwei parallele Gaskreisläufe, die je durch den Reaktor, durch mindestens eine Gasturbine, durch mindestens einen Kompressor und zurück zum Reaktor führen, wobei die Gasturbine mit dem Kompressor und einem elektrischen Generator zur Abgabe elektrischer Energie in Antriebsverbindung steht, sowie einen im Reaktor angeordneten Druckfühler auf, der auf den Gasdruck anspricht. Das Neue gemäss der Erfindung besteht bei dieser Anlage im wesentlichen darin, dass an jeden Gaskreislauf ein der Gasturbine parallel geschalteter Bypass angeschlossen ist, der ein im Normalbetrieb geschlossenes Ventil enthält, und dass Steuermittel zum Betätigen des Ventils im Bypass in Abhängigkeit vom Druckfühler vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil öffnen, sobald der Gasdruck im Reaktor in unzulässiger Weise sinkt.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und besondere Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, aus der nun folgenden Beschreibung und aus den dazu gehörenden Zeichnungen, in denen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Energieerzeugungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht sind.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage mit drei parallelen Gaskreisläufen, von denen jedoch nur einer vollständig dargestellt ist, und die je eine einwellige Gasturbinen-Kompressor-Generator-Gruppe aufweisen; |

Fig. 2 ist eine analoge Darstellung einer Anlage, deren drei Gaskreisläufe, von denen nur einer vollständig gezeichnet ist, je eine Hochdruck- und eine Niederdruck-Gasturbinenstufe mit getrennten Wellen aufweist, von denen die eine die Kompressorgruppe und die andere einen Generator antreibt.

Gemäss Fig. 1 v/eist ein gasgekühlter Kernreaktor 1 drei Eingänge 2 und drei Ausgänge 3 für das als Kühlmittel und Energieträger benutzte Gas, z.B. Helium, auf. Jeder der Eingänge 2 bzw. Ausgänge 3 gehört zu einem eigenen, in sich geschlossenen Gaskreislauf. Sämtliche drei Gaskreisläufe sind einander gleich ausgebildet und parallel geschaltet. Der Einfachheit wegen ist nur ein einziger der Gaskreisläufe in Fig. 1 vollständig dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Der Reaktorausgang 3 ist mit dem Eingang 5 einer Gasturbine 6 verbunden, die eine Welle 4 antreibt. Das die Gasturbine 6 verlassende entspannte Gas ist mittels einer Leitung 7 durch den Primärpfad eines Wärmeaustauschers 8 und dann durch einen Kühler 9 zum Eingang eines Niederdruck-Kompressors 10 geleitet. Das im Kompressor 10 auf einen Zwischen-

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druck verdichtete Gas ist über einen Zwischenkühler 11 zum Eingang eines Hochdruck-Kompressors 12 geführt. Das auf den Enddruck verdichtete Gas ist vom Ausgang des Hochdruck-Kompressors 12 über den Sekundärpfad des als Vorwärmer dienendden Wärmeaustauschers 8 zum Eingang 2 des Reaktors 1 geleitet. Die beiden Kompressoren 10 und 12 stehen mit der Welle 4 der Gasturbine 6 in Antriebsverbindung. Ferner sind mit der Welle 4 ein elektrischer Generator 19 für die Abgabe elektrischer Energie sowie ein Anwurfmotor 22 zum Anwerfen der Maschinengruppe 6, 10, 12 bei der Inbetriebsetzung der Anlage fest gekuppelt.

Die bisher beschriebene Ausbildung der Energieerzeugungsanlage gemäss Fig. 1 ist an sich bekannt. Neu sind die folgenden zusätzlichen Massnahmen und Einrichtungen:

Von einem Punkt 13 zwischen dem Ausgang 3 des Reaktors und dem Eingang 5 der Gasturbine 6 zweigt ein Bypass 14 ab, der über einen Kühler 15 und ein Ventil 16 vor dem Kühler 9 wieder in den Gaskreislauf einmündet. Der Bypass 14 ist also parallel der Gasturbine 6 und dem Primärpfad des Wärmeaustauschers 8 geschaltet. Im Reaktor 1 befindet sich ein Druckfühler 17, der auf den im Reaktor herrschenden Gasdruck anspricht und imstande ist, ein unzulässig rasches Absinken des Druckes über der Zeit festzustellen und zu signalisieren. Ueber Steuermittel 18 steht der Druckfühler 17 mit dem Ventil 16 in Wirkungsverbindung, um dieses betätigen zu können, wie weiter unten erläutert ist. Die Welle 4 ist mit einem auf die Drehzahl ansprechenden Organ 20 verbunden, das über zusätzliche Steuermittel 21 ebenfalls mit dem Ventil in Wirkungsverbindung steht, um dieses betätigen zu können, wie später dargelegt ist.

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Ein weiterer Bypass 23, der ein Ventil 24 enthält, ist dem Hochdruck-Kompressor 12 parallel geschaltet. Es sind Steuermittel 25 vorhanden, die auf das Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Hochdruck-Kompressors 1 2 ansprechen und mit dem Ventil 24 in Wirkungsverbindung stehen, um dieses betätigen zu können, wie noch beschrieben v/erden wird.

Ein weiterer Bypass 26, der ein Ventil 27 enthält, ist dem Sekundärpfad des Wärmeaustauschers 8 parallel geschaltet. Im Reaktor befindet sich ein auf die Austrittstempera- | tür oder gegebenenfalls auf den Druck des Gases ansprechender Fühler 28, der über Steuermittel 29 mit dem Ventil 27 in Wirkungsverbindung steht, um dieses betätigen zu können.

Die Wirkungsweise der Energie er zeugungsanlage gemäss Fig. 1 ist wie folgt:

Im ungestörten Hormalbetrieb sind die Ventile 16, 24 und 27 geschlossen. Das als Kühlmittel und Energieträger benutzte Gas tritt an den Ausgängen 3 des Kernreaktors 1 mit einer Temperatur von beispielsweise 650 C und einem Druck von beispielsweise 82 bar aus. In jedem der drei parallelen Gaskreisläufe wird das genannte Gas dem Eingang der Gastur- j bine 6 zugeführt, in welchem es sich entspannt und dabei die mechanische Energie zum Antrieb des Generators 19 und der beiden Kompressoren 10 und 12 erzeugt. Der Anwurfmotor 22 ist ausgeschaltet und läuft leer mit. Das die Gasturbine 6 verlassende Gas gelangt über den Wärmeaustauscher 8 und den Kühler 9 zum Eingang des Miederdruck-Kompressors 10, der das Gas auf einen Zwischendruck verdichtet. Anschliessend wird das Gas im Zwischenkühler 11 rückgekühlt, damit es nachher mit geringerem Leistungsaufwand im Hochdruck-Kompressor 12

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auf den Enddruck von "beispielsweise 90 bar gebracht werden kann. Das so verdichtete Gas wird zur Verbesserung des Kreislaufwirkungsgrades im Wärmeaustauscher 8 auf eine Temperatur von beispielsweise 315⁰C vorgewärmt und dann über den betreffenden Eingang 2 des Reaktors 1 in diesen zurückgeführt, womit der Gaskreislauf geschlossen ist.

Wenn in einem der drei parallelen Gaskreisläufe ein Leitungsbruch z.B. an der Stelle 30 auftritt, beginnt sofort der Gasdruck im ganzen System, vornehmlich aber im Reaktor 1, zu sinken. Mittels des Druckfühlers 17 wird bei einem unzulässig raschen Absinken des Druckes ein Signal gegeben, das eine Notabschaltung des Reaktors, d.h. ein sofortiges Einfahren der Regelstäbe auslöst und gleichzeitig über die Steuermittel 18 automatisch ein teilweises Oeffnen des Ventils 16 im Bypass 14 eines jeden Gaskreislaufes herbeiführt. Dadurch wird ein Strömungsweg parallel zur Gasturbine 6 und zum Primärpfad des Wärmeaustauschers 8 in jedem Gaskreislauf freigegeben und damit der Strömungswiderstand des Gases im übrigen Teil der Gaskreisläufe vermindert. Auf Grund der als bekannt vorausgesetzten Charakteristik der Kompressoren 10 und 12-nimmt demzufolge die von den Kompressoren geförderte und den Reaktor 1 durchströmende Gasmenge je Zeiteinheit zu, so dass die unbeschädigten Gaskreisläufe eine erhöhte Kühlwirkung auf den Reaktor ausüben, um den ganzen oder teilweisen Ausfall des beschädigten Gaskreislaufes in ausreichendem Mass wettzumachen. Das Oeffnen des Ventils 16 im Bypass 14 jedes Gaskreislaufes hat* aber auch eine Reduktion der Erzeugung elektrischer Energie mittels des Generators 19 zur Folge, weil weniger Gas als Im Normalbetrieb durch die Gasturbine 6 strömt.

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Für den Fall, dass der Generator 19 am Stromnetz angeschlossen bleibt, das auch durch andere Kraftwerke gespeist ist, wird der Generator nach der Leistungsreduktion der Gasturbine 6 motorisch vom Stromnetz her angetrieben, so dass die Drehzahl der Kompressoren 10 und 12 nicht sinkt. Wenn jedoch der Generator 19 vom Stromnetz abgeschaltet wird und demzufolge keine motorische Kraft entwickeln kann, bewirkt das auf die Drehzahl ansprechende Organ 20 über die Steuermittel 21 eine solche Einstellung des Ventils 16 im Bypass 14, dass sich ein Gleichgewicht zwischen der von den Kompressoren 10 und 12 benötigten Leistung und der der Gasturbine I 6 zugeführten Leistung bei gegenüber dem NormalbetrieUa leicht erhöhter Drehzahl der Welle 4 einstellt. Hierbei .wird der im Normalbetrieb für den Antrieb des Generators 19 vorgesehene Anteil der Leistung der Gasturbine zusätzlich den Kompressoren 10 und 12 zugeführt. Der Kühler 15 im Bypass 14 setzt die Temperatur des durchströmenden Gases so weit herab, dass das Ventil 16 keinen Schaden wegen Ueberhitzung nimmt.

Wenn der Generator 19 vom elektrischen Netz abgeschaltet ist oder sonst nicht motorisch arbeitet, kann der Anwurfmotor 22 eingeschaltet werden, wonach er versucht, die Drehzahl der Welle 4 zu erhöhen. Dadurch wird das auf die Drehzahl ansprechende Organ 20 veranlasst, über die Steuermittel 21 das Ven- " til 16 weiter zu öffnen, um der Drehzahlerhöhung entgegenzuwirken. Dies hat eine Senkung des Strömungswiderstandes und eine entsprechende Erhöhung der durch den Reaktor geförderten Gasmenge je Zeiteinheit zur Folge. Das Einschalten des Anwurfmotors 22 kann automatisch erfolgen, sobald die Kühlung des Reaktors ungenügend ist.

Bei starker Zunahme der von den Kompressoren 10 und 12 geförderten Gasmenge, wie das beim weiten Oeffnen des Ventils

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• 16 der Fall ist, wird der Hochdruck-Kompressor 12 zum Strömungswiderstand, weil seine geometrischen Abmessungen auf Grund des im Normalbetrieb existierenden grossen Druckverhältnisses im Kreislauf kleiner sind als jene des Niederdruck-Kompressors 10. Um den nachteiligen Einfluss des erwähnten Strömungswiderstandes auf die Gasströmung durch den Reaktor 1 auszuschalten, wird durch die Steuermittel 25 das Ventil 24 im Bypass 23 parallel zum Hochdruck-Kompressor geöffnet, sobald das Druckverhältnis auf einen vorbestimmten Minimalwert sinkt.

Eine weitere Intensivierung der Kühlwirkung wird durch Oeffnen des Ventils 27 im Bypass 26 parallel zum Sekundärpfad des Wärmeaustauschers 8 erzielt, wobei die im Normalbetrieb übliche Vorwärmung des Gases vor dem Eintritt in den Reaktor 1 ausgeschaltet wird, so dass das Gas mit einer niedrigeren Temperatur in den Reaktor einströmt. Das Ventil 27 wird über die Steuermittel 29 in Abhängigkeit von dem Fühler 28 geöffnet, wenn die sonstige Kühlung des Reaktors ungenügend ist.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Energieerzeugungsanlage unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen lediglich wie folgt: Anstelle einer einzigen Gasturbine weist jeder der drei parallelen Gaskreisläufe, von denen wiederum nur einer vollständig gezeigt ist, zwei in Serie geschaltete Gasturbinen mit getrennten Wellen auf, nämlich eine Hochdruck-Gasturbine 61 und eine Niederdruck-Gasturbine 62. Die Welle 41 der Hochdruck-Gasturbine 61 steht mit den Kompressoren 10 und 12 in Antriebsverbindung, wogegen die Welle 42 der Niederdruck-Gasturbine 62 mit dem Generator 19 zur Erzeugung der abzugebenden elektrischen Energie verbunden ist. Der Anwurfmotor 22 ist fest mit der Welle 41 der .Kompressorengruppe gekuppelt.

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Parallel der Niederdruck-Gasturbine 62 ist ein Bypass 141 angeordnet, der ein Ventil 161 enthält, welches durch die schon im ersten Ausführungsbeispiel erwähnten Steuermittel 18 in Abhängigkeit von dem im Reaktor 1 angeordneten Druckfühler 17 betätigbar ist. Die Welle 42 der Niederdruck-Gasturbine 62 ist mit einem auf die Drehzahl ansprechenden Organ 201 verbunden, das über Steuermittel 211 mit dem Ventil 161 ebenfalls in Wirkungsverbindung steht, um dieses betätigen zu können, wie weiter unten erläutert ist.

Von einem Punkt 13 zwischen dem Reaktorausgang 3 und dem | Eingang 5 der Hochdruck-Gasturbine 61 eines jeden Gaskreislaufes zweigt ein zweiter Bypass 142 ab, der über einen Kühler 1 52 und ein Ventil 162 vor dem Kühler 9 in den betreffenden Gaskreislauf zurückführt. Der zweite Bypass 142 verläuft demnach parallel zu beiden Gasturbinen 61 und 62 sowie zum Primärpfad des Wärmeaustauschers 8. Mit der Welle 41 der die Kompressoren 10 und 12 antreibenden Hochdruck-Gasturbine 61 ist ein zweites auf die Drehzahl ansprechendes Organ 202 verbunden, das über Steuermittel 212 mit dem Ventil 162 in Wirkungsverbindung steht, um dieses betätigen zu können, wie unten dargelegt ist.

Die übrige Ausbildung der Anlage nach Fig. 2 ist gleich i wie bei dem in bezug auf Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die Wirkungsweise der Energieerzeugungsanlage gemäss Fig. 2 ist im Normalbetrieb grundsätzlich gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Ventile 161, 162, 24 und 27 sind dann geschlossen. Wenn in einem der parallelen Gaskreisläufe z.B. an der Stelle 30 ein Rohrbruch auftritt, sinkt der Gasdruck im Reaktor 1. Der auf den Druckabfall im Reaktor

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ansprechende Druckfühler 17 schaltet sofort den Reaktor ab und veranlasst, dass über die Steuermittel 18 sofort das
Ventil 161 im Bypass 141 vollständig geöffnet wird. Dadurch wird die durch die Niederdruck-Gasturbine strömende Gasmenge wesentlich reduziert, so dass dem Generator 19 entsprechend weniger mechanische Leistung zugeführt wird. Beim Oeffnen des Ventils 161 wird zugleich auch der Strömungswiderstand des Gases beim Austritt aus der Hochdruck-Gasturbine 61 vermindert, was ein intensives Beschleunigen der Hochdruck-Gasturbine und der Kompressoren 10 und 12 zur Folge hat. Das auf die Drehzahl der v/elle 41 ansprechende Organ 202 bewirkt hierauf über die Steuermittel 212 ein teilweises Oeffnen des Ventils 162 im Bypass 142, wodurch ein Nebenschluss parallel beider Gasturbinen 61 und 62 geöffnet und damit der Gasdurchsatz auch durch die Hochdruck-Gasturbine 61 reduziert wird, was einer Erhöhung der Drehzahl der Welle 41 über einen vorbestimmten Höchstwert hinaus entgegenwirkt. Kittels des Organs/202 und der Steuermittel 212 wird das Ventil 162 automatisch derart eingestellt, dass sich ein Gleichgewicht zwischen der der Hochdruck-Gasturbine 61 zugeführten Leistung und der von den Kompressoren 10 und 12 aufgenommenen Leistung bei leicht erhöhter Drehzahl der Welle 41 ergibt. Teils durch den geöffneten Bypass 141 und teils durch den zweiten geöffneten Bypass 1-42 ist der Strömungswiderstand im Gaskreislauf nun derart vermindert, dass die Kompressoren 10 und 12 eine erhöhte Gasmenge je Zeiteinheit zum Reaktor 1 fördern, wodurch die durch den Rohrbruch 30 verursachte Verminderung der Kühlwirkung in ausreichendem Mass wettgemacht wird. Die der Hochdruck-Gasturbine 61 gegenüber dem Normalbetrieb mehr zugeführte Leistung wird durch die Mehrförderung der Kompressoren 10 und 12 aufgebraucht.

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Eine Intensivierung der Kühlwirkung kann durch Einschalten des im Normalbetrieb leer mitlaufenden Anwurfmotors 22 erzielt werden. Wenn der Anwurfmotor 22 in Betrieb gesetzt ist, versucht er, die Drehzahl der Welle 41 zu erhöhen, was jedoch das auf die Drehzahl ansprechende Organ 202 veranlasst, über die Steuermittel 212 das Ventil 162 weiter zu öffnen, um der Drehzahlerhöhung entgegenzuwirken. Das erwähnte weitere Oeffnen des Ventils 162 hat eine zusätzliche Senkung des Strömungswiderständes und damit eine weitere Erhöhung der durch den Reaktor geförderten Gasmenge je Zeiteinheit zur Folge. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, | dass auf die beschriebene Weise, d.h. durch das weitere Oeffnen des Ventils 162 mittels des Organs 202 und der Steuermittel 212, eine stärkere Zunahme der Fördermenge erzielt werden kann als durch eine blosse Drehzahlerhöhung der Kompressoren 10 und 12 mit Hilfe des Anwurfmotors 22. Das durch den zweiten Bypass 141 strömende Gas wird durch den Kühler 152 so weit gekühlt, dass das Ventil 162 keinen Schaden durch übermässige Erhitzung erleidet.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann die Kühlung des Reaktors 1 im Bedarfsfall durch Oeffnen der Ventile 24 und noch weiter intensiviert werden.

Wenn während des Normalbetriebes oder in einem Notfall vor dem Oeffnen des Ventils 161 durch den Druckfühler 17 und die Steuermittel 18 aus irgend einem Grunde der elektrische Generator 19 vom Stromnetz abgetrennt wird und folglich keine Leistung mehr verbraucht, steigt die Drehzahl der nun unbelasteten Niederdruck-Gasturbine 62 rapid an. In diesem Fall wird über das auf die Drehzahl der Welle 42 ansprechende Organ 201 und die Steuermittel 211 das Ventil 161 geöffnet,

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sobald die Drehzahl einen vorbestimmten Höchstwert übersteigt. Dadurch wird der Gasstrom durch die Wiederdruck-Gasturbine 62 erheblich reduziert und damit die Maschinengruppe 19, 62 vor unzulässig hohen Drehzahlen bewahrt.

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Claims (14)

1. Patentansprüche

   1 ./Verfahren zur Verbesserung der Nachwärmeabfuhr bei einer Notabschaltung eines gasgekühlten Kernreaktors mit mindestens zwei parallelen Gaskreisläufen, die je durch den Reaktor, durch mindestens eine Gasturbine, durch mindestens einen Kompressor und zurück zum Reaktor führen, wobei die Gasturbine den Kompressor und einen elektrischen Generator für die Abgabe elektrischer Energie antreibt, dadurch gekennzeichnet, " dass bei der Notabschaltung des Reaktors in jedem Gaskreislauf ein Bypass parallel zur Gasturbine dermassen geöffnet wird, dass die Erzeugung elektrischer Energie reduziert und der Strömungswiderstand im Gaskreislauf vermindert wird, wodurch die vom Kompressor geförderte und den Reaktor durchströmende Gasmenge je Zeiteinheit erhöht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass falls in jedem Gaskreislauf eine Hochdruck- und eine Niederdruck-Gasturbine in Serie geschaltet sind, von denen die erste den Kompressor und die zweite den Generator antreibt, zunächst ein Bypass parallel zu der den Generator an- i treibenden Gasturbine geöffnet und nachher ein zweiter Bypass parallel zu beiden Gasturbinen ebenfalls geöffnet wird, derart, dass die Drehzahl der andern Gasturbine und des Kompressors einen vorbestimmten Höchstwert nicht übersteigt.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass falls in jedem Gaskreislauf ein Niederdruck- und ein Hochdruck-Kompressor in Serie geschaltet sind, zusätz-

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   lieh ein Bypass parallel zinn Hochdruck-Kompressor geöffnet wird, wenn das Druckverhältnis dieses Kompressors mater einen vorbestimmten Minimalwert sinkt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass falls in jedem Gaskreislauf ein. Vorwärmer für/ das dem Reaktor zugeleitete Gas vorhanden ist, zusätzlich ein. Bypass parallel zum Vorwärmer geöffnet wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet» dass ein mit dem Kompressor gekuppelter Anvmrfmotor in Betrieb gesetzt wird.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 in einer Energieerzeugungsanlage, mit einem gasgekühlten Kernreaktor, mit mindestens zwei parallelen Gaskreisläufen, die je durch den Reaktor, durch mindestens eine Gasturbine, durch mindestens einen Kompressor und zurück zum Reaktor führen, wobei· die Gasturbine mit dem Kompressor und einem elektrischen Generator zur Abgabe elektrischer Energie in Antriebsverbindung steht, und mit einem im Reaktor angeordneten Druckfühler, der auf den Gasdruck anspricht, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Gaskreislauf ein der Gasturbine (6; 62) parallel geschalteter Bypass (14; 141) angeschlossen ist, der ein im Normalbetrieb geschlossenes Ventil (16; 161) enthält, und dass Steuermittel (18) zum Betätigen des Ventils (16; 161) im Bypass (14; 141) in Abhängigkeit vom Druckfühler (17) vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil (16; 161) öffnen, sobald der Gasdruck im Reaktor (1) in unzulässiger Weise sinkt.

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7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bypass (14) vor dem Ventil (16) eine Gaskühlvorrichtung (15) angeordnet ist.
8. 8. Vorrichtung nach* den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Welle (4) der Gasturbine (6) ein auf die Drehzahl ansprechendes Organ (20) zugeordnet ist und dass zusätzliche Steuermittel (21) zum Betätigen des Ventil (16) im Bypass (14) in Abhängigkeit von dem auf die Drehzahl ansprechenden Organ (20) vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil (16) dermassen steuern, dass die Drehzahl der Gasturbine einen vorbestimmten Höchstwert nicht übersteigt.
9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, bei welcher in jedem Gaskreislauf eine Hochdruck- und eine Niederdruck-Gasturbine in Serie geschaltet sind, von denen die erste mit dem Kompressor und die zweite mit dem Generator in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (141) der den Generator (19) antreibenden Niederdruck-Gasturbine (62) parallel geschaltet ist, dass an jeden Gaskreislauf ein zweiter Bypass (142) zwischen dem Gasausgang (3) des Reaktors (1) und dem Eingang des Kompressors (10, 12) angeschlossen ist, welcher zweite Bypass (142) ein im Normalbetrie^b geschlossenes Ventil (162) enthält, dass der Welle (41) des Kompressors (10, 12) ein auf die Drehzahl ansprechendes Organ (202) zugeordnet ist und dass Steuermittel (212) zum Betätigen des Ventils (162) im zweiten Bypass (142) in Abhängigkeit von dem auf die Drehzahl ansprechenden Organ (202) vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil (162) dermassen steuern, dass die Drehzahl des Kompressors (10, 12) einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt.

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10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bypass (142) vor dem Ventil (162) eine Gaskühlvorrichtung (152) angeordnet ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Welle (42) der den Generator (19) antreibenden Niederdruck-Gasturbine (62) ein auf die Drehzahl ansprechendes Organ (201) zugeordnet ist und dass zusätzliche Steuermittel (211) zum Betätigen des Ventils (161) in dem der Niederdruck-Gasturbine (62) parallel geschalteten Bypass (141) in Abhängigkeit von dem auf die Drehzahl ansprechenden Organ (201) vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil (161) dermassen steuern, dass die Drehzahl der Niederdruck-Gasturbine (62) einen vorbestimmten Höchstwert nicht überstjeigt.
12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11, bei welcher in jedem Gaskreislauf ein Niederdruck- und ein Hochdruck-Kompressor in Serie geschaltet sind, die eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochdruck-Kompressor (12) ein Bypass (23) parallel geschaltet ist, der ein in Normalbetrieb geschlossenes Ventil (24) enthält, und dass Steuermittel (25) zum automatischen Oeffnen des Ventils (24) bei sinkendem Druckverhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Hochdruck-Kompressors vorhanden sind.
13. 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, bei welcher das die Gasturbine verlassende Gas durch den Primärpfad eines Wärmeaustauschers geführt ist, der als Vorwärmer für das dem Reaktor zugeleitete Gas dient, und dessen Sekundärpfad zwischen dem Gasausgang des Kompressors und dem Gasein-

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    gang des Reaktors liegt, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sekundärpfad des Wärmeaustauschers (8) ein Bypass (26) parallel geschaltet ist, der ein im Normalbetrieb geschlossenes Ventil (27) enthält, und dass Steuermittel (29) vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie das Ventil (27) öffnen, wenn die Kühlung im Reaktor (1) ungenügend ist.
14. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, bei welcher der Kompressor mit einem Anwurfmotor gekuppelt ist, dadurch, gekennzeichnet, dass Steuermittel vorhanden und derart ausgebildet sind, dass sie den Anwurfmotor (22) automatisch in Betrieb setzen, wenn die Kühlung des Reaktors (1) ungenügend ist«

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