DE2433304C3 - Method for operating a nuclear power plant - Google Patents

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kernkraftwerksanlage, deren primärer Kreislauf oder deren mehrere an den primären Kreislauf über Wärmetauscher angekoppelte Kreisläufe als Kühlmittel Flüssigmetall enthält bzw. enthalten und deren hieran über Wärmeaustauscher angekoppelter, weiterer Kreislauf mit einem Gas betrieben wird.The invention relates to a method for operating a nuclear power plant, the primary circuit of which or their several circuits coupled to the primary circuit via heat exchangers as coolants Contains or contains liquid metal and its further circuit coupled to it via heat exchangers is operated with a gas.

Ein Flüssigmetall als Kühlmittel im Primär-Kreislauf einer Kernkraftwerksanlage oder eines Kernforschungsreaktors zu verwenden, ist seit langem bekannt.A liquid metal as a coolant in the primary circuit It has long been known to use a nuclear power plant or a nuclear research reactor.

Eine bedeutende Erhöhung der Wirksamkeit der Wärmeübertragung vom Kernreaktor zum Wärmeaustauscher, also im Primär-Kreislauf eines Kernreaktorkühlmittels, soll durch Ersetzen des Füssigmetalls durch gewisse Metallhydride, wie z. B. Zirkoniumhydrid oder Lithiumhydrid, erreicht werden können (US-PS 16 212). Hierbei werden die Metallhydride bei den hohen Temperaturen innerhalb des Reaktors in die Elemente, d. h. in Metall und Wasserstoff, zersetzt, die Elemente voneinander getrennt und evtl. jeweils einem Reservoir zugeführt, danach in einen Mischer weitergeleitet, das Gemisch von dort aus in einen Wärmeaustauscher geführt, in welchem bei niedrigeren Temperaturen unter Bildung einer exothermen Reaktion die Elemente wieder rekombinieren, und die entstandenen Hydride wieder dem Reaktor zugeführt. Die Metallhydride _r erfüllen in diesem Verfahren eine dreifache Funktion: ^:< "A significant increase in the effectiveness of the heat transfer from the nuclear reactor to the heat exchanger, i.e. in the primary circuit of a nuclear reactor coolant, should be achieved by replacing the liquid metal with certain metal hydrides, such as. B. zirconium hydride or lithium hydride can be achieved (US-PS 16 212). Here, the metal hydrides are decomposed into the elements, ie into metal and hydrogen, at the high temperatures inside the reactor, the elements are separated from one another and possibly fed to a reservoir, then passed on to a mixer, from where the mixture is fed into a heat exchanger , in which the elements recombine again at lower temperatures with the formation of an exothermic reaction, and the hydrides formed are fed back into the reactor. The metal hydrides _r meet in this method, a triple ^function: <"

1. Die Wärmeübertragung,1. The heat transfer,

2. die Moderation im Reaktor und2. the moderation in the reactor and

3. eine gute Abschirmung vor der Strahlung aus dem Kern des Reaktors,3. good shielding against radiation from the core of the reactor,

65 Die Übernahme der Wärme aus dem Primär-Kreislauf im als Rekombinator diendenden Wärmeaustauscher erfolgt beispielsweise durch ein Wasserdampf-System als Sekundär-Kühlkreislauf. 65 The transfer of the heat from the primary circuit in the heat exchanger acting as a recombiner takes place, for example, through a steam system as a secondary cooling circuit.

Diese Metallhydride als Arbeitsmedium in einem Kreislauf zu verwenden, in welchem eine Turbine angetrieben wird, ist unmmöglich. Sowohl kleine Feststoffteilchen als auch Flüssigkeitsteilchen wurden die Turbinenschaufeln bei den hohen Geschwindigkeiten, insbesondere am Ende der Schaufeln, durchlöchern und innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit zerstören. Außerdem wären solche Metallhydride als Wärmeübertragungsmittel wegen des Wasseistoffgehaltes nur für thermische Reaktoren geeignet Sie sind nicht für schnelle, flüssigmetallgekühlte Reaktoren anwendbar.To use these metal hydrides as a working medium in a circuit in which a turbine is driven is impossible. Both small solid particles and liquid particles became perforate the turbine blades at the high speeds, especially at the end of the blades and destroy them within a relatively short time. In addition, such metal hydrides would be useful as heat transfer media Due to the hydrogen content only suitable for thermal reactors They are not for fast, liquid metal-cooled reactors can be used.

Bei den meisten bereits erstellten oder noch in Entwicklung begriffenen Kernkraftwerken wird als Arbeitsmedium dei Turbine Wasserdampf verwendetMost nuclear power plants that have already been built or are still under development are used as Working medium used by the turbine is water vapor

Bei den in Betrieb oder im Bau befindlichen Kernkraftwerken mit Natrium als Kühlmittel werden Höchsttemperaturen des Kühlmittels von 630—650°C bsi einer maximalen TsP¹¹^SrStUr der Srennelementhülls von 750—780⁰C erwartet In den modernen Turbinen-Systemen zur Wärmeumwandlung in Kernkraftwerken mit schnellen Reaktoren und Natriuinkühlung müssen wegen der hohen chemischsn Aktivität der Alkalimetalle und ihrer Unverträglichkeit mit Wasser drei Kreisläufe mit einem nicht radioaktiven Natrium-Zwischenkreislauf (Na-Na- HjO) verwendet werden. In diesen Kernkraftwerken wird im dritten Kreislauf Wasserdampf als Turbinenantrieb mit 130—240 ata und 535 —565°C verwendet. Dies führt jedoch zu einem Verlust des Temperaturpotentials an den Gefällen zwischen den Kreisläufen.The in operation or under construction nuclear power plants with sodium as a coolant maximum temperatures of the coolant from 630-650 ° C bsi a maximum TSP ¹¹ ^ SrStUr the Srennelementhülls of 750 to 780 ⁰ C expected in the modern turbine systems for heat conversion into nuclear power plants with Because of the high chemical activity of the alkali metals and their incompatibility with water, rapid reactors and sodium cooling have to use three circuits with a non-radioactive sodium intermediate circuit (Na-Na-HjO). In the third cycle of these nuclear power plants, steam is used to drive the turbine at 130-240 ata and 535-565 ° C. However, this leads to a loss of the temperature potential on the slopes between the circuits.

In der UdSSR, in den USA, in der Bundesrepublik Deutschland, in Großbritannien, Belgien und anderen Ländern sind in den letzten Jahren außerdem physikalische und Projekt-Studien für Kernkraftwerke von 300—1000 MWc mit gasgekühltcn schnellen Reaktoren (He, CO₂. Wasserdampf) für 140-250 ata und 540—570°Cim Primärkreislauf erarbeitet worden.In the USSR, the USA, the Federal Republic of Germany, Great Britain, Belgium and other countries, physical and project studies for nuclear power plants of 300-1000 MWc with gas-cooled fast reactors (He, CO _2, water vapor) have also been carried out in recent years. for 140-250 ata and 540-570 ° C in the primary circuit.

Die Entwicklungstendenzen der modernen Energie-Wirtschaft laufen auf die Erreichung der maximalen Rentabilität der Kernkraftwerke bei maximaler Leistung der einzelnen Kernreaktoren und Turbinenaggregate (500-1000 MW₀) hinaus.The development tendencies of the modern energy economy lead to the achievement of the maximum profitability of the nuclear power plants with maximum output of the individual nuclear reactors and turbine aggregates (500-1000 MW ₀ ).

Untersuchungen haben gezeigt, daß in mit Wasserdampf arbeitenden Turbinen-Anlagen praktisch die Grenzwerte für den thermodynamischen Brutto-Wirkungsgrad mit 43 — 47% und den Netto-Wirkungsgrad für Wärmekraftwerke mit 38—41% erreicht sind.Investigations have shown that in turbine systems working with water vapor practically the Limit values for the gross thermodynamic efficiency with 43 - 47% and the net efficiency for thermal power plants with 38-41% are reached.

In diesen Untersuchungen wird darauf hingewiesen, daß eine Steigerung auf über 240 ata und 565°C in der Primär- und Zwischenüberhitzung des Dampfes eine immer geringer werdende Zunahme des Wirkungsgrades und einen erheblichen Anstieg der Kapitalinvestitionen bedingt. Es wurde festgestellt, daß eine Erhöhung der Eintrittstemperatur des Dampfes auf über 540°C wirtschaftlich unzweckmäßig ist.In these investigations it is pointed out that an increase to over 240 ata and 565 ° C in the Primary and intermediate superheating of the steam result in an ever decreasing increase in efficiency and a significant increase in capital investment. It was found that an increase the inlet temperature of the steam above 540 ° C is economically inexpedient.

Im Hinblick auf eine Erhöhung der Rentabilität wurde nach neuen Kühlmitteln und Arbeitsmedien gesucht, durch die bessere thermodynamische Daten der Kreisläufe als beim Wasserdampf und eine höhere-Einzelleistüng der Einwellcn-Turbinenaggregate bei den im Reaktorbau und Kraftmaschinenbau erprobten Temperatur- und Druckwerten erreicht werden können.With a view to increasing profitability, new coolants and working media were sought, due to the better thermodynamic data of the circuits than with water vapor and a higher individual performance of the single-shaft turbine units in those tested in reactor construction and engine construction Temperature and pressure values can be achieved.

Es wurde daher Vorgeschlagen, als Arbeitsmedium für die Turbinen CO2 und Freone in den Kondensatiöns-It was therefore suggested that CO2 and freons be used as the working medium for the turbines in the condensate

kreisläufen zu verwenden. Auch wurden kombinierte Kreisläufe vorgeschlagen, bei denen im oberen Teil des Kreislaufes Wasserdampf verwendet wird und im unteren Teil, in den Stufen der Niederdruckturbinen, Freone oder CO2. Mit diesen Arbeitsmedien kann die Einzelleistung des Einwellen-Turbinenaggregats bei einem thermodynamischen Wirkungsgrad, der dem bei Wasserdampf ungefähr gleichkommt, erheblich gesteigert werden.to use circuits. Combined circuits have also been proposed in which the upper part of the Steam circuit is used and in the lower part, in the stages of the low-pressure turbines, Freons or CO2. With these working media, the Individual performance of the single-shaft turbine unit with a thermodynamic efficiency that corresponds to Approximately equal to water vapor, can be increased considerably.

In den Arbeiten von Forschungsinstituten der UdSSR, der USA, Italiens u.a. wurde zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades, zur erheblichen Verringerung des Materialbedarfs für die Anlagenteile und zur wesentlichen Verbesserung der technischen und wirtschaftlichen Daten der Kernkraftwerke ein binärer Quecksilber-Dampfkreislauf vorgeschlagen. In den USA z. B. wurden Kernkraftwerke mit schnellen Reaktoren projektiert, bei denen der nichtradioaktive Natrium-Zwischenkreislauf durch einen mit Quecksilber ersetzt wird und zum binären Zyklus der Kraftanlage übergegangen wird In diesen Entwicklungsplänen von Kernkraftwerken mit 1000 MW. mit maximaler Natrium-Temperatur am Reaktoraustritt von 650⁰C, mit Quecksilber im zweiten Kreislauf von 552° C und 14,7 ata und mit Wasserdampf von 483° C und 127 ata wird mit einer Steigerung des Wirkungsgrades der binären Kraftanlage auf 48,5% gerechnet; das sind ungefähr 5—6% (absolut) mehr als im Kondensationskxeislauf der Dampfturbinenanlage.In the work of research institutes of the USSR, the USA, Italy, etc., a binary mercury vapor cycle was proposed to increase the thermodynamic efficiency, to significantly reduce the material requirements for the plant components and to significantly improve the technical and economic data of the nuclear power plants. In the USA z. For example, nuclear power plants have been designed with fast reactors, in which the non-radioactive sodium intermediate circuit is replaced by one with mercury and a transition is made to the binary cycle of the power plant. In these development plans of nuclear power plants with 1000 MW. with a maximum sodium temperature at the reactor outlet of 650 ⁰ C, with mercury in the second circuit of 552 ° C and 14.7 ata and with water vapor of 483 ° C and 127 ata with an increase in the efficiency of the binary power plant to 48.5% expected; that is about 5–6% (absolute) more than in the condensation circuit of the steam turbine plant.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, Dissoziationssysteme als Arbeitsmedien für die Turbine und als Kühlmittel für die Kernreaktoren anzuwenden. Die thermodynamilchen Vorzüge solcher Systeme sind am Vergleich von Gasturbinen-Kreisläufen mit inerten Gasen (He, N2, Ne, CO₂ u. a.) und mit dissoziierenden Gasen (^O₄, A^CI₆, AIjBr₆ u. a.) aufgezeigt worden [Übers, tzung aus dem Russischen: COMECON-Symposium »Stand und Auslichten der Entwicklung von Kernkraftwerken mit ichnellen Reaktoren« Obninsk 1967 — Paper-Sammking Band I₁ A. K. Krasin, V.B. Nesterenko, B. Ye. Tverkovkin, V. P. Bubnov, V. A. Naumov; Aussichten des Einsatzes chemischer Reaktionssysteme als Kühlmittel und Arbeitsmedium in Kernkraftwerken mit ichnellen Reaktoren, Übersetzungsbericht der Geseillchaft für Kernforschung mbH, Karlsruhe, No. KFK-tr-289]. It was also proposed to use dissociation systems as working media for the turbine and as a coolant for the nuclear reactors. The thermodynamic advantages of such systems have been demonstrated by comparing gas turbine cycles with inert gases (He, N2, Ne, CO _2, etc.) and with dissociating gases (^ O ₄ , A ^ CI ₆ , AIjBr ₆ and others) [translation from Russian: COMECON Symposium "Status and Analysis of the Development of Nuclear Power Plants with Internal Reactors" Obninsk 1967 - Paper-Sammking Volume I ₁ AK Krasin, VB Nesterenko, B. Ye. Tverkovkin, VP Bubnov, VA Naumov; Prospects for the use of chemical reaction systems as a coolant and working medium in nuclear power plants with internal reactors, translation report by the Geseillchaft für Kernforschung mbH, Karlsruhe, No. KFK-tr-289].

Alle drei dissoziierenden Systeme haben eine erheblich niedrigere Verdampfungswärme als Wasserdampf (N2O4: 99 kcal/kg, Al₂Cl₆: 42 kcai/kg, AIjBr₆: 22kcl/kg gegenüber 540 kcal/kg bei H?O). Dadurch kann das Wärmerückgewinnungssystem im Kondensationszyklus, der mit dissoziierenden Gasen arbeitet, vereinfacht werden, da die Wärme der Abgase hinter der Turbine für die Erhitzung, Verdampfung und Überhitzung der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, die aus der Pumpe austritt, ausreicht.All three dissociating systems have a considerably lower heat of vaporization than water vapor (N2O4: 99 kcal / kg, Al ₂ Cl ₆ : 42 kcai / kg, AljBr ₆ : 22 kcl / kg compared to 540 kcal / kg for HO). This makes it possible to simplify the heat recovery system in the condensation cycle, which works with dissociating gases, since the heat of the exhaust gases behind the turbine is sufficient to heat, vaporize and superheat the high-pressure liquid emerging from the pump.

Aufgrand der thermodynamischen und physikalischchemischen Eigenschaften des dissoziierenden Stick-Itofftetroxids kann mit diesem Arbeitsmedium in Turbinen gleicher Größe eine erheblich höhere Leistung erreicht werden als mit Wasserdampf, oder für die gleiche Leistung benötigt die Gasturbine mit N2O4 fnur ¹A bis Vs der Metallmenge, i Due to the thermodynamic and physicochemical properties of the dissociating stick-Itofftetroxids, a considerably higher output can be achieved with this working medium in turbines of the same size than with steam, or for the same output the gas turbine with N2O4 only needs ¹ A to Vs of the amount of metal, i

Somit wurden zwar bei der Lösung der Aufgabe, die Wirtschaftlichkeit Und die Betriebssicherheit von Kernkraftwerksanlagen mit sogenanntere Schnellen Reaktoren zu erhöhen, durch Anwendung der Dissozia-¹ tionssysteme als Kühlmittel und Turbinen-ArbeitsmediThus, the task efficiency and the operational safety of nuclear power plants with sogenanntere rapids were to increase reactors, although in the solution, by applying the dissociation ¹ information systems as a refrigerant and turbine duty Medi

um die Nachteile der Systeme, die mit einem oder zwei Natrium-Kreisläufen und einem Wasserdampf-Kreislauf arbeiten, wie z. B. im Falle von Leckstellen im System die Gefahren durch heftige ehemische Reaktionen unter starker Wärmeentwicklung, Wasserstoffbildung eta, vermieden, doch wurden hierbei gleichzeitig die eindeutigen Vorteile der Flüssigmetallkühlung Schneller Brutreaktoren, wie z. B. kleinere und kompakte Bauweise des Reaktors mit hoher spe?ifischer Leistungsdichte, wissentlich aufgegeben.to the disadvantages of the systems with one or two sodium circuits and a steam circuit work, such as B. in the case of leaks in the system, the dangers of violent previous reactions with strong heat development, hydrogen formation eta, avoided, but were here at the same time the clear advantages of liquid metal cooling of fast breeder reactors, such as B. smaller and compact Design of the reactor with high specific power density, knowingly abandoned.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer Kernkraftwerksanlage, deren primärer Kreislauf oder deren mehrere an den primären Kreislauf über Wärmetauscher angekoppelte is Kreisläufe als Kühlmittel Flüssigmetall enthält bzw. enthalten, bereitzustellen, welches alle Vorteile der Flüssigmetallkühlung aufweist, deren Nachteile jedoch, die die Suche nach andersartigen Kühl- und Wärmeübertragungssystemen, bzw. -medien mit begründeten, vermeidet und eine zusätzliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit von Kernkraftwerksanlagen gewährleistetThe object of the present invention is therefore to provide a method for operating a nuclear power plant, their primary circuit or several of them coupled to the primary circuit via heat exchangers is circuits contain liquid metal as a coolant or contain, to provide, which has all the advantages of liquid metal cooling, but its disadvantages, who founded the search for different types of cooling and heat transfer systems or media, avoids and an additional improvement in the economic efficiency and operational safety of nuclear power plants guaranteed

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in überraschend einfacher Weise dadurch gelöst, daß in den an den Primär-Kreislauf oder mindestens in einem an die weiteren Flüssigmetall-Kühlkreisläufe angekoppelten Kreislauf als Betriebsmittel in an sich bekannter Weise eine oder mehrere, bei hr tieren Temperaturen dissoziierende, bei niederen Temperaturen wieder rekombinierende bzw. in die Ausgangsformen assoziierende, chemische Verbindungen verwendet werden.The object is achieved in a surprisingly simple manner in that in the to Primary circuit or at least one coupled to the other liquid metal cooling circuits Circuit as operating medium in a manner known per se one or more, at low temperatures dissociating, recombining at lower temperatures or associating with the original forms, chemical compounds are used.

Als Betriebsmittel werden Distickstofftetroxid (N2O4) oder Metallhalogenide verwendet, beispielsweise mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Aluminiumchlorid (AI₂CI₆), Aluminiumbromid (AbBr₆) und Quecksilberchlorid (Hg₂Cl₄).Dinitrogen tetroxide (N2O4) or metal halides are used as operating media, for example at least one compound from the group aluminum chloride (AI ₂ CI ₆ ), aluminum bromide (AbBr ₆ ) and mercury chloride (Hg ₂ Cl ₄ ).

Die Verwendung des dissoziierenden N₂O₄-GaSeS als Turbinenantriebsmittel erlaubt höhere Wirkungsgrade des Brutreaktors zu erreichen. Dies wird ermöglicht durch die thermischen Effekte und Änderung der Molzahl in Abhängigkeit von der Temperatur. Das N₂O₄ dissoziiert bzw. rekombiniert wie folgt·The use of the dissociating N ₂ O ₄ gas as a turbine drive means enables the breeder reactor to achieve higher efficiencies. This is made possible by the thermal effects and the change in the number of moles as a function of the temperature. The N ₂ O ₄ dissociates or recombines as follows

N₂O₄--2NO₂ - 149 ¹^' _-2NO . O₂ -249N ₂ O ₄ --2NO ₂ - 149 ¹ ^ '_-2NO. O ₂ -249

Die erste Reaktionssiufe in Gleichung (1) erfolgt im Temperaturbereich von 21 — 170⁰C, die zweite zwischen 140—850"C. Bei Gasturbinen-Kreisläufen mit inerten Gasen wie He, N2, Ne, CO₂ u. a. im Temperaturbereich 550-750°C entfallen für die Gasverdichtung 65-80% der Turbinenleistung und man erhält nur 20—35% der Turbinenleistung als Nutzleistung des Kreislaufs. In Gasturbinenanlagen mit dissoziierenden Gassystemen, in denen sich bei Erwärmung chemische Dissoziationsreaktionen mit Erhöhung von Molzahl und Gaskonstan- te — bei Abkühlung dagegen die Rekombination mit Freisetzung der chemischen Reaktionswärme undThe first Reaktionssiufe in equation (1) takes place in the temperature range of 21 -. 170 ⁰ C, the second between 140-850 "C for gas turbine cycles with inert gases such as He, N2, Ne, CO _2, inter alia, in the temperature range 550-750 ° C. 65-80% of the turbine output is used for gas compression and only 20-35% of the turbine output is obtained as the useful output of the circuit on the other hand, the recombination with the release of the chemical heat of reaction and

.,_ Erniedrigung von Molzahl und Gaskonstante abspielen,., _ Play decrease in number of moles and gas constant,

,;i,~£lassen sich höhere-Wirkungsgrade erreichen als mit .Wasserdampf. Damit läßt sich beweisen, daß sich mit der Kombination der Kreisläufe mit Natrium und N2O4 wirtschaftlichere Leistungsreaktoren erstellen lassen. Weitere Vorteile des erfindüngsgemäßen Verfahrens werden bei der Annahme eines Leckwerdens des,; i, ~ £, higher efficiencies can be achieved than with .Steam. It can thus be proven that with the combination of the circuits with sodium and N2O4 have more economical power reactors built. Further advantages of the method according to the invention are assumed when a leak is assumed

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Na-Kreislaufes deutlich. Dabei sind sämtliche Dissoziationsprodukte des N2O4 zu betrachten:Na cycle clearly. Thereby are all dissociation products of the N2O4:

N₂O₄-»2NO_a->2NO + O₂ N ₂ O ₄ - »2NO _a -> 2NO + O ₂

(2)(2)

Erhitztes Natrium reagiert mit N₂O₄ unter Bildung von Nitrat und Nitrit, d. h., es bilden sich in direkter Weise keine gasförmigen Produkte. NaNO₃ hat einen Schmelzpunkt von 306°C und NaNO₂ von 27PC, das bedeutet, daß die Produkte unter Reaktorbedingungen flüssig sein werden. J. Besson und N. Azzopardi geben als Reaktionsformel zwischen NO₂ und Na an:Heated sodium reacts with N ₂ O ₄ to form nitrate and nitrite, ie no gaseous products are formed directly. NaNO ₃ has a melting point of 306 ° C and NaNO ₂ of 27PC, which means that the products will be liquid under reactor conditions. J. Besson and N. Azzopardi state the reaction formula between NO ₂ and Na:

NO₂ + Na = NaI-JO₂ NO ₂ + Na = NaI-JO ₂

(3)(3)

NaNO₂ + NO₂ = NaNOj + NONaNO ₂ + NO ₂ = NaNOj + NO

(4)(4)

2Na+ NO = Na₂O+ '/2 N₂ (5a)2Na + NO = Na ₂ O + '/ 2 N ₂ (5a)

Na₂O + NO = Na₂NO₂(Nii-Dioxonitrat) (5b)Na ₂ O + NO = Na ₂ NO ₂ (Ni-Dioxonitrate) (5b)

4Na₂NO₂ = 2NaNO₂ + Na₂N₂O₂(Na-Hyponitrit)4Na ₂ NO ₂ = 2NaNO ₂ + Na ₂ N ₂ O ₂ (Na hyponitrite)

(5c)(5c)

$0 daß als Reaktions-Hauptprodukte NaNO₂ und Na₂N₂O₂ und als Nebenprodukte Na₂O und geringe Mengen von Na₂NO₂ erhalten werden. Diese Zusammensetzung wurde nur bei vorsichtiger Reaktionsführung erreicht.$ 0 that the main reaction products are NaNO ₂ and Na ₂ N ₂ O ₂ and by-products Na ₂ O and small amounts of Na ₂ NO ₂ are obtained. This composition was only achieved if the reaction was carried out carefully.

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Die geringe Bildung von Nitrat, die W. Holt und W. E. Sims festgestellt haben, wird von J. Besson und N. Azzopardi mit der Oxidation entweder nachThe low formation of nitrate, which W. Holt and W. E. Sims have noted is by J. Besson and N. Azzopardi with the oxidation after either

1515th

2020th

oder bei Anwesenheit von Feuchtigkeit bzw. NaOH durch Bildung eines Gemisches von Nitrit und Nitrat erklärtor in the presence of moisture or NaOH through the formation of a mixture of nitrite and nitrate explained

Untersuchungen über die Reaktion von metallischem Natrium mit Stickoxid-Gas ergaben, daß das Na mit NO nach folgendem Schema reagiertInvestigations into the reaction of metallic sodium with nitrogen oxide gas showed that the Na with NO reacts according to the following scheme

3030th

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40 Es kann jedenfalls angenommen werden, daß bei einer Reaktion des Natriums mit dem dissoziierenden Gas NjG₁ kaum gasförmige Produkte entstehen und die hauptsächlich entstehenden Reaktionsprodukte, NaNO₂ und NaNOj unter Reaktionsbedingungen flüssig sind. Der relativ niedrige Zersetzungsdruck des Natriumnitrits und -nitrats wird sich durch den hohen Systemdruck nur gering auswirken. In any case, it can be assumed that when the sodium reacts with the dissociating gas NjG _1, hardly any gaseous products are formed and the main reaction products, NaNO ₂ and NaNOj, are liquid under the reaction conditions. The relatively low decomposition pressure of the sodium nitrite and nitrate will only have a minor effect due to the high system pressure.

Schließlich weist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß das als Turbinenantriebsmittel verwendbare N1O.1 erst in einem Kreislauf nach einem oder mehreren Flüssigmetallkreisläufen angewende wird, noch folgende Vorteile auf:Finally, the method according to the invention in that the N1O.1 which can be used as a turbine drive means is only in a circuit after one or applied to several liquid metal cycles, still have the following advantages:

Probleme mit der Dissoziation bzw. Zersetzung zu Stickstoff und Sauerstoff sind mit großer Sicherheit zu vermeiden, da die vorgegebene maximale Temperatur in einem sekundären bzw. tertiären etc. Kreislauf leicht einzuhalten ist.
Prob'eme einer Korrosion des Kernbrennstoffs oder einer Neutronenakm^: :ning oder einer Räuiölysc des N₂W^ lauen weg.
Die Gefahr einer Korrosion des Strukturmaterials mit der Zeit durch beispielsweise N2O4 und dessen Dissoziationsprodukte ist außerhalb des Reaktor-Cnres weitaus geringer als bei der Anwendung im primären Kühlkreislauf.Problems with the dissociation or decomposition to nitrogen and oxygen are to be avoided with great certainty, since the specified maximum temperature in a secondary or tertiary etc. cycle can easily be adhered to.
Prob'eme corrosion of the nuclear fuel or a ^{Neutronenakm:} ning or Räuiölysc of N ₂ W ^ warm away.
The risk of corrosion of the structural material over time by, for example, N2O4 and its dissociation products is far lower outside the reactor core than when it is used in the primary cooling circuit.

Eine Kombination der Anwendung von Metallhydriden im Primär-K reislauf gemä3 des US-Patents 31 16 212 mit der Verwendung von N2O4 oder Metallhalogeniden gemäß der Erfindung im Sekundär-Kreislauf ist aus sicherheitstechnischen Gründen zu vermeiden. Selbst wenn der Abrieb durch die geförderten Feststoffteilchen oder eine gewisse Korrosion durch die Metallhydride in Vorrichtungsteilen gemäß des US-Patents, wie z. B. in den Leitungen oder im Wärmeaustauscher, außer Betracht bleiben könnten, würde im Falle einer Leckage ein Kontakt von aus den Hydriden freigesetztem Wasserstoff mit beispielsweise N2O4 zu einem schweren Unfall führen.A combination of the use of metal hydrides in the primary circuit according to the US patent 31 16 212 with the use of N2O4 or metal halides according to the invention in the secondary circuit is to be avoided for safety reasons. Even if the abrasion is promoted by the Solid particles or some corrosion by the metal hydrides in device parts according to the US patent, such as B. in the lines or in the heat exchanger, could be disregarded in the event In the event of a leak, the hydrogen released from the hydrides will come into contact with, for example, N2O4 cause a serious accident.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Betreiben einer Kernkraftwerksanlage, deren primärer Kreislauf oder deren mehrere an den primären Kreislauf über Wärmetauscher angekoppelte Kreisläufe als Kühlmittel Flüssigmetall enthält bzw. enthalten und deren hieran über Wärmeaustauscher angekoppelter weiterer Kreislauf mit einem Gas betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem an den Primärkreislauf oder mindestens in einem an die weiteren Flüssigmetall-Kühlkreisläufe angekoppelten Kreislauf als Betriebsmittel in an sich bekannter Weise eine oder mehrere, bei höhren Temperaturen dissoziierende, bei niederen Temperaturen wieder rekombinierende bzw. in die Ausgangsformen assoziierende, chemische Verbindungen verwendet werden.1. Process for operating a nuclear power plant, its primary circuit or its several circuits coupled to the primary circuit via heat exchangers as liquid metal coolant contains or contain and their further coupled thereto via heat exchangers Circuit is operated with a gas, characterized in that in the primary circuit or at least in one circuit coupled to the further liquid metal cooling circuits one or more operating resources in a manner known per se, at higher temperatures dissociating, recombining again at low temperatures or into the original forms associative chemical compounds can be used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel Distickstofftetroxid 'MQ ν verwendet wird2. The method according to claim 1, characterized in that that dinitrogen tetroxide 'MQ ν is used as the operating medium 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Betriebsmittel Metallhalogenide verwendet werden.3. The method according to claim 1, characterized in that the operating medium is metal halides be used. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsmittel mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Aluminiumchlorid (AI2CU), Aluminiumbromid (AbBrö) und Quecksilberchlorid (HgjCU) verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that at least one operating medium Compound from the group aluminum chloride (AI2CU), aluminum bromide (AbBrö) and mercury chloride (HgjCU) is used.