DE2455507C2 - Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor - Google Patents

Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor

Info

Publication number
DE2455507C2
DE2455507C2 DE2455507A DE2455507A DE2455507C2 DE 2455507 C2 DE2455507 C2 DE 2455507C2 DE 2455507 A DE2455507 A DE 2455507A DE 2455507 A DE2455507 A DE 2455507A DE 2455507 C2 DE2455507 C2 DE 2455507C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pods
furnace
reactor
gas
steam generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2455507A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2455507A1 (de
Inventor
Heinrich Dipl.-Ing. 6834 Ketsch Baumgärtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Original Assignee
Hochtemperatur-Reaktorbau 5000 Koeln De GmbH
Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochtemperatur-Reaktorbau 5000 Koeln De GmbH, Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH filed Critical Hochtemperatur-Reaktorbau 5000 Koeln De GmbH
Priority to DE2455507A priority Critical patent/DE2455507C2/de
Priority to GB41303/75A priority patent/GB1503368A/en
Priority to US05/634,053 priority patent/US4036689A/en
Priority to FR7535721A priority patent/FR2292314A1/fr
Priority to JP50140338A priority patent/JPS5182889A/ja
Publication of DE2455507A1 publication Critical patent/DE2455507A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2455507C2 publication Critical patent/DE2455507C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G21C1/326—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed next to or beside the core
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00—Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor, dessen Kühlgaskreislauf (Primärkreislauf) in mehrere gleiche Stränge unterteilt ist, die je in Hintereinanderschaltung einen Röhrenspaltofen, einen Dampferzeuger und ein Gebläse enthalten sowie geradlinig und horizontal verlaufende gasführende Leitungen umfassen, und bei dem die Röhrenspahöfen und die Dampferzeuger gemeinsam mit dem Hochtemperaturreaktor in einem Spannbetondruckbehälter untergebracht sind, wobei sie in Höhe des Reaktorkerns ar.georcüm und in symmetrisch um die Reaktorkaverne angeordneten Pods ausbaubar installiert sind.
Aus der Zeitschrift »VGB Kraftwerkstechnik«. '54, H. 7, (1974), S. 440—441, ist ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Heliumkreislauf zur Erzeugung von Prozeßwärme bekannt, bei dem die in einem Hochtemperaturreaktor erzeugte Wärme über Wärmetauscher zunächst auf einen Zwischenkreislauf, in dem sekundäres Helium umlauf«, übertragen und dann ihrer weiteren Verwendung zugeführt wird. Die Wärme kann beispielsweise zur Spaltung von Prozeßgas in Röhrenspaltofen und zur Stromerzeugung in Dampfturbinenkreisläufen verwendet werden. Hierbei sind die zum primären Heliumkreislauf gehörenden Komponenten Reaktor, Wärmetauscher und Gebläse in innerhalb eines Spannbetonbehälters befindlichen Ausnehmungen angeordnet, während sich die zu den Prozeß- und Dampfturbinenkreisläufen gehörenden Anlagenteile außerhalb des Reaktorsicherheitsgebäudes befinden. Innerhalb des Spannbetonbehälters ist auch ein Nachwärmeabfuhrsystem installiert.
Eine Anlage mit Zwischenkreislauf, bei der ein flüssiges Wärmeübertragungsmittel verwendet wird, ist aus der deutschen Auslegeschrift 19 33 695 bekannt. Bei dieser Anlage wird die Wärme eines Kernreaktor-Kühlmittels in einem Wärmetauscher an flüssiges Blei abgegeben, das sie seinerseits an ein Reaktionssystem übcr-Iriigl. Wärmetauscher und Reaktionssystem sind in einem gemeinsamen Hchäller untergebracht, der wieder-
um mit dem Reaktorkern zusammen in einem gemeinsamen Druckbehälter installiert ist
Ferner ist es bekannt, die Wärme des Kühlmittelkreislaufs direkt — d. h. unter Umgehung eines Zwischenkreislaufs — einem Prozeßkreislauf zuzuführen. So wird in der DE-PS 12 98 233 das heiße Helium derart geleitet, daß es unmittelbar die mit einem Katalysator gefüllten Rohre einer Methan-Spaltanlage umströmt In der DE-PS 15 89 999 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Erzeugung von Wasserstoff die im Reaktorkern gewonnene Energie einem mit einem gekörnten Metalloxid beschickten Reaktionsbehälters zugeleitet wird, der von einem Gemisch aus Wasserdampf und Kohlenmonoxid durchströmt wird.
Weiterhin ist aus der bereits zitierten Literaturstelle (»VGB Kraftwerkstechnik«) eine Prozeßwärmeanlage mit den eingangs beschriebenen Merkmalen bekannt, bei der also mehrere Röhrenspaltöfen und Dampferzeuger mit einem Hochtemperaturreaktor zusammen in einem Spannbetondruckbehälter angeordnet sind. Jeweils ein Dampferzeuger, der ringförmig ausgebildet ist, befindet sich zusammen mit einem Röhrenspaitüfen in einem Pod, oberhalb von welchem — also auße; .ialb des Druckbehälters — das Gebläse vorgesehen ist Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die einzelnen Komponenten nicht unabhängig voneinander ausbauen lassen und daß die Röhrenspaltöfen für einen Katalysatorwechsel nicht ohne weiteres zugänglich sind. Ferner gestaltet sich die vertikale Vorspannung für den Spannbetondruckbehälter sehr schwierig, da die Podi, die ja zwei Komponenten auf gleicher Höhe aufzunehmen haben, einen sehr großen Querschnitt aufweisen müssen. Damit die Wandstärke zwischen den Pods und der Behälteraußenfläche nicht zu gering ist, muß außerdem der Behälter große Abmessungen aufweisen, wodurch sich die Kosten für die Anlage wesentlich erhöhen.
Von diesem Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen; d. h. die geplante Anlage soll keinen Zwischenkreislauf aufweisen, und die Röhrenspaltöfen sowie die ihnen nachgeschalteten Dampferzeuger sollen zusammen mit dem Hochtemperaturreaktor in einem gemeinsamen Spannbetondruckbehälter angeordnet sein.
Da die zur Erzeugung von Prozeßgas, z. B. Wasserstoff, erforderlichen hohen Reaktoraustrittstemperaturen mindestens 9000C betragen und die Röhrenspaltöfen gut zugänglich sein müssen, um den notwendigen Katalysator in bestimmten Zeitabständen wechseln zu können, tritt eine Anzahl von Problemen auf.
Das Hauptproblem ist die Unterbringung der zum Gaskühlkreislauf (PrimärKreislauf) gehörenden Komponenten wie Röhrenspaltöfen, Dampferzeuger und Gebläse. Alle diese Komponenten müssen je für !,ich ausbaubar und gut zugänglich sein, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß der Spannbetonbehälter in seinen äußeren Abmessungen möglichst klein gehalten sein soll.
Ein weiteres Problem bildet die Wärmeisolierung der mit hohen Temperaturen beaufschlagter. Bauteile des Gaskühlkreislaufs, zu denen vor allem die Gasführungen gehören,
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Prozeßwärmeanlage der eingangs beschriebenen Bauart die einzelnen Komponenten in einer solchen Weise anzuordnen, daß die gesamte Anlage in ihren Abmessungen klein gehalten werden kann, die Komponenten unabhängig voneinander ausgebaut werden können und eine leichte Zugänglichkeit zu den einzelnen Komponenten gegeben ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs angegebenen Mittel.
Das unten aus dem Kernreaktor austretende erhitzte Kühlgas gelangt zunächst durch die inneren Leitungsteile der koaxialen Gasführungen in die Röhrenspaltöfen, umströmt die Spaltrohre und tritt — auf eine mittlere Temperatur abgekühlt — durch die inneren Leitungsteile der weiteren koaxialen Gasführungen in die Dampferzeuger ein. Hier strömt es mantelseitig (um die Dampferzeugerrohre) nach unten, kühlt sich dabei weiter ab und wird anschließend in den nachgeschalteten Gebläsen verdichtet.
Die Rückführung des Kühlgases von den Gebläsen zum Hochtemperaturreaktor erfolgt koaxial um die Komponenten und Gasführungen. Vom Gebläse jedes Stranges strömt das Kühlgas zunächst in dem Ringspalt zwischen dem Dampferzeuger und dem zugehörigen Pod nach unten und gelangt durch din äußeren Leitungsteil der koaxialen Gasführung zwischen dem Hochtemperaturreaktor und dem Pod Qcs Röhrenspaiiofens in die Reaktorkaverne, in der es in einem Ringraum zwischen Kaverne und Hochtemperaturreaktor hochströmt und von oben in den Reaktor eintritt.
Durch diese Art der Gasleitung von den einzelnen Gebläsen zum Reaktor wird erreicht, daß das relativ kalte Gas auf seinem Weg zum Reaktor alle mit hohen Temperaturen beaufschlagten Bauteile innerhalb der Pods umströmt, wodurch Probleme der Wärmeisolierung erheblich reduziert werden.
Alle Komponenten sind leicht zugänglich und ausbaubar angeordnet. Während die Röhrenspaltöfen und die Dampferzeuger nach oben ausgebaut werden, erfolgt der Ausbau des relativ leichten Gebläses, das jeweils unterhalb des Dampferzeugers liegt, nach unten. Somit kann jede Komponente für sich ausgebaut werden.
Jeder Röhrenspaltöfen kann an einer Tragplatte aufgehängt und mittels eines Flansches an den. Liner des zugehörigen Pods befestigt sein, und beim Einbau des Röhrenspaltofens in den zugehörigen Pod können durcii eine Dichtung zwischen der Tragplatte des Röhrenspallofens und dem Befestigungsflansch am Liner dieses Pods zwei voneinander getrennte Räume geschaffen werden. Der Raum oberhalb der Tragplatte wird zweckmäßigerweise mit reinem Helium gefüllt. Wird für dieses Helium ein höherer Druck gewählt als für das Kühlgas, das unterhalb der Tragplatte ansteht, so ist, wenn überhaupt, nur eine Leckage des Reinheliums
so in den Primärkreislauf möglich und damit ausgeschlossen, daß der Raum oberhalb der Tragplatte jedes Röhrenspaltofens durch die radioaktiven Verunreinigungen des Primärkreisgases, das ebenfalls Helium ist, kontaminiert v. ird. Somit ist gewährleistet, daß dieser Raum, in dem sich jeweils die Anschlüsse der einzelnen Spaltrohre befinden, ohne Strahlungsbelastungen zugänglich isi. Dies ist erforderlich, da in Zeitabständen von ca. 4 Jahren der innerhalb der Spaltrohre vorgesehene Katalysator ausgewechselt werden muß, der unter Wärmezufuhr
M) die Spaltung des in das Spaltrohr eingebrachten Methan/Wasserdampf-Gemisches in Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf auslöst.
Die inneren Leitungsteile der koaxialen Gasführungen zur Führung des Heißgases vom Hochtemperaturreaktor zu den Röhrenspaltöfen treten radial unten aus der Reaktorkaverne aus und unterhalb der Röhrenspaltöfen in die zugehörigen Pods ein.
Die koaxialen Gasführungen zwischen den Röhrenspaltöfen und Dampferzeugern jedes Stranges treten unterhalb der Tragplatten eines jeden Röhrenspaltofens aus den zugehörigen Pods aus.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das sich auf eine thermische Leistung des Kernreaktors von 2000 MW bezieht, sind vier Röhrenspaltölen vorgesehen, die um 90° zueinander versetzt in dem Spannbetondruckbehälter untergebracht sind. Die Pods der vier Röhrenspaltöfen und die Pods für die vier Dampferzeuger liegen dabei auf Kreisen mit verschiedenen Radien.
Alle Pods können oben und unten durch Deckel druckfest und gasdicht abgeschlossen sein. Zum Ausbau der einzelnen Komponenten wird der betreffende Dekkel entfernt, und die Komponenten können — nach Abtrennung der entsprechenden Gasleitungen — als Ganzes nach oben bzw. unten ausgebaut werden.
Durch die Deckel sind vorteilhaft die Leitungen zwischen den in dem Spannbetonuruckueiiiiliei integrierten Röhrenspaltöfen und der Prozeßanlage bzw. zwischen den Dampferzeugern und der Dampftuibinenanlage verlegt. Das in die Röhrenspaltöfen eingebrachte Mcthan/Wasscrdampf-Gemisch wird durch einen Verteiler, der sich in dem Raum oberhalb der Tragplatte des Röhrenspaltofens befindet, auf die einzelnen Spaltrohre aufgeteilt und beim Durchströmen der Spaltrohre von oben nach unten durch die Wärmezufuhr und die Katalysatorwirkung zerlegt.
Das Speisewasser für die Dampferzeuger wird zunächst auf die einzelnen Dampferzeugerrohre jedes Dampferzeugers aufgeteilt, die zentral nach unten geführt werden, und durchströmt dann von unten nach oben den Dampferzeuger. Der erzeugte Frischdampf wird wieder zusammengefaßt und aus dem Spannbetondruckbehälter herausgeführt.
Wie an sich bekannt, ist innerhalb des Spannbetondruckuchaiiers auch ein Nachwärrncabfuhrsys'err! vorgesehen, das in an sich bekannter Weise aus Gebläsen. Rückschlagklappen und Kühlern besteht. Dieses vom Primärkreislauf unabhängige Notkühlsystem sichert die Abfuhr der Reakiornaehzerfallswärmc bei Störfällen und in Stillstandszeiten. Wahrend des Normalbetriebes des Kernreaktors wird es von einem geringen Bypaß des Reaktoreintritisgases rückwärts durchströmt. Das Nachwärmeabfuhrsystem von 4 · 50% ist in vier symmetrisch um die Reaktorkaverne angeordneten Pods untergebracht, die sich zwischen den Pods für die Primärkretslaufkomponenten befinden. Die gesamte Anlage weist somit zwölf Pods auf, von denen die vier für das Nachwärmeabfuhrsystem vorgesehenen kleiner sind als die Pods für die Röhrenspaltöfen und Dampferzeuger.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Fig.! einen Horizontalschnitt nach der Linie I-! der F i g. 2.
Fig. 2 eine Vertikalschnitt-Abwicklune nach der Linie H-IE der F i g. 1.
F i g. 3 das Schema des Primärkühlkreislaufs.
Die F i g. 1 und 2 lassen einen zylindrischen berstsicheren Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, in dem zentral ein heliumgekühlter Hochtemperaturreaktor 2 mi; kugelförmigen Brennelementen und die übrigen Prima rkreisiaufkomponenten (Rönrenspahöfen. Dampferzeuger. Gebläse. Gasführungen. Nachwärmeabfuhrsystem) angeordnet sind, die weiter unten beschrieben werden.
Der Hochtemperaturreaktor 2 ist in einer Kaverne 3 eingebaut.
Über dem Reaktorkern ist ein Sammelraum 4 zur Aufnahme des in den Reaktor eintretenden kalten Heliums zu erkennen. Unterhalb des Bodens des Reaktorkerns ist eine Säulenhalle 5 vorgesehen, in der das aus dem Kern austretende erhitzte Helium gesammelt wird. Über vier radialsymmeirische Ein- und Austrittsstutzen ist der Kernreaktor 2 mit dem übrigen Hauptkreislauf
ίο verbunden.
Auf einem Kreis um die Reaktorkaverne 3 sind um 90° zueinander versetzt vier Pods 6, 7, 8,9 angeordnet, und parallel zu diesen befinden sich vier weitere Pods 10, 11, 12, 13, die ebenfalls symmetrisch, aber auf einem Kreis mit größerem Radius um die Kaverne 3 angeordnet sind. Diese großen Durchbrüche, die ebenso wie die Reaktorkiivernc 3 von wassergekühlten und wärmeisolierten Stahllinern 14 umgeben sind, weisen als Abschluß bersisichcre Decke! 15 auf. die rec!»ndani hefestigt sind.
In jedem der vier Pods 6, 7, 8, 9 ist in Höhe des Reaktorkerns ein Röhrenspallofcn 16 angeordnet. Den Röhrenspaltöfen 15 jeweils nachgeschaltete Dampferzeuger 17 befinden sich in den Pods 10, 11, 12, 13. Wie
.'5 aus I' i g. 2 ersichtlich, ist unterhalb jedes Dampferzeugers 17 in jedem der Pods 10, 11, 12, 13 ein Geblase 18 vorgesehen, das aus einem einstufigen Axialgebläse besteht.
Wie die Röhrenspaltöfen 16 und die Dampferzeuger 17 können auch die Gebläse 18 leicht ausgebaut werden, jedoch im Gegensatz zu der. beiden erstgenannten Komponenten nach unten.
Die Pods 6,7,8,9 stehen je durch einen horizontalen Durchbruch 19 mit der Reaktorkaverne 3 in Verbindung. In diesem Durchbruch 19 befindet sich eine koaxiale Gasführung 46, bei der in dem inneren Leitungslei! 20 das heiße Rcaktoraustrittsgas und in dem äußeren Leitungsteil 21 das Reaktoreintrittsgas strömt. In einem Ringraum 22 zwischen dem Hochtemperaturreaktor 2 und der Reaktorkaverne 3 gelangt das kalte Reaktoreintrittsgas zum Gassammeiraum 4.
Die Röhrenspaltöfen 16 sind je an einer Tragplatte 23 aufgehängt, die mittels eines Flansches an dem Liner 14 des betreffenden Pods befestigt ist. Die Verbindung zwisehen den Tragplatten 23 und den Linern 14 ist abgedichtet, so daß zwei völlig voneinander getrennte Räume 44 und 45 entstanden sind. Der obere Raum 44 ist mit reinem Helium beaufschlagt, dessen Druck etwas höher ist als der des Primärgases.
so Unterhalb der Tragplatte 23 der Röhrenspaltöfen 16 führen von den Pods 6, 7, 8, 9 horizontale Dutchbrüche 24 zu dem jeweils benachbarten der Pods 10,11,12,13. Auch diese Durchbrüche beinhalten eine koaxiale Gasführung 47. Während in den inneren Leitungsteilen 25 das die Röhrenspaltöfen 16 verlassende Gas zu den Dampferzeugern 17 geleitet wird, werden die äußeren Leitungsteile 26 von dem in den Gebläsen 18 verdichteten, relativ kalten Gas durchströmt, das zum Hochtemperaturreaktor 2 zurückgeführt wird.
«> Der gesamte Primärkreislauf ist damit in vier gleiche Stränge unterteilt, die über dem Kernreaktor 2 gekoppelt sind und je einen Röhrenspaltöfen 16. einen Dampferzeuger 17. ein Gebläse 18 und die entsprechenden Gasleitungen umfassen.
ö5 Vier weitere Pods 27, 28, 29, 30 die auf einem Kreis mit kleinerem Radius als die Pods 6,7,8,9 und ebenfalls um 90" versetzt angeordnet sind, dienen zur Aufnahme eines Nachwärmeabfuhrsystems 31. das nicht im einzel-
nen dargestellt ist. Es steht jeweils ebenfalls über eine radiale, koaxiale Gasführung 32 mit dem Kernreaktor 2 in Verbindung und ist in der Lage, 4 · 50% der Nachzerfallswärme abzuführen.
Das in die Röhrenspaltöfen 16 eingebrachte Methan/ Wasserdampf-Gemisch gelangt durch in den Deckeln 15 der Pods 6, 7, 8, 9 verlegte Leitungen 33 zu je einem Verteiler 34 und wird von hier den einzelnen Spaltrohren zugcirJirt, die in der Tragplatte 23 eingeschweißt sind. Das gespaltene Gas wird in einem Sammler 35 to gesammelt und durch eine Leitung 36 zur nicht gezeigten Prozeßanlage geführt. Durch Zugangsstollen 37 in den Pod-Deckeln 15 sind die Räume 44 oberhalb der Tragplatten 23 in den Schächten 6,7,8,9 leicht zugänglich, so daß der in den Spaltrohren vorhandene Katalysator ausgewechselt werden kann.
Die Verbindungsleitungen zwischen den Dampferzeugern 17 und der (nicht dargestellten) Dampfturbinenanlage werden durch die Deckel 15 der Pods 10, M, 12, 13 geführt. In einer Leitung 38 gelangt das Speisewasser jeweils zu Verteilern 39, wird hier auf die einzelnen Dampferzeugerrohre aufgeteilt und nach der Verdampfung und Überhitzung in den Dampferzeugern 17 in je einem Sammler 40 wieder zusammengefaßt. In einer Leitung 41 strömt der Frischdampf zurück zur Dampfturbinenanlage.
Im folgenden wird anhand der F i g. 3 und auch der übrigen Zeichnungen der Kreislauf des Primärgases durch den Reaktor und einen der vier gleichartigen Kreislaufstränge beschrieben. Das kalte Helium tritt zunächst mit 4100C und 39,9 bar in den Sammelraum 4 über dem Reaktorkern ein. durchströmt den Reaktorkern von oben nach unten, wobei es sich erhitzt, und wird in der Säulenhalle 5 gesammelt. Über die vier Reaktoraustrittsstutzen wird es dann auf die vier parallelen Kreislaufstränge aufgeteilt.
Mit 9300C und 39,2 bar gelangt das Helium in den inneren Leitungsteü 20 der koaxialen Gasführung 46 und tritt von unten in den Röhrenspaltöfen 16 ein. Hier kühlt es sich durch das in den Spaltrohren entgegenströmendc Prozeßgas auf eine mittlere Temperatur ab. Durch die koaxiale Gasführung 47, die es im inneren Leitungsteil 25 durchströmt, wird das Primärgas zu dem Dampferzeuger 17 geführt, in den es mil 7800C und 39.1 bar eintritt. Der Dampferzeuger 17 wird ebenfalls mantelseitig, jedoch von oben nach unten durchströmt. Dabei kühlt sich das Gas durch das entgegenströmende verdampfende Wasser weiter ab und verläßt den Dampferzeuger mit 4000C und 38,7 bar. In dem sich an den Dampferzeuger 17 anschließenden Gebläse 18 wird das Gas auf den höchsten Kreislaufdruck von 40 bar verdichtet; seine Temperatur beträgt jetzt 410° C.
Die Rückführung vom Gebläse 18 zum Kernreaktor 2 erfolgt als äußerer koaxialer Gasstrom um alle Primärkreislaufkomponenten und die heißen Gasführungen. In einem Ringspalt 42 zwischen dem Dampferzeuger 17 und dem Stahlliner 14 strömt das aus dem Gebläse 18 austretende, relativ kalte Gas in dem zugehörigen Pod nach oben. In dem äußeren Leitungsteil 26 der koaxialen Gasführung 47 zwischen je zwei der Pods 6,7,8,9 und ω 10,11,12,13 gelangt das Gas in einen der Pods 6,7,8,9. In einem weiteren Ringspalt 43 zwischen dem Röhrenspaltofen 16 und dem Stahlliner 14 in dem zugehörigen Pod strömt das Gas nach unten und tritt durch den äußeren Leitungsteil 21 der koaxialen Gasführung 46 in die Reaktorkaverne 3 ein. Hier wird das Helium in dem Ringraum 22 zwischen Hochtemperaturreaktor 2 und Reaktorkaverne 3 zum Sammelraum 4 geleitet
Das Methan/Wusserdampf-Gemisch wird mit 6500C und 43 bar in die Röhrenspaltöfen 16 eingeleitet und hat nach der Spaltung am Austritt eine Temperatur von 8200C und einen Druck von 40 bar. Die Speisewassertemperatur der Dampferzeuger 17 beträgt 17O0C und die Frischdampftemperatur 5100C.
Der Raum 44 oberhalb der Tragplatte 23 aller Röhrenspaltöfen 16 ist mit Reinhelium mit einem Druck von 41 bar gefüllt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor, dessen Kühlgaskreislauf (Primärkreislauf) in mehrere gleiche Stränge unterteilt ist, die je in Hintereinanderschaltung einen Röhrenspaltofen, einen Dampferzeuger und ein Gebläse enthalten sowie geradlinig und horizontal verlaufende gasführende Leitungen umfassen, und bei dem die Röhrenspaltöfen und die Dampferzeuger gemeinsam mit dem Hochtemperaturreaktor in einem Spannbetondruckbehälter untergebracht sind, wobei sie in Höhe des Reaktorkerns angeordnet und in symmetrisch um die Reaktorkaverne angeordneten Pods ausbaubar installiert sind, dadurch gekennzeichne t , daß jedem Kreislaufstrang zwei Pods (6 bis 13) zugeordnet sind, von denen der eine (6 bzw. 7, 8,9) den Röhrenspaltofen (16) und der andere (10 bzw. 11, 12, 13) den Dampferzeuger (17) enthält und die beide oben durch eine koaxiale Gasführung (47) miteinander verbunden sind, deren innerer Leitungsteil (25) die beiden Komponenten (16, 17) miteinander verbindet, daß die Gebläse (18) jeweils unmittelbar unterhalb des zugehöriger. Dampferzeugers (17) in den Dampferzeuger-Pods (10 bis 13) installiert und, wie an sich bekannt, nach unten ausbaubar sind, daß in jedem Dampferzcuger-Pod (10 bis 13) ein an sich bekannter Ringspalt (42) um den Dampferzeuger (17) vorgesehen ist. der mit der Ausgangsseite des Gebläses (18) in l'erbinc-.ng steht, daß in jedem Röhrenspaltofen-Pod (6 bis 9) ebenfalls ein an sich bekannter Ringspalt (43) u . den Röhrenspaltofen
(16) vorhanden ist, der durch den äußeren Leitungsteil (26) der koaxialen Gasführung (47) mit dem Ringspalt (42) um den zugeordneten Dampferzeuger
(17) verbunden ist, und daß in an sich bekannter Weise jeder Röhrenspaltofen-Pod (6 bis 9) durch eine koaxiale Gasführung (46) mit dem Hochtemperaturreaktor (2) verbunden ist, wobei deren innerer Leitungsteil (20) mit dem Heißgassammelrauia (5) und deren äußerer Leitungsteil (21) mit der Reaktorkaverne (3) in Verbindung steht.
2. Prozeßwärmeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrenspaltofen (16) je an einer Tragplatte (23) aufgehängt und mittels eines Flansches an dem Liner (14) des zugehörigen Pods befestigt sind, wobei die beiden ober- und unterhalb der Tragplatte (23) entstandenen Räume (44,45) gegeneinander abgedichtet sind und der obere Raum (44) mit reinem Helium beaufschlagt ist, dessen Druck höher ist als der Druck des Kühlgases.
3. Prozeßwärmeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Leitungsteile (20) der koaxialen Gasführungen (46) zur Führung des Heißgases radial unten aus der Reaktorkaverne (3) austreten und unterhalb der Röhrenspaltofen (16) in die zugehörigen Pods (6,7,8,9) eintreten.
4. Prozeßwärmeanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Gasfiihrungen (47) /wischen den Röhrenspaltofen (16) und Dampferzeugern (17) jedes Stranges unterhalb der Tragplatten (23) jedes Röhrenspaltofens (16) aus den zugehörigen Pods (6,7,8,9) austreten. b5
5. PiO/.oßwärineanlagc nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall vier Röhrenspaltofen (16) vorgesehen sind, die um W /ueinander versetzt in dem
Spannbetondruckbehälter (1) angeordnet sind.
6. Prozeßwärmeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pods (6 bis 13) oben und unten durch Deckel (15) druckfest und gasdicht abgeschlossen sind.
7. Prozeßwärmeanlage nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (33, 36 bzw. 38, 41) zwischen den Röhrenspaltöfen (16) und der angeschlossenen Prozeßwänaeanlage, beispielsweise für die hydrierende Kohlevergasung, bzw. zwischen den Dampferzeugern (17) und der Dampfturbinenanlage durch die Deckel (15) verlegt sind.
8. Prozeßwärmeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise innerhalb des Spannbetondruckbehälters (1) ein an sich bekanntes, aus Gebläsen, Rückschlagklappen und Kühlern bestehendes Nachwärmeabfuhrsystem (31) angeordnet ist, das in vier symmetrisch um die Reaktorkaverne (3) angeordneten Pods (27 bis 30) untergebracht ist, die sich zwischen den jeweils zu einem Strang gehörenden Pods (5,10; 7,11; 8,12; 9, 13) befinden.
DE2455507A 1974-11-23 1974-11-23 Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor Expired DE2455507C2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2455507A DE2455507C2 (de) 1974-11-23 1974-11-23 Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor
GB41303/75A GB1503368A (en) 1974-11-23 1975-10-08 Industrial process plant having reaction chambers heated by coolant gas from a high-temperature nuclear reactor
US05/634,053 US4036689A (en) 1974-11-23 1975-11-21 Multichamber hydrogen generating plant heated by nuclear reactor cooling gas
FR7535721A FR2292314A1 (fr) 1974-11-23 1975-11-21 Installation pour la production de la chaleur necessaire a un traitement, comprenant plusieurs chambres de reaction chauffees par le gaz de refroidissement d'un reacteur a haute temperature
JP50140338A JPS5182889A (de) 1974-11-23 1975-11-25

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2455507A DE2455507C2 (de) 1974-11-23 1974-11-23 Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2455507A1 DE2455507A1 (de) 1976-05-26
DE2455507C2 true DE2455507C2 (de) 1984-06-07

Family

ID=5931553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2455507A Expired DE2455507C2 (de) 1974-11-23 1974-11-23 Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4036689A (de)
JP (1) JPS5182889A (de)
DE (1) DE2455507C2 (de)
FR (1) FR2292314A1 (de)
GB (1) GB1503368A (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2657882A1 (de) * 1976-12-21 1978-06-22 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Gasgekuehlter hochtemperaturreaktor mit mehreren kuehlkreislaufstraengen
DE2834604A1 (de) * 1978-08-07 1980-02-21 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Gasgekuehlter hochtemperaturreaktor mit einem in mehrere straenge unterteilten kuehlgaskreislauf
DE3016402A1 (de) * 1980-04-29 1981-11-05 GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach Hochtemperaturreaktor in modul-bauweise
DE3204812A1 (de) * 1982-02-11 1983-08-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln In einem spannbetondruckbehaelter untergebrachte kernkraftanlage mit geschlossenem kuehlgaskreislauf
DE3204813A1 (de) * 1982-02-11 1983-08-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Kernkraftwerk mit geschlossenem kuehlgaskreislauf zur erzeugung von prozesswaerme
DE3220610A1 (de) * 1982-06-01 1983-12-01 Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach Hochtemperatur-kernenergieanlage mit vom reaktorbehaelter trennbarer heissgasrohrleitung
WO2005024228A1 (fr) * 2003-09-11 2005-03-17 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'medtekhnika' Procede d'utilisation des gaz a effet de serre
CN111755139B (zh) * 2020-04-20 2023-11-14 中国核电工程有限公司 一种事故工况下压力容器堆顶排气控制策略的设计方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE583312A (de) * 1958-10-06
GB1098282A (en) * 1965-01-12 1968-01-10 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to nuclear reactors
GB1116479A (en) * 1966-12-27 1968-06-06 Exxon Research Engineering Co Removal of heat from nuclear reactors
DE1589999B2 (de) * 1967-02-17 1971-10-14 Kernforschungsanlage Juhch GmbH, 5170Juhch Verfahren und anlage zum erzeugen von wasserstoff durch ausnuetzen der von einem atomkernreaktor erzeugten waerme
DE1601001B2 (de) * 1967-02-17 1978-02-16 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Verfahren zum transport von durch einen kernreaktor freigesetzter waermeenergie
GB1226537A (de) * 1967-10-27 1971-03-31
US3649451A (en) * 1968-09-23 1972-03-14 Westinghouse Electric Corp Nuclear reactor containment system
GB1294672A (en) * 1969-08-06 1972-11-01 Atomic Energy Authority Uk Nuclear reactor power plant
DE2162390A1 (de) * 1971-12-16 1973-06-20 Krupp Gmbh Verfahren zur erzeugung von spaltgas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
US3802993A (en) * 1971-12-27 1974-04-09 Inst Gas Technology Non-fossil fuel process for production of hydrogen and oxygen

Also Published As

Publication number Publication date
US4036689A (en) 1977-07-19
GB1503368A (en) 1978-03-08
FR2292314A1 (fr) 1976-06-18
DE2455507A1 (de) 1976-05-26
JPS5182889A (de) 1976-07-20
FR2292314B1 (de) 1982-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2455508C2 (de) Vorrichtung zum Erzeugen von Synthesegas durch Ausnutzen der in einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor gewonnenen Wärmeenergie
DE2454451C2 (de)
DE2455507C2 (de) Prozeßwärmeanlage zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe der Wärme aus einem Hochtemperaturreaktor
DE2411039C2 (de) Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf zur Erzeugung von Prozeßwärme
DE2241426C3 (de) Kernkraftwerk mit geschlossenem, mehrsträngig ausgeführtem Gaskühlkreislauf
DE2404843C2 (de) Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf
DE3141734A1 (de) Kernreaktor mit einem gasgekuehlten kugelhaufen-kernreaktor
DE2650922A1 (de) Waermetauscher zur uebertragung von in einem hochtemperaturreaktor erzeugter waerme an ein zwischenkreislaufgas
DE2639877A1 (de) Gasturbinen-kraftanlage mit geschlossenem gaskreislauf
DE2424355A1 (de) Waermeaustauscher von kreisfoermigem oder hexagonalem querschnitt
DE2459189A1 (de) Waermetauscher kreisfoermigen querschnitts fuer gasfoermige medien
DE3212264A1 (de) Anlage zur nuklearen erzeugung von waerme und zu deren weiterverwendung in waermeaufnehmenden apparaten
DE2757145A1 (de) Rohrbuendelanordnung fuer einen waermeaustauscher
DE2437016A1 (de) Waermeaustauscher von kreisfoermigem querschnitt
DE2817541A1 (de) Verfahren zum aus- und einbau des seitenreflektors eines hochtemperaturreaktors
DE3530715C2 (de)
DE1272463B (de) Thermischer Kernreaktor
DE2506293C2 (de) Hochtemperaturreaktor mit geschlossenem Gaskühlkreislauf
DE2439224C3 (de) Gasführungssystem für Gase hoher Temperatur und hohen Druckes
DE3418528C2 (de)
DE3204812C2 (de)
DE3819485C1 (en) Nuclear reactor installation, comprising a high-temperature small reactor, a helium/helium heat exchanger and a helium/water heat exchanger, and method for its operation
DE2828975A1 (de) Gasgekuehlter hochtemperaturreaktor mit einer schuettung kugelfoermiger brennelemente und direkt in die schuettung einfahrbaren absorberstaeben
DE2637166A1 (de) Kernreaktoranlage mit geschlossenem gaskuehlkreislauf
DE2517694A1 (de) Waermeaustauscher kreisfoermigen querschnitts mit einer anzahl von rohrbuendeln

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
8125 Change of the main classification

Ipc: G21D 9/00

D2 Grant after examination
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GMBH, 4600 DORTMUND, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee