DE2503124A1 - Kernkraftwerk mit geschlossenem gaskuehlkreislauf - Google Patents

Description

KEAFTWEEK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 24. 1. 75 '

Hammerbacherstr. 12 u.

Unser Zeichen: VPA 75 P 9304 BED Bu/Di

Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf, mit einem Hochtemperaturreaktor, einem Gasturbosatz, wärmetauschenden Apparaten, bestehend aus Eekuperatoren, Vor- und gegebenenfalls Zwischenkühlern, sowie mit gasführenden Leitungen und Armaturen, wobei der Hochtemperaturreaktor in einem im wesentlichen hohlzylindrischen Spannbeton-Druckbehälter und der Gasturbosatz mit horizontaler Welle unterhalb des Eeaktors in einem zumindest splittergeschützten Maschinenraum angeordnet sind und wobei die wärmetauschenden Apparate um den äußeren Umfang des Eeaktors herum gruppiert und von Spannbeton umschlossen sind.

Ein solches Kernkraftwerk ist als HTE-Einkreisanlage für eine Leistung von 1000 MW , als Konzept bereits veröffentlicht,

ex ·

wobei es sich um eine HTE-Einkreisanlage in nicht integierter Bauweise handelt (z.B. Zeitschrift "BWK" 1973, Seite 426, Bild 1, und Seite 427, Bild 2). Hierbei kann man gegebenenfalls die Zwischenkühler weglassen.

Eine Gegenüberstellung nicht integrierter und integrierter Bauweise bei Einkreisanlagen großer Gasturbinen mit Hochtemperaturreaktor findet sich weiterhin in "BWK¹¹ 1973,

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ORiGlMAL INSPECtED".

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Seiten 468 bis 471» siehe insbesondere Bild 6 auf Seite 469·

Ein weiteres Beispiel eines voll integrierten Konzeptes für eine Kernkraftwerksanlage mit geschlossenem Gaskühlkreislauf der oben genannten Art zeigt die DOS 2 241 426.

Bei der "integrierten Bauweise" sind die wärmetauschenden Apparate im vergrößerten Reaktor-Spannbetonbehälter untergebracht, bei der nicht integrierten Bauweise dagegen nicht. Daneben ist auch bereits eine Kernkraftwerksanlage der eingangs genannten Art in teilintegrierter Bauweise bekannt (DOS 2 338 556). Hierbei weisen die bevorzugt mit ihren Längsachsen in vertikaler lage angeordneten wärmetauschenden Apparate separate Spannbetonbehälter auf, welche mit dem Hauptspannbetonbehälter des Reaktors gleichsam als Satelliten baulich vereinigt sind.

All diesen vorerwähnten bekannten Anlagen ist gemeinsam, daß die Gasführungsleitungen nur in Längsachse des Gasturbosatzes gesehen symmetrisch angeordnet sein können, in anderen Ansichten dagegen nicht. Das hat zur Folge, daß beim Anfahren, bei Lastwechsel, aber auch im Dauerbetrieb mit praktisch konstanter Last sich asymmetrische thermische Belastungen der Gesamtanlage, insbesondere der Rohrleitungen,mit entsprechend unterschiedlichen Wärmedehnungen ergeben können, und daß weiterhin sich eine Mehrzahl von einander überschneidenden Rohrleitungen und Ellbogenstücken mit entsprechend größeren Rohrleitungslängen ergibt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kernkraftanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die geschilderten Schwierigkeiten vermieden sind, das heißt, bei der sich eine weitgehend symmetrische thermische Belastung der Einzelleitungen ergibt und bei der die Verbindungsrohrleitungen zwischen den wärmetauschenden Apparaten, dem Reaktor und dem Gasturbosatz kürzer als bisher und ohne Überschneidungen verlegt werden können, woraus

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wiederum ein geringerer Bauaufwand und verminderte Strömungsverluste resultieren.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Kernkraftwerksanlage mit geschlossenem Gaskühlkreislauf der eingangs näher beschriebenen Art erfindungegemäß dadurch, daß in Mehrloop-Anordnung mindestens zwei gleichartige Gasturbosätze nit je einem Satz zugehöriger wärmetauschender Apparate vorgesehen sind, daß die Wellen der Gasturbosätze jeweils im wesentlichen auf von der Achse des Spannbeton-Druckbehälters ausgehenden Strahlen liegen, wobei der zugehörige Generator jeweils am äußeren Ende der Gasturbosätze angeordnet und angekuppelt ist, und daß die Gasturbosätze und die ihnen zugeordneten Sätze wärmetauschender Apparate jeweils in einem räumlichen Sektor des durch die vertikale Projektionsebene der Strahlen als Erzeugende definierten Zylinderraumes angeordnet sind, wobei die Sektor-Zentriwinkel durch die Anzahl und Größe der vorgesehenen Gasturbosätze definiert sind.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß der Bauaufwand von Mehrloop-Kernkraftwerkeanlagen reduziert werden kann, bedingt zum einen durch die kürzeren Rohrleitungen und die Vermeidung von Überschneidungen und zum anderen durch die Möglichkeit der Verwendung gleichartiger Komponenten für die wärmetauschenden Apparate und die Gasturbosätze. Auf Grund der besseren Gasleitungsführung (kurze und einfache Rohrleitungen) können die Druckverluste in den Leitungen gesenkt und dadurch bessere Anlagenwirkungsgrade erzielt werden.

Weiterhin ist hervorzuheben, daß die Wartungsfreundlichkeit und die Sicherheit der Anlage verbessert werden; die Rohrleitungen und der Gasturbosatz sind gut zugänglich. Es besteht weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, die Anlage in Teilbereichen zyklisch zu warten, das heißt, der Reaktor

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kann mit Teillast weiterfahren, wenn eine Baugruppe zwecks Wartung und Inspektion abgeschaltet ist und die andere Baugruppe weiter in Betrieb ist. -

Unter Mehrloop-Anordnung wird hier und im folgenden verstanden, daß jeder Turbosatz zu einer geschlossenen Kreislauf-Loop gehört, wobei die Einzellopps dann nur mit dem Reaktorcore in Verbindung stehen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in Mehrloop-Anordnung verwendeten Gasturbosätze leistungsgleich sind und jede aus Gasturbosatz und zugehörigen wärmetauschenden Apparaten mit Leitungen bestehende Baugruppe einen Zentriwinkel tiberstreicht, der 360° dividiert durch die Anzahl η der verwendeten Gasturbosätze beträgt (n = 2,3,4 ...). Hierdurch kann man die gleichen Einheiten für den jeweiligen Turbosats und die wärmetauschenden Apparate verwenden, und eine Standardisierung der Kernkraftwerke wird erleichtert.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Längsachse der Turbosätze jeweils in der Symmetrieebene der in Doppelanordnung spiegelbildlich zu letzterer angeordneten wärmetauschenden Apparate. Hierdurch ergibt sich eine praktisch mehrfach spiegelsymmetrische Leitungsführung, wobei diese von besonderem Vorteil für die gleichmäßige Erwärmung des Spannbeton-Druckbehälters sowie für eine gleichmäßige Wärmedehnung der Leitungen, Apparate und Maschinen ist.

Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, und es werden die Wirkungsweise sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Kernkraftwerksanlage in Zwei-Loop-Anordnungi

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Pig. 2 in vereinfachter Darstellung in einer Draufsicht gemäß der Linie II-II aus Fig. 3, die eine Hälfte der Kernkraftwerkanlage nach der Erfindung mit einem Gasturbosatz und zugehörigen wärmetauschenden Apparaten und Grasleitungen sowie mit einem Generator;

fig. 3 im Aufriß in einer Ansicht gemäß Linie IIIc-IIIc aus Fig. 2 die Anlage nach der genannten Fig. 2, wobei jedoch in der linken Hälfte der Figur 3 der Rekuperator zum Teil im Schnitt gemäß der Linie IHa-IIIa und in der rechten Hälfte der Figur der Vorkühler zum Teil im Schnitt gemäß der Linie IHb-IIIb aus Fig. 2 dargestellt sind. Der Rekuperator aus der linken Hälfte der Fig. 2 und der Vorkühler aus ihrer rechten Hälfte sind also gleichsam in die Hauptschnittebene IIIc-IIIc hineingeklappt.

Fig. 1 zeigt, wie gesagt, ein Prinzipschaltbild der Kernkraftanlage mit geschlossenem Gaskühlkreislauf und zwar eine Zwei-Loop-Schaltung mit den Loops I (obere Hälfte) und II (untere Hälfte), wobei beide Loops I, II voneinander unabhängig, d.h. schaltungsmäßig und räumlich getrennt sind und nur über das Gore des Reaktors 1 in Verbindung stehen. Der Reaktor 1 ist ein Hochtemperaturreaktor mit Gaskühlung, vorzugsweise wird als Kühl- und Arbeitsmedium Helium verwendet. In der Literatur sind derartige mit Helium als Arbeitsmedium arbeitende Anlagen auch als HHT-Kraftwerke bzw. -Anlagen bezeichnet. Da die beiden Loops I und II gleichartig aufgebaut sind, genügt eine Beschreibung des Kreislaufs I, wobei die Bezugszeichen für den Kreislauf II die gleiche Zählung, allerdings unter Hinzufügung eines Striches, erhalten. Der dargestellte Gasturbosatz 2 ist ein Einwellen-Turbosatz mit Niederdruckverdichter (ND-Verdichter) 3, einem Hochdruckverdichter (HD-Verdichter) 4, der Gasturbine 5, im vorliegenden Fall eine Heliumturbine, und dem

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starr über die Kupplung 6 angekuppelten Generator 7, der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine elektrische Leistung von 1000 MW hat. Die Gasturbine ist nur aus Darstellungsg-ründen mit ihrem Abströmende der Verdichterseite zugewandt; normalerweise wird sie den Verdichtern mit ihrem Zuströmende zugewandt gezeichnet. Die elektrischen Leitungen des Generators 7, der üblicherweise das Netz und eine Eigenbedarfeanlage einspeist, sind der Einfachheit halber fortgelassen. Die Welle des Gasturbosatzes ist mit 8 bezeichnet. Weiterhin sind im Kreislauf angeordnet die allgemein mit WA bezeichneten wärmetauschend en Apparate, nämlich ein Vorkühler 9 Bit Kühlschlangen 9a, ein Zwischenkühler 10 mit Kühlschlangen 10a, ein Rekuperator 11, dessen wärmetauschende Rohre mit 11a bezeichnet sind, und das schon erwähnte Core 1a mit Kühlkanalsystem 1b des Reaktors 1. Die die vorgenannten Kreislaufkomponenten 1 bis 11 miteinander verbindenden Gasleitungen sind allgemein mit 12 bezeichnet, wobei durch Pfeile 13 die Strömungsrichtung des Gases angedeutet ist. Der Kreislauf für das Nachwärme-Abfuhrsystem des Reaktors 1 ist fortgelassen, ebenso wie die Armaturen, d.h. Ventile oder Absperrschieber, und ein Gasspeicher mit zugehörigen Leitungen, da diese Elemente für das Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung sind.

Das Gas gelangt, nachdem es sich in den Kühlkanälen 1b des Reaktorcore 1a auf ca. 850⁰C erwärmt hat, mit einem Druck von etwa 60 bar über Leitung 12.1 in die Gasturbine 5 und verläßt diese nach Arbeitsleistung und Abkühlung auf etwa 487⁰C über Leitungsteil 12.2, um in den Rekuperator 11 einzutreten. Hier tritt es in Wärmetausch mit dem durch die Rohrschlangen 11a dem Reaktor 1 zur Aufheizung zugeführten Gas, wärmt dieses vor und verläßt den Rekuperator mit einer Temperatur von etwa 171⁰C und wird über Leitungsteile 12.3 vom ND-Verdichter 3 über den Vorkühler 9 und den Leitungsteil 12.4 angesaugt und von dem ND-Verdichter über Leitungsteil 12.5, Zwischenkühler 10 und Leitungsteil 12.6 dem

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HD-Verdichter 4- zugeführt, welcher das Gas auf einen Druck von 63 bar komprimiert und über leitungsteil 12.7 die schon erwähnten Rohrschlangen 11a des Rekuperators 11 sowie Leitungeteil 12.8 in die Kühlkanäle 1b des Reaktorcöres 1a drückt, womit der Kreislauf geschlossen ist. Die bei 9a und 10a angedeuteten Rohrschlangen der Kühler 9» 10 sind an einen externen Wasser-Kühlkreislauf angeschlossen und kühlen jeweils das Gas vor Eintritt in die zugehörigen HD- bzw. HD-Verdichter auf die in Pig. I eingetragenen Temperaturwerte bzw. Druckzustände.An der Verzweigungsstelle ist die Gasleitung 12.1· der zweiten Loop II an die Leitung 12.1 angeschlossen und an der Verzweigungsstelle 15 die Leitung 12.8' der Loop II an die Leitung 12.8 der Loop I, so daß also beide Loops I, II in Bezug auf die durch den Reaktor 1 bzw. dessen Kühlkanalsystem 1b hindurchtretenden Gasströme zueinander parallel geschaltet sind.

Die Erfindung ist auf den dargestellten Kreislauf mit Zwischenkühlung nicht beschränkt; die Anlage kann auch ohne Zwischenkühlung ausgeführt werden,was allerdings eine gewisse Wirkungsgrad-Einbuße bedingt. . _ ■-■

In den Figuren 2 und 3 sind die zu Pig. 1 gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Reaktor 1 (Pig. 3) ist in einem im wesentlichen hohl zylindrischen Spannbeton-Druckbehälter (SBB) 16 untergebracht, dessen Mantel mit 16.1 und deasen Boden mit 16.2 bezeichnet sind. Unterhalb des Bodens 16.2 befindet sich die Decke 17.1 des splittergeechützten Maschinenraumes 18, der im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Tragringkonstruktion 17 umgeben ist, deren Mantelwand mit 17.2 und deren Bodenmit 17.3 beseichnet sind. In dem zwischen Decke 17.1 und Boden 16.2 vorgesehenen Raum 19» der durch nicht dargestellte Schleusen von außen zugänglich ist, sind Absperr- und Regelventile 20 der durch diesen Raum hindurchgeführten Gasleitungen vorliegendenfalls ist die Gasleitung 12.7 ersichtlich - ·

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angeordnet, so daß diese Ventile 20 zu Wartungszwecken zugänglich sind. Die wärmetauschenden Apparate 9, 10, 11 und 9*, 10*, 11* sind, wie Figuren 2 und 3 jseigen, um den äußeren Umfang des Reaktors 1 in Vertikalanordnung herumgruppiert. In Pig. 3 sind lediglich ein Rekuperator 11 und ein Vorkühler 9* ersichtlich, wobei die Zwischenkühler (vgl. Pig. 2) jeweils in ümfangsfichtung "benachbart zu den Vorkühlern und Rekuperatoren gleichfalls in vertikaler Lage angeordnet sind.

Der einfacheren Darstellung wegen sind die Loops I, II in Pig. 1 jeweils nur mit einem Vorkühler 9, einem Zwischenkühler 10 und einem Rekuperator 11 (bzw. 9'» 10·, 11') dargestellt. Wie Figuren 2 und 3 zeigen, sind jedoch diese wärmetauschenden Apparate jeweils pro Loop nicht einfach, sondern zweifach in Doppelanordnung vorhanden, und die durch diese Verdoppelung vorhandenen zweiten wärmetauschenden Apparate und zugehörigen Leitungen des Loop I haben (siehe rechte Hälfte der Pig. 2) die gleiche- Zählung ihrer Bezugszeichen wie die entsprechenden Apparate und Leitungen der linken Hälfte der Pigur 2, allerdings unter Hinzufügung eines Sternes. .

Da die in Pig. 2 dargestellte Anlage in Bezug auf den Durchmesser D spiegelsymmetrisch ist, wurde nur die eine Hälfte dargestellt; die zweite Hälfte (entsprechend Loop II) kann man sich dadurch entstanden denken, daß die in Fig. 2 dargestellte Anordnung der Loop I an dem Durchmesser D gespiegelt wird. Wie ersichtlich, ist der G-asturbosatz 2 mit horizontaler Welle 8 unterhalb des Reaktors 1 im splittergeschützten Maschinenraum 18 angeordnet. Es sind nun in Mehrloop-Anordnung mindestens zwei gleichartige Gasturbosätze 2, 2' mit je einem Satz zugehöriger Wärmetauschender Apparate WA, d.h. 9, 10, 11 bzw. WA¹, d.h. 9', 10', 11· vorgesehen (Fig. 1). Zur räumlichen Anordnung dieser Zwei- oder Mehrloop-Anordnung sind nun die Wellen 8, 8' der Gasturbosätze jeweils im wesentlichen

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auf von der Achse a des Spannbeton-DB 16 ausgehenden Strahlen t, t' angeordnet, wobei der zugehörige Generator 7, 7' jeweils am äußeren Ende der Gasturbosätze 2, 2' angeordnet und angekuppelt ist. Aus Fig. 2 ist lediglich der Generator 7 ersichtlich; es versteht sich, daß der Generator 7' wie erwähnt, ebenso wie der gesamte Turbosatz 2' gegenüberliegend zu dem Generator 7 bzw. Turbosatz 2 angeordnet zu denken ist. Die Gasturbosätze 2, 2' und die ihnen zugeordneten Sätze wäraetauschender Apparate 9, 10, 11 bzw. 9'» 10', 11' sind, vgl. Pig. 2, 3, jeweils in einem räumlichen Sektor des durch die vertikale Projektionsebene der Strahlen t, t' als Erzeugende definierten ZyIinderräumes angeordnet, wobei der Sektor-Zentriwinkel Ot bzw.OC¹ durch die Anzahl und Größe der vorgesehenen Gasturbosätze definiert ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwei leistungsgleiche Gasturbosätze 2, 2' verwendet,und jede aus Gasturbosatz und zugehörigen wärmetauschenden Apparaten mit Leitungen 12 bzw. 12' bestehende Baugruppe I bzw." II überstreicht demzufolge einen Zentriwinkel, derfl( a Q(J = 560° _{t d#hL#} jeweils 180° beträgt. Allgemein läßt sich für leistungsgleiche und aus gleichartigen Komponenten bestehende Baugruppen sagen, daß sie jeweils einen Zentriwinkel überstreichen, der 360° dividiert durch die Anzahl η der verwendeten Gasturbosätze beträgt (n = 2, 3, 4 ...). Bei einer Drei-Loop-Anordnung wäre demnach der Zentriwinkel 120°, bei einer Vier-Loop-Anordnung 90° usw.

Wie es insbesondere Mg. 2 zeigt, liegt die Längsachse der Turbosätze 2, 2' jeweils in der Symmetrieebene der in Doppelanordnung spiegelbildlich zu dieser Symmetrieebene angeordneten wärmetauschenden Apparate 9, 10, 11 bzw. 9*, 10*, 11*. Diese Symaetrieebene ist vertikal zum Strahl t bzw. t' auf der Papierebene stehend zu denken. Diese mehrfach spiegelsymaetrische Anordnung hat Vorteile in Bezug auf eine gleichförmigere thermische Belastung des betreffenden Gasturbosatzes, der

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wärmetauschenden Apparate und des Spannbeton-DB sowie auch hinsichtlich, symmetrischer Wärmedehnungen. Weiterhin können gleichartige Apparate und Rohrleitungen für die einzelnen Unter-Baugruppen verwendet werden, was die Herstellung und die Montage vereinfacht. Insbesondere Pig. 2 zeigt auch, daß vom Zentrum a des Zylinderraumes beginnend die jeweils mit Ein- und Austrittspartien 21, 21* und 22, 22» versehenen Einheiten eines ND-Verdichters 3, eines HD-Verdichters 4 und der Gasturbine 5 in einwelliger Anordnung axial aufeinanderfolgend angeordnet sind und daß im peripheren Bereich 23 des Zylinderraumes die bei Draufsicht auf den Gasturbösatz 2 linker Hand desselben angeordneten wärmetauschenden Apparate, nämlich Vorkühler 9, Zwischenkühler und Rekuperator 11, in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn aufeinanderfolgend angeordnet sind. Dementsprechend sind die bei Draufsicht auf den Gasturbosatz 2 rechter Hand desselben angeordneten wärmetauschenden Apparate, nämlich Vorkühler 9*, Zwischenkühler 10* und Rekuperator 11* in Umfangsrichtung im Gegenzeigersinn aufeinanderfolgend angeordnet. Die vorerwähnten wärmetauschenden¹ Apparate sind weiterhin durch die Zylinderzwischenräume 24 überbrückende Gas-Eintrittsleitungen 12.1, 12.2, 12.4 bis 12.8 bzw. 12.1*, 12.2*, 12.4* bis 12.8* mit der Turbosatzeinheit 2 und den Kühlkanälen 1b des Reaktors 1 verbunden. Pur den Gasturbosatz 2' muß man sich spiegelbildlich zum Gasturbosatz 2 entsprechende Leitungen 12^f bzw. 12·* spiegelbildlich zur Loop I nach Pig. 2 angeordnet denken.

Die Unter-Baugruppen ND-Verdichter 3 — Vorkühler 9, 9*,

HD-Verdichter 4 Zwischenkühler 10, 10* und Gasturbine

5 Rekuperatoren 11, 11* einschließlich der zugehörigen

Gasverbindungsleitungen 12, 12* innerhalb der genannten Unterbaugruppen liegen jeweils etwa in gemeinsamen vertikalen Segment-Ebenen bzw. Segment-Rechteck-Scheiben des Zylinderraumes, wie es insbesondere Pig. 2 zeigt. Diese Segment-Recht-

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eckscheiben sind in Pig. 2 gestrichelt angedeutet und durch die Bezugszeichen 25, 26 und 27 bezeichnet. Auf Grund dieser Anordnung ergibt sich eine günstige Raumausnutzung, die grundsätzlich auch erhalten bliebe, wenn man auf die Zwischenkühler verzichten würde; bevorzugt werden jedoch auch Zwischenkühler verwendet, weil dies thermodynamisch günstiger ist.

Sehr vorteilhaft mit einer solchen Anordnung vereinbar ist die sogenannte teilintegrierte Bauweise, die im dargestellten Ausführungsbeispiel für die wärmetauschenden Apparate verwendet ist, wobei jeder dieser Apparate WA bzw. WA' von je einem separaten Satelliten-SBB, allgemein mit 28 bezeichnet, umschlossen ist und diese Satelliten-SBB 28 sternförmig am Außenumfang des zentralen Reaktor-SBB 16 angeordnet sowie mit letzterem über Bewehrungselemente 29 zu einer Einheit verbunden sind. Die Bewehrungselemente 29 bestehen aus Radial- und Ringspanngliedern 30a, 30b des SBB 16 und Radial- feowie Ringspanngliederm 31a, 31b der jeweiligen Satelliten-SBB 28 (siehe linke Hälfte der Fig. 2). Die Ringspannglieder 30b, 31b, die sich jeweils am Innenumfang der SBB 16 bzw. 28 befinden, sind durch die ineinandergreifenden Radial-Spannglieder 30a, 31a spannbar, so daß sich ein starrer Verband ergibt. Im einzelnen ist diese teilintegrierte Bauweise für Druckwasserreaktoren in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 7 240 270 und im Detail in der deutschen Auslegeschrift 1 684 643 beschrieben und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Sie wurde deshalb nur insoweit beschrieben, als es für das Verständnis erforderlich erscheint, wobei sich versteht, daß die Verspannung 29 für alle Satelliten-SBB 28 gilt und nur für den Apparat 9 dargestellt wurde.

Wie erwähnt, ist der Gasturbosatz 2 und demgemäß auch der nicht dargestellte Gasturbosatz 2' in einem vom Spannbeton umschlossenen Maschinenraum 18 angeordnet. Die vertikalen Wände 17.2 der zugehörigen Tragringkonstruktion 17 sind als

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tragende Wände des Reaktor-SBB 16 und damit auch für die Satelliten-SBB 28 ausgeführt. Ein ähnliches Bauprinzip ist für Atomkraftanlagen an sich bekannt (DT-AS 1 614 610). Durch die vertikalen Wände 17·2 und die Decke 17.1 des Maschinenraumes 18 sind dabei die Gasverbindungsleitungen 12 bzw. 12* und (nicht dargestellt) 12' und 12'* zu den wärmetauschenden Apparaten WA und dem Reaktor 1 hindurchgeführt. Im vorliegenden Falle ergibt die Doppeldecke 16.2, 17·1 die vorteilhaft· Anordnung des Raumes 19 zur Unterbringung der Ventile und Armaturen, die dadurch leicht montiert und gewartet werden können. Gemäß einer verfeinerten Ausführungsform können durch vertikal-radiale Zwischenwände 32 (Fig. 2) aus Beton einzelne, jeden der Gasturbosätze 2, 2¹ umgebende sektorielle Maeöhinenraum-Kammern gebildet werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Verwendung von zwei Gasturbosätzen liegt die Zwischenwand 32 auf einem Durchmesser und unterteilt den Maschinenraum 18 in zwei halbkreisförmige Sektoren. Wenn man mehr als zwei Gasturbosätze vorsieht, so müßten entsprechend mehr Trennwände unter Bildung entsprechender Kammern vorgesehen werden, wodurch sich auch eine sehr vorteilhafte Abschottung der einzelnen Maschinenraum-Kammern ergibt, mit dem Vorteil, daß diese Zwischenwände 32 strahlensicher dimensioniert und ausgebildet werden können, so daß der eine Gasturbosatz abgeschaltet und gewartet werden kann, während der andere noch im Betrieb ist.

Im übrigen sind mit 33 bzw. 33* Kompensatoren für die einzelnen Gasleitungen 12 bzw. 12* bezeichnet. Die besondere Gestaltung der Einström- und Ausströmpartien 21, 22 bzw. 21*, 22*·ist in der älteren Anmeldung P 22 29 510.9 beschrieben und nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. In Bezug auf Fig. 3 ist noch zu bemerken, daß mit 34 ein Kran für den Maschinenraum 18 bezeichnet ist, der an der Decke 17.1 befestigt und gelagert ist. Die in Fig. 3 mit 12.7 bezeichnete und ausschnittsweise dargestellte Leitung, die vom HD-Verdich-

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ter 4 zum Rekuperator 11 führt, mündet zunächst in einen Kugelraum 35» der seinerseits durch die Wand 16.1 des Spannbeton-DB 16 über den Ringkanal 35.1 in den Gras-Verteilerraum 11.1 des Rekuperators 11 mündet. Von hier strömt das Gas durch die einzelnen Rohre 11.2 des Rekuperators 11 hindurch bis zum zentralen Sammelrohr 11.3 und von dem entsprechenden Anschlußkopf 11.4 gegenläufig durch dieses Sammelrohr 11.3, das zugleich einen Teil des Leitungsteils 12.8 bildet,durch diesen Leitungsteil 12.8,, der konzentrisch zum Ringkanal 35.1 verlegt ist und in die Kühlkanäle 1b des Reaktors 1 mündet, welche üblicherweise durch Kugel- oder Blockelemente begrenzt sind. Nach Hindurchtritt durch die Kühlkanäle 1b wird das aufgeheizte Gas an mehreren Umfangsstellen des Reaktors durch die Wand 16.1 hindurch in die Leitungen 12.1, 12.1' und 12.1*, 12.1'* gedrückt, von denen in Pig. 3 nur Leitung 12.1* zum Teil dargestellt ist. In Pig. 3 ist ein Strömungsbegrenzerkanal 36, der nach Art einer Venturidüse ausgebildet ist, dargestellt, wobei an diesen Kanal 36 am Außenumfang des Spannbeton-DB 16 ein nicht dargestelltes Rohrknie angeschlossen ist, das wiederum mit der Leitung 12.1* verbunden ist. In Pig. 3 ist der Vorkühler 9* in Wirklichkeit an einer anderen Umfangsstelle angeordnet, so daß also ohne weiteres genügend Platz für diese soeben beschriebene Rohrverbindung zur Leitung 12.1* vorhanden ist. Das Kühlkanalsystem 1b des Reaktors 1 ist lediglich schematisch angedeutet, da im einzelnen für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung. Wenn auch Helium als Arbeitsmedium besonders vorteilhaft und zurzeit üblich ist, so versteht es sich, daß grundsätzlich auch andere geeignete gasförmige Medien, vorzugsweise Edelgase, für die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage denkbar sind.

9 Patentansprüche
3 Piguren

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   il, Kernkraftwerksanlage im geschlossenen Gaskühlkreislauf, ^-^^ mit Hochtemperaturreaktor, Gasturbosatz, wärmetauschenden Apparaten, "bestehend aus Rekuperatoren, Vor- und gegebenenfalls Zwischenkühlern, sowie mit gasführenden Leitungen und Armaturen, wobei der Hochtemperaturreaktor in einem im wesentlichen hohlzylindrischen Spannbetondruckbehälter und der Gasturbosatz mit horizontaler Welle unterhalb des Reaktors in einem zumindest splittergeschützten Maschinenraum angeordnet sind und wobei die wärmetauschenden Apparate um den äußeren Umfang des Reaktors in Vertikalanordnung herum gruppiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Mehrloop-Anordnung mindestens zwei gleichartige Gasturbosätze (2, 2') mit je einem Satz (WA, WA') zugehöriger wärmetauschender Apparate (9, 10, 11 bzw. 9¹» 10', 11') vorgesehen sind, daß die Wellen (8, 8'·) der Gasturbosätze (2, 2·) jeweils im wesentlichen auf von der Achse (a) des Spannbetondruckbehälters (16) ausgehenden Strahlen (t, t¹) liegen, wobei der zugehörige Generator (7, 7') jeweils am äußeren Ende der Gasturbosätze (2, 2¹) angeordnet und angekuppelt ist, und daß die Gasturbosätze (2, 2') und die ihnen zugeordneten Sätze (WA, WA¹) wärmetauschender Apparate jeweils in einem räumlichen Sektor des durch die vertikale Projektionsebene der Strahlen (t, t¹) als Erzeugende definierten Zylinderraumes angeordnet sind, wobei die Sektor-Zentriwinkel (Ot , et*) durch die Anzahl und Größe der vorgesehenen Gasturbosätze definiert sind.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbosätze (2, 2¹) leistungsgleich sind und jede aus Gasturbosatz und zugehörigen wärmetauschenden Apparaten (WA, WA¹) mit Leitungen bestehende Baugruppe (I, II) einen

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   Zentriwinkel (βΟ,Λ¹) überstreicht, der 360° dividiert durch die .Anzahl (n) der verwendeten Gasturbosätze .beträgt (n = 2, 3» 4...).
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (8, 8') der Turbosätze (2, 2') jeweils in der Symeetrieebene der in Doppelanordnung spiegelbildlich zu letzterer angeordneten wärmetauschenden Apparate liegt.
4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge^ kennzeichnet, daß vom Zentrum (a) des Zylinderraumes beginnend die jeweils mit Ein- und Austrittspartie (21, 22; 21*, 22*) versehenen Einheiten eines ND-Verdichters (3)» eines HD-Verdichters (4) und der Gasturbine (5) in einwelliger Anordnung axial aufeinanderfolgend angeordnet sind und daß im peripheren Bereich (23) des Zylinderraumes die bei Draufsicht auf den Gasturbosatz (2) linker Hand (rechter Hand) desselben angeordneten wärmetauschenden J!.2t>arate, nämlich Vorkühler (9 bzw. 9*)» Zwischenkühler (10 bzw. 10*) und Rekuperator (11 bzw. 11*) in TJmfangsrichtung im Uhr-(Gegen-)zeigersinn aufeinanderfolgend angeordnet und durch die Zylinderzwischenräume (24) überbrückende Gas-Eintritts- und -Austritts-Leitungen (12, 12*) mit den Turbosatz-Einheiten und den Kühlkanälen (1b) des Reaktors (1) verbunden sind.
5. 5· Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß . die Unter-Baugruppen ND-Verdichter (3) —■— Vorkühler

   (9, 9*), HD-Verdichter (4) Zwischenkühler (10, 10*)

   und Gasturbine (5) —— Rekuperator (11, 11*) einschließlich der Gasverbindungsleitungen (12, 12*) innerhalb der genannten Unter-Baugruppen jeweils etwa in gemeinsamen vertikalen Segment-Ebenen bzw. Segment-Rechteck-Scheiben (25, 26, 27) des Zylinderraumes liegen.

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6. 6. Anlage nach, einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmetauschenden Apparate (WA, WA' bzw. 9, 10, 11, 9*, 10*, 11* usf.) in an sich bekannter Weise in teilintegrierter Bauweise von je eine» separaten Spannbetondruckbeh&lter (28) sternförmig am Außenumfang des zentralen Reaktor-Spannbeton-Druckbehälters (16) angeordnet sowie mit letzterem über Bewehrungselemente (29) zu einer Einheit verbunden sind.
7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasturbosätze (2. 2'), wie an sich bekannt, in einem von Spannbeton umschlossenen Maschinenraum (18) angeordnet sind, dessen vertikale Wände (17.2) als tragende Wände des Reaktor-Spannbeton-Druckbehälters (16) ausgeführt sind, und daß durch die vertikalen Wände (17.2) und die Decke (17.1) des Maschinenraumes die Grasverbindungsleitungen (12, 12*, 12', 12'*) zu den wärmetauschenden Apparaten (WA, WA') und dem Reaktor (1) hindurchgeführt sind.
8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch vertikal-radiale Zwischenwände (32) aus Spannbeton einzelne, jeden der Gasturbosätze (2, 2') umgebende sektorielle Maschinenraum-Kammern (18, 18') gebildet sind.

   9· Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmedium, wie an sich bekannt, Helium verwendet ist.

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