DE3432475A1

DE3432475A1 - Nuclear power station having a boiling water reactor

Info

Publication number: DE3432475A1
Application number: DE19843432475
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Göbel-Rick; Jürgen Dipl.-Ing. 8755 Alzenau Laubenheimer; Ernst Dipl.-Ing. 8755 Hörstein Löhr; Rolf Dipl.-Ing. Dr. 6454 Bruchköbel Schraewer
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1984-09-04
Publication date: 1986-03-13

Abstract

In a nuclear power station having a boiling water reactor which feeds a steam turbine (2) for driving a generator (3), there is provided as emergency power system a turbine (32) having a generator (33) which has less than 1/100th of the output of the first generator (3) and is connected operationally parallel therewith. The turbine (32) can be connected to a recombination device (30) as energy source, which burns hydrogen and oxygen, the gases for the case of emergency power being present in accumulators (17, 23). <IMAGE>

Description

Kernkraftwerk mit einem SiedewasserreaktorNuclear power plant with a boiling water reactor

Die Erfindung betrifft ein Kernkraftwerk mit einem Siedewasserreaktor, der eine Dampfturbine zum Antrieb eines Generators speist, und mit einem Notstromaggregat.The invention relates to a nuclear power plant with a boiling water reactor, which feeds a steam turbine to drive a generator, and with an emergency power generator.

Üblicherweise sind die Notstromaggregate schnellstartfähige Dieselmotoren mit einem Generator. Sie erfordern einen hohen Wartungsaufwand, um die Einsatzbereitschaft im Störungsfall zu sichern.The emergency power generators are usually quick-start diesel engines with a generator. They require a high level of maintenance in order to be operational to secure in the event of a malfunction.

In einer älteren Patentanmeldung P 34 04 853.7 wird als Notstromaggregat eine Dampfkraftmaschine mit einem Generator vorgeschlagen, die mit einem schnellstartfähigen Kessel beheizt wird, weil diese Art der Notstromversorgung robuster und demnach weniger wartungsbedürftig gestaltet werden kann.In an older patent application P 34 04 853.7 is used as an emergency generator proposed a steam engine with a generator that can be started with a quick start Boiler is heated because this type of emergency power supply is more robust and therefore can be designed to require less maintenance.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Aufwand für eine diversitäre Notstromversorgung für Kernkraftwerke mit einem Siedewasserreaktor weiter zu verringern. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Notstromaggregat eine Turbine mit einem Generator ist, der weniger als 1/100 der Leistung des ersten Generators hat und betriebsmäßig parallel zu diesem geschaltet ist.The invention is based on the task of reducing the cost of a diverse To further reduce emergency power supply for nuclear power plants with a boiling water reactor. For this purpose it is provided according to the invention that the emergency power unit is a turbine with a generator that is less than 1/100 of the power of the first generator and is operationally connected in parallel to this.

Bei der Erfindung wird durch das betriebsmäßig parallelgeschaltete Notstromaggregat ein ständiger Betrieb bei der Leistungserzeugung erhalten, bei dem die laufende Stromerzeugung zu einer Kostenentlastung beiträgt.In the invention, the operationally parallel-connected Emergency generator a constant operation of power generation received, in which the current generation of electricity contributes to a cost reduction.

Gleichzeitig entfallen damit die Schwierigkeiten, die sich sonst aus dem schnellen Starten von Notstromaggregaten ergeben können, insbesondere die häufige Wartung oder das Anheizen eines besonderen Kessels.At the same time there are no difficulties that would otherwise arise the rapid starting of emergency power generators, especially the frequent ones Maintenance or heating up a special boiler.

Bei einem Kernkraftwerk mit einer Abgasanlage, die eine Einrichtung zur Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff umfaßt, wie dies zur Entgasung des Turbinenkondensators von Siedewasserreaktoren üblich ist, kann nach der weiteren Erfindung die Rekombinationseinrichtung als Energiequelle mit der Turbine verbunden sein. Damit wird die dort entstehende Wärme sinnvoll genutzt. Zusätzlich können mit dem Rekombinator Speicher für H2 und 02 im Notstromfall verbindbar sein. Da sich mit solchen Speichern auf engem Raum relativ große Energiemengen sauber unterbringen lassen, erhält man eine besonders raumsparende und vorteilhafte Möglichkeit der Notstromversorgung.At a nuclear power plant with an exhaust system that is a facility for the recombination of hydrogen and oxygen, as for degassing of the turbine condenser of boiling water reactors is common, can after the further Invention, the recombining device is connected to the turbine as an energy source be. In this way, the heat generated there is used sensibly. In addition, you can be connectable with the recombiner storage for H2 and 02 in case of emergency power. There With such storage systems, they can cleanly accommodate relatively large amounts of energy in a confined space leave, you get a particularly space-saving and advantageous option of Emergency power supply.

Eine weitere Möglichkeit der Energieeinsparung besteht darin, daß der Rekombinator oder eine von diesem gespeiste Brennkraftmaschine als Wärmequelle mit einem Zwischenüberhitzer verbunden ist.Another way of saving energy is that the recombiner or an internal combustion engine fed by this as a heat source connected to a reheater.

Es ist ferner möglich, daß als Energiequelle die Drosselung von Primärdampf dient, der in eine Abgasanlage eingespeist wird. Diese Möglichkeit kann aber, wie die anderen vorgenannten, auch in Kombination eingesetzt werden, um eine kostengünstige Notstromversorgung zu erhalten.It is also possible that the throttling of primary steam as an energy source which is fed into an exhaust system. This possibility can, however, as the other aforementioned, can also be used in combination to create an inexpensive Obtain emergency power supply.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 bis 7 in einem vereinfachten Rohrplan die für die Erfindung wesentlichen Teile eines Siedewasserreaktors mit der erfindungsgemäßen Notstromversorgung.For a more detailed explanation of the invention are based on the enclosed Drawing embodiments described. 1 to 7 show in one simplified pipe plan the essential parts of a boiling water reactor for the invention with the emergency power supply according to the invention.

Der nicht weiter dargestellte Siedewasserreaktor speist über eine Frischdampfleitung 1 eine zweiflutige Dampfturbine 2, die einen Generator 3 für zum Beispiel 1000 MW antreibt. Der Dampfturbine 2 ist ein Turbinenkondensator 5 nachgeschaltet, aus dem das Speisewasser über die Leitung 6 zum Siedewasserreaktor zurückgeführt wird.The boiling water reactor, not shown, feeds via a Main steam line 1 a double-flow steam turbine 2, which has a generator 3 for for example drives 1000 MW. The steam turbine 2 is a turbine condenser 5 downstream from which the feed water via line 6 to the boiling water reactor is returned.

Zur ständigen Entgasung des Turbinenkondensators 5 ist an diesem über eine Leitung 8 ein Verdichter 9 angeschlossen, der mit seiner Druckleitung 10 eine Wasserstoff/Sauerstoff- (H2/02-) Trennanlage 11 speist.For constant degassing of the turbine condenser 5 is on this over a line 8, a compressor 9 is connected, with its pressure line 10 a Feeds hydrogen / oxygen (H2 / 02) separation system 11.

Aus dieser führt eine Leitung 14 über Ventile 15 und 16 in einen Wasserstoffspeicher 17. Der Sauerstoff wird über eine Leitung 20 mit den Ventilen 21 und 22 in einen Sauerstoffspeicher 23 geführt.A line 14 leads from this via valves 15 and 16 into a hydrogen storage tank 17. The oxygen is via a line 20 with the valves 21 and 22 in a Oxygen storage 23 out.

Mit den Leitungen 14 und 20 ist über Ventile 25 und 26 in Leitungen 27 und 28 eine H2/02-Brennkammer 30 verbunden. Die Brennkammer 30 wirkt als Rekombinator und erzeugtzugleich Antriebsmittel für eine Turbine 32, die einen Notstromgenerator 33 mit zum Beispiel 2 MW antreibt. Das Antriebsmittel, das über eine Leitung 34 zur Turbine geführt wird, kann zum Beispiel hocherhitztes Gas sein, das nach dem Passieren der Turbine über eine Auslaßleitung 35 zu einer Abgasreinigung geführt wird. Die r /02-Brennkammer 30 kann aber auch als Dampferzeuger ausgebildet sein, die in einem über einen Kondensator geschlossenen Dampfspeisewasserkreis mit der Turbine 32 liegt.With the lines 14 and 20 is via valves 25 and 26 in lines 27 and 28, an H2 / 02 combustion chamber 30 is connected. The combustion chamber 30 acts as a recombiner and at the same time generates drive means for a turbine 32 which is an emergency power generator 33 drives with, for example, 2 MW. The drive means, which via a line 34 is led to the turbine, for example, can be highly heated gas that after the Passing the turbine via an outlet line 35 led to an exhaust gas purification system will. The r / 02 combustion chamber 30 can also be designed as a steam generator, which in one over a condenser closed steam feed water circuit with the turbine 32 is located.

Die Turbine 32 mit dem Generator 33 läuft beim Betrieb des Kernkraftwerkes ständig mit, denn der Generator 33 arbeitet parallel zum Hauptgenerator 3. Er steht deshalb bei einem Ausfall des elektrischen Netzes sofort als Notstromquelle zur Verfügung. Da dann aus dem Turbinenkondensator 5 kein Wasserstoff und Sauerstoff mehr nachgeliefert wird, wird die Brennkammer 30 dann aus den Speichern 17 und 23 gespeist Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist anstelle des Verdichters 9 eine Dampfstrahlpumpe 38 an den Gasauslaß 8 des Turbinenkondensators 5 angeschlossen.The turbine 32 with the generator 33 runs when the nuclear power plant is in operation constantly with, because the generator 33 works in parallel with the main generator 3. It is at a standstill Therefore, in the event of a failure of the electrical network, it can be used immediately as an emergency power source Disposal. Since then no hydrogen and oxygen from the turbine condenser 5 more is delivered, the combustion chamber 30 is then made up of the reservoirs 17 and 23 fed In the embodiment according to FIG. 2, instead of the compressor 9 a steam jet pump 38 is connected to the gas outlet 8 of the turbine condenser 5.

Die Dampfstrahlpumpe 38 wird über ein Drosselventil 39 entweder aus einer Niederdruckanzapfung der Turbine 2 mit dem Absperrventil 42 oder im Notstromfall aus einer Frischdampfleitung 40 mit dem Absperrventil 41 gespeist. Die Druckleitung 10 der Dampfstrahlpumpe führt über eine Flammensperre 44 und ein Ventil 45 in die H2/02-Brennkammer 30, die wiederum den Rekombinator darstellt. Die von der Brennkammer über die Leitung 34 gespeiste Turbine 32 treibt wiederum den Notstromgenerator 33.The steam jet pump 38 is either switched off via a throttle valve 39 a low-pressure tapping of the turbine 2 with the shut-off valve 42 or in the event of an emergency power supply fed from a live steam line 40 with the shut-off valve 41. The pressure line 10 of the steam jet pump leads via a flame arrester 44 and a valve 45 into the H2 / 02 combustion chamber 30, which in turn represents the recombiner. The one from the combustion chamber Turbine 32 fed via line 34 in turn drives emergency power generator 33.

Die Fig. 3 zeigt, daß die als Rekombinator wirkende Brennkammer 30 über einen Wärmetauscher 48 einen Dampfwasserkreis 49 erhitzt. Dabei ist der Turbine 32 ein Kondensator 50 nachgeschaltet, aus dem das Speisewasser über eine Speisewasserpumpe 51 in den Wärmetauscher 48 zurückgefördert wird. Die Auslaßleitung 35 zur Abgasreinigung ist hier an den Wärmetauscher 48 angeschlossen. Auch hier läuft der Notstromgenerator 33 ständig parallel zu dem nicht dargestellten Haupt- generator. Für einen längeren Notstrombetrieb kann die Brennkammer 30 wieder aus nicht dargestellten Speichern mit Wasserstoff und Sauerstoff versorgt werden.3 shows that the combustion chamber 30 acting as a recombiner A steam water circuit 49 is heated via a heat exchanger 48. Here is the turbine 32 downstream of a condenser 50, from which the feed water via a feed water pump 51 is fed back into the heat exchanger 48. The outlet line 35 for exhaust gas purification is connected to the heat exchanger 48 here. The emergency generator also runs here 33 constantly parallel to the main (not shown) generator. For a longer emergency power operation, the combustion chamber 30 can again be made from (not shown) Stores are supplied with hydrogen and oxygen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 arbeitet der Rekombinator 30' auf katalytischer Basis ohne offene Flamme. Er liefert die Wärme über die Leitung 34 wiederum in den Wärmetauscher 48 eines Dampfkreises 49.In the embodiment of FIG. 4, the recombiner operates 30 'on a catalytic basis without an open flame. It supplies the heat via the pipe 34 in turn into the heat exchanger 48 of a steam circuit 49.

An diesem ist jedoch parallel zu einem Ventil 54 in der Speisewasserleitung 55 hinter der Speisewasserpumpe 51 ein Hilfsenergieerzeuger 56 eingeschaltet, der mit einem Ventil 57 wirksam gemacht oder außer Betrieb genommen werden kann. Der Hilfsenergieerzeuger kann zum Beispiel ein Hilfskessel sein, der für die Notstromerzeugung in Betrieb genommen wird, wenn der ständig mitlaufende Generator 33 wegen Ausfall des Hauptgenerators 3 die Stromversorgung allein übernehmen muß.However, this is parallel to a valve 54 in the feedwater line 55 behind the feedwater pump 51, an auxiliary energy generator 56 is switched on, the can be made effective with a valve 57 or taken out of service. Of the Auxiliary energy generator can, for example, be an auxiliary boiler that is used to generate emergency electricity is put into operation when the constantly running generator 33 due to failure the main generator 3 must take over the power supply alone.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Turbine 32 über eine Leitung 60, die ein Ventil 61 enthält, entweder an die Frischdampfleitung 40 oder an die Niederdruckanzapfung der Turbine 2 mit dem Ventil 42 angeschlossen. Außerdem kann die Turbine 32 über ein Ventil 62 von einer Hilfsdampfschiene 63 gespeist werden.In the embodiment of FIG. 5, the turbine 32 is via a Line 60, which contains a valve 61, either to the main steam line 40 or connected to the low pressure tap of the turbine 2 with the valve 42. aside from that The turbine 32 can be fed via a valve 62 from an auxiliary steam rail 63.

Der Auslaß 34 des Rekombinators 30' führt die Wärmeenergie in einen Wärmetauscher 65, der den Naßdampf aus dem der Turbine 32 mit der Auslaßleitung 70 nachgeschalteten Wasserabscheider 68 auf die für die Dampfstrahlpumpe 38 erwünschte Temperatur erhitzt, bevor der Dampf über eine Leitung 66 mit einem Ventil 67 in die Strahlpumpe 38 gelangt. Alternativ kann, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, Frischdampf aus der Dampfleitung 40 oder Niederdruckdampf aus der Hauptturbine 2 oder aus der Hilfsdampfschiene 63 zur Speisung der Dampfstrahlpumpe 38 entnommen werden. Im Notstromfall kann der Abdampf der Turbine 32 nach Schließen des Ventiles 71 und Öffnen des Ventiles 72 über den Anschluß 73 einer alternativen, nicht dargestellten Senke, zum Beispiel der Kondensationskammer des Siedewasserreaktors,zugeführt werden. In diese kann auch der Auslaß 69 des Wasserabscheiders 68 führen.The outlet 34 of the recombiner 30 'leads the thermal energy into one Heat exchanger 65, the wet steam from the turbine 32 with the outlet line 70 downstream water separator 68 to the one desired for the steam jet pump 38 Temperature heated before the steam via a line 66 with a valve 67 in the jet pump 38 arrives. Alternatively, as in the embodiment according to FIG. 4, live steam from steam line 40 or low pressure steam from the main turbine 2 or taken from the auxiliary steam rail 63 for feeding the steam jet pump 38 will. In the event of an emergency power supply, the exhaust steam from the turbine 32 can be released after the valve has been closed 71 and opening the valve 72 via the connection 73 of an alternative, not shown Sink, for example the condensation chamber of the boiling water reactor, are fed. The outlet 69 of the water separator 68 can also lead into this.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem nach Fig. 5 dadurch, daß der Rekombinator 30' mit seinem Auslaß 34 unmittelbar an ein Abgassystem angeschlossen ist. Der Naßdampf der Turbine 32 wird nach Entfeuchtung im Wasserabscheider 68 durch die Drosselstation 75 überhitzt.The embodiment according to FIG. 6 differs from that according to Fig. 5 in that the recombiner 30 'with its outlet 34 directly at a Exhaust system is connected. The wet steam of the turbine 32 is after dehumidification Overheated in the water separator 68 by the throttle station 75.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist dem wie nach Fig. 6 ausgebildeten ersten Notstromaggregat mit der Turbine 32 und dem ständig mitlaufenden Generator 33 ein zweites Notstromaggregat 32', 33' nachgeschaltet, das über einen Dampfkreis 49, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, betrieben wird.In the exemplary embodiment according to FIG. 7, it is designed as according to FIG. 6 first emergency power generator with the turbine 32 and the constantly running generator 33 a second emergency power unit 32 ', 33' connected downstream, which via a steam circuit 49, as in the embodiment of FIG. 4, is operated.

6 PatentpsprUche 7 Figuren6 patent claims 7 figures

Claims

Patent claims ¢ Nuclear power plant with a boiling water reactor that feeds a steam turbine to drive a generator, and with an emergency power generator, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the emergency power generator is a turbine (32) with a generator (33) which is less than 1/100 of the power of the first Generator (3) has and is operationally connected in parallel to this.

2. Nuclear power plant according to claim 1 with an exhaust system having a device for the recombination of hydrogen and oxygen includes, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the recombining device (30) is used as an energy source the turbine (32) is connected.

3. Nuclear power plant according to claim 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t that memory (17, 23) for H2 and 02 in the case of emergency power with the recombiner (30) are connectable.

4. Nuclear power plant according to claim 1, 2 or 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the recombiner (30) or an internal combustion engine fed by this is connected to a reheater as a heat source.

5. Nuclear power plant according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the operationally parallel emergency power turbine (32, 33) is used to relax steam, which continues to be used at a lower pressure becomes (Fig. 5).

6. Nuclear power plant according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the steam after the work in the emergency power turbine (32, 33) becomes overheated.