EP 1 374 252 B1

&
(19)
(11)
EP 1 374 252 B1
EUROPEAN PATENT SPECIFICATION
(12)
(45) Date of publication and mention
(51) Int Cl.:
G21D 1/02 (2006.01)
of the grant of the patent:
02.05.2007 Bulletin 2007/18
F02C 1/05 (2006.01)
(86) International application number:
PCT/IB2002/000947
(21) Application number: 02718428.2
(87) International publication number:
(22) Date of filing: 27.03.2002
WO 2002/080189 (10.10.2002 Gazette 2002/41)
(54) A NUCLEAR POWER PLANT AND A METHOD OF CONDITIONING ITS POWER GENERATION
CIRCUIT
KERNREAKTORANLAGE UND VERFAHREN ZUM KONDITIONIEREN DEREN
STROMERZEUGUNGSKREIS
REACTEUR NUCLEAIRE ET PROCEDE DE CONDITIONNEMENT D’UN CIRCUIT GENERATEUR
D’ENERGIE DANS UNE CENTRALE ELECTRONUCLEAIRE
(84) Designated Contracting States:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU
MC NL PT SE TR
• KRIEL, Willem Adriaan Odendaal
0157 Moreleta Park (ZA)
(74) Representative: Finnie, Peter John
(30) Priority: 30.03.2001 ZA 200102646
Gill Jennings & Every LLP
Broadgate House
7 Eldon Street
London EC2M 7LH (GB)
(43) Date of publication of application:
02.01.2004 Bulletin 2004/01
(73) Proprietor: Pebble Bed Modular Reactor
(Proprietary) Limited
0046 Centurion (ZA)
(72) Inventors:
EP 1 374 252 B1
• CORREIA, Michael
0044 Moreleta Park (ZA)
(56) References cited:
WO-A-02/21537
US-A- 3 210 254
GB-A- 1 362 902
US-A- 4 052 260
• PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no.
09, 13 October 2000 (2000-10-13) & JP 2000
154733 A (MITSUBISHI HEAVY IND LTD)
Note: Within nine months from the publication of the mention of the grant of the European patent, any person may give
notice to the European Patent Office of opposition to the European patent granted. Notice of opposition shall be filed in
a written reasoned statement. It shall not be deemed to have been filed until the opposition fee has been paid. (Art.
99(1) European Patent Convention).
Printed by Jouve, 75001 PARIS (FR)
1
EP 1 374 252 B1
Description
[0001] This invention relates to a nuclear power plant.
It also relates to a method of conditioning the power generation circuit of a nuclear power plant.
[0002] According to one aspect of the invention, there
is provided a nuclear power plant, comprising
a closed loop power generation circuit making use of gas
as a working fluid, the power generation circuit including
a nuclear reactor having a working fluid inlet and a working fluid outlet, a high pressure turbine drivingly connected to a high pressure compressor, a low pressure turbine
drivingly connected to a low pressure compressor and a
power turbine drivingly connected to a generator, a recuperator which has a high pressure side and a low pressure side, each side of the recuperator having an inlet
and an outlet, a pre-cooler connected between an outlet
of the low pressure side of the recuperator and an inlet
of the low pressure compressor, and an intercooler connected between the outlet of the low pressure compressor and an inlet of the high pressure compressor; characterised by
a start-up blower system for conditioning the power generation circuit, the start-up blower system being positioned between the outlet of the low pressure side of the
recuperator and an inlet of the pre-cooler, said start-up
blower system having a normally open start-up blower
system in-line valve, at least one blower connected in
parallel with the start-up blower system in-line valve and
a normally closed isolation valve connected in series with
the or each blower.
[0003] Typically the working fluid is helium.
[0004] The power generation circuit may include a low
pressure recirculation line in which a low pressure recirculation valve is mounted, the low pressure recirculation
line extending from a position between the outlet of the
low pressure compressor and an inlet of the inter-cooler
to a position between the start-up blower system and the
inlet of the pre-cooler, and a high pressure recirculation
line in which a high pressure recirculation valve is mounted, the high pressure recirculation line extending from a
position between an outlet of the high pressure compressor and the inlet of the high pressure side of the recuperator to a position between the outlet of the low pressure
compressor and an inlet of the inter-cooler.
[0005] The power generation circuit may include a recuperator bypass line in which a recuperator bypass
valve is mounted, the bypass line extending from a position upstream of the inlet of the high pressure side of
the recuperator to a position downstream of the outlet of
the high pressure side of the recuperator.
[0006] The power generation circuit may further include a high pressure coolant valve and a low pressure
coolant valve, the high pressure coolant valve being configured, when open, to provide a bypass of helium from
the high pressure side of the high pressure compressor
to the inlet of the low pressure turbine, the low pressure
coolant valve being configured to provide a bypass of
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helium from the high pressure side of the high pressure
compressor to the inlet of the power turbine.
[0007] The start-up blower system may include, in parallel, a start-up blower and a normally open start-up blower system in-line valve which valve is connected in series
between the low pressure side of the recuperator and
the pre-cooler.
[0008] Preferably the start-up blower system includes
two blowers connected in parallel and a normally closed
isolation valve associated with each blower.
[0009] The nuclear reactor may be a high temperature
helium cooled pebble bed reactor making use of spherical fuel elements.
[0010] To bring the nuclear power plant into a standby
mode ready for power operation and connection to the
grid, stable conditions must be created in the power generation circuit, this being referred to as conditioning of
the power generation circuit.
[0011] According to another aspect of the invention,
there is provided a method of conditioning the power generation circuit of a nuclear power plant which is configured
to use a Brayton cycle as the thermodynamic conversion
cycle and which includes a closed loop power generation
circuit including a high pressure compressor, a low pressure compressor, a high pressure recirculation line,
whereby helium can be recirculated around the high pressure compressor, a low pressure recirculation line,
whereby helium can be recirculated around the low pressure compressor, and a high pressure recirculation valve
and a low pressure recirculation valve for regulating the
flow of helium through the high pressure recirculation line
and low pressure recirculation line, respectively, characterised in that:
the method includes the step of circulating helium
around the power generation circuit by means of a
start-up blower system and opening at least one of
the high and low pressure recirculation valves in order to prevent premature starting of the Brayton cycle; and
when the start-up blower system has a normally
open start-up blower system in-line valve, at least
one blower connected in parallel with the start-up
blower system in-line valve and a normally closed
isolation valve connected in series with the or each
blower, the method includes the steps of:
closing the start-up blower system in-line valve;
opening the or each isolation valve; and
operating the or each blower to circulate helium
around the power generation circuit.
[0012] The method may include regulating the temperature of gas entering the start-up blower system, thereby
to reduce the risk of damage to the start-up blower system.
[0013] The method may include restricting the outlet
temperature of the start-up blower system to a temper-
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EP 1 374 252 B1
ature below a predetermined value, typically a temperature of not greater than 250°C.
[0014] When the power generation circuit includes a
recuperator having a high pressure side and a low pressure side, the method may include the step of regulating
the temperature of the helium entering the recuperator.
[0015] The method may include limiting the temperature of helium entering the recuperator to a temperature
not higher than 600°C.
[0016] The invention will now be described, by way of
example, with reference to the accompanying diagrammatic drawing which shows a schematic representation
of a nuclear power plant in accordance with the invention.
[0017] In the drawing, reference numeral 10 refers
generally to part of a nuclear power plant in accordance
with the invention.
[0018] The nuclear power plant 10 includes a closed
loop power generation circuit, generally indicated by reference numeral 12. The power generation circuit 12 includes a nuclear reactor 14, a high pressure turbine 16,
a low pressure turbine 18, a power turbine 20, a recuperator 22, a pre-cooler 24, a low pressure compressor
26, an inter-cooler 28 and a high pressure compressor
30.
[0019] The reactor 14 is a pebble bed reactor making
use of spherical fuel elements. The reactor 14 has a helium inlet 14.1 and a helium outlet 14.2.
[0020] The high pressure turbine 16 is drivingly connected to the high pressure compressor 30 and has an
upstream side or inlet 16.1 and a downstream side or
outlet 16.2, the inlet 16.1 being connected to the outlet
14.2 of the reactor 14.
[0021] The low pressure turbine 18 is drivingly connected to the low pressure compressor 26 and has an
upstream side or inlet 18.1 and a downstream side or
outlet 18.2. The inlet 18.1 is connected to the outlet 16.2
of the high pressure turbine 16.
[0022] The nuclear power plant 10 includes a generator, generally indicated by reference numeral 32 to which
the power turbine 20 is drivingly connected. The power
turbine 20 includes an upstream side or inlet 20.1 and a
downstream side or outlet 20.2. The inlet 20.1 of the power turbine 20 is connected to the outlet 18.2 of the low
pressure turbine 18.
[0023] A variable resistor bank 33 is disconnectably
connectable to the generator 32.
[0024] The recuperator 22 has a hot or low pressure
side 34 and a cold or high pressure side 36. The low
pressure side of the recuperator 34 has an inlet 34.1 and
an outlet 34.2. The inlet 34.1 of the low pressure side is
connected to the outlet 20.2 of the power turbine 20.
[0025] The pre-cooler 24 is a helium to water heat exchanger and includes a helium inlet 24.1 and a helium
outlet 24.2. The inlet 24.1 of the pre-cooler 24 is connected to the outlet 34.2 of the low pressure side 34 of the
recuperator 22.
[0026] The low pressure compressor 26 has an upstream side or inlet 26.1 and a downstream side or outlet
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26.2. The inlet 26.1 of the low pressure compressor 26
is connected to the helium outlet 24.2 of the pre-cooler 24.
[0027] The inter-cooler 28 is a helium to water heat
exchanger and includes a helium inlet 28.1 and a helium
outlet 28.2. The helium inlet 28.1 is connected to the outlet 26.2 of the low pressure compressor 26.
[0028] The high pressure compressor 30 includes an
upstream side or inlet 30.1 and a downstream side or
outlet 30.2. The inlet 30.1 of the high pressure compressor 30 is connected to the helium outlet 28.2 of the intercooler 28. The outlet 30.2 of the high pressure compressor 30 is connected to an inlet 36.1 of the high pressure
side of the recuperator 22. An outlet 36.2 of the high
pressure side of the recuperator 22 is connected to the
inlet 14.1 of the reactor 14.
[0029] The nuclear power plant 10 includes a start-up
blower system generally indicated by reference numeral
38 connected between the outlet 34.2 of the low pressure
side 34 of the recuperator 22 and the inlet 24.1 of the
pre-cooler 24.
[0030] The start-up blower system 38 includes a normally open start-up blower system in-line valve 40 which
is connected in-line between the outlet 34.2 of the low
pressure side of the recuperator and the inlet 24.1 of the
pre-cooler 24. Two blowers 42 are connected in parallel
with the start-up blower system in-line valve 40 and a
normally closed isolation valve 44 is associated with and
connected in series with each blower 42.
[0031] A low pressure compressor recirculation line 46
extends from a position between the outlet or downstream side 26.2 of the low pressure compressor 26 and
the inlet 28.1 of the inter-cooler 28 to a position between
the start-up blower system 38 and the inlet 24.1 of the
pre-cooler 24. A normally closed low pressure recirculation valve 48 is mounted in the low pressure compressor
recirculation line 46.
[0032] A high pressure compressor recirculation line
50 extends from a position between the outlet or downstream side 30.2 of the high pressure compressor and
the inlet 36.1 of the high pressure side 36 of the recuperator 22 to a position between the outlet or downstream
side 26.2 of the low pressure compressor 26 and the inlet
28.1 of the inter-cooler 28. A normally closed high pressure recirculation valve 51 is mounted in the high pressure compressor recirculation line 50.
[0033] A recuperator bypass line 52 extends from a
position upstream of the inlet 36.1 of the high pressure
side 36 of the recuperator 22 to a position downstream
of the outlet 36.2 of the high pressure side 36 of the recuperator 22. A normally closed recuperator bypass
valve 54 is mounted in the recuperator bypass line 52.
[0034] The plant 10 includes a high pressure coolant
valve 56 and a low pressure coolant valve 58. The high
pressure coolant valve 56 is configured, when open, to
provide a bypass of helium from the high pressure side
or outlet 30.2 of the high pressure compressor 30 to the
inlet or low pressure side 18.1 of the low pressure turbine
18. The low pressure coolant valve 58 is configured,
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when open, to provide a bypass of helium from the high
pressure side or outlet 30.2 of the high pressure compressor 30 to the inlet 20.1 of the power turbine 20.
[0035] To bring the nuclear power plant 10 from a
standby mode to a power operation mode, stable thermodynamic conditions should be created in the power
generation circuit 12. This is referred to as conditioning
of the power generation circuit for power operation.
[0036] In use, in order to condition the power generation circuit for the power operation mode, the procedure
to start the start-up blower system is executed. More particularly, the start-up blower in-line valve 40 is closed.
Each of the isolation valves 44 is opened and the blowers
42 are operated to stabilise the mass flow in the power
generation circuit.
[0037] The power generation circuit 12 is configured
to make use of a Brayton cycle as the thermodynamic
conversion cycle and in order to prevent premature starting of the Brayton cycle, the high and low pressure compressor recirculation valves 48, 51 are opened.
[0038] The position of the recuperator bypass valve 54
and the speed of the blowers 42 are controlled to regulate
the conditioning temperature in the reactor.
[0039] In order to reduce the risk of damage to the
blowers 42 it is important that the maximum temperatures
in the blowers be maintained below a predetermined
maximum temperature, typically 250°C. In this regard,
the recuperator bypass valve 54 is operated which controls the core inlet temperature and so indirectly the maximum temperature in the start-up blower system 38.
[0040] Further, in order to regulate the maximum temperature in the recuperator 22, one or both of the high
pressure coolant bypass valve 56 and low pressure coolant bypass valve 58 are operated in order to ensure that
the maximum temperature in the recuperator remains
below a predetermined maximum temperature, typically
600°C.
[0041] When stable conditions are achieved in the
power generation circuit 12, the nuclear power plant 10
is in power operation mode, ready for power production
and connection to the grid.
sure side (36) and a low pressure side (34), each
side of the recuperator having an inlet and an
outlet, a pre-cooler (24) connected between an
outlet (34.2) of the low pressure side (34) of the
recuperator and an inlet of the low pressure
compressor (26), and an intercooler (28) connected between the outlet of the low pressure
compressor (26) and an inlet of the high pressure compressor (30); and
a start-up blower system (38) for conditioning
the power generation circuit, the start-up blower
system being positioned between the outlet
(34.2) of the low pressure side of the recuperator
(36) and an inlet of the pre-cooler (24), said startup blower system (38) having a normally open
start-up blower system in-line valve (40), at least
one blower (42) connected in parallel with the
start-up blower system in-line valve and a normally closed isolation valve (44) connected in
series with the or each blower.
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2.
A plant as claimed in claim 1, further including a variable resistor bank (33) which is disconnectably connectable to the generator (32).
3.
A plant as claimed in claim 1 or claim 2, wherein the
power generation circuit (12) includes a low pressure
recirculation line (46) in which a low pressure recirculation valve (48) is mounted, the low pressure recirculation line extending from a position between
the outlet of the low pressure compressor (26) and
an inlet of the inter-cooler (28) to a position between
the start-up blower system (38) and the inlet of the
pre-cooler (24) and a high pressure recirculation line
(50) in which a high pressure recirculation valve (51)
is mounted, the high pressure recirculation line extending from a position between an outlet of the high
pressure compressor (30) and the inlet of the high
pressure side of the recuperator (22) to a position
between the outlet of the low pressure compressor
(26) and an inlet of the inter-cooler (28).
4.
A plant as claimed in claim 3, wherein the power
generation circuit includes a recuperator bypass line
(52) in which a recuperator bypass valve (54) is
mounted, the bypass line extending from a position
upstream of the inlet of the high pressure side of the
recuperator (22) to a position downstream of the outlet of the high pressure side of the recuperator.
5.
A plant as claimed in claim 3 or claim 4, wherein the
power generation circuit further includes a high pressure coolant valve (56) and a low pressure coolant
valve (58), the high pressure coolant valve being
configured, when open, to provide a bypass of helium from the high pressure side of the high pressure
compressor (30) to the inlet of the low pressure turbine (18), the low pressure coolant valve being con-
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Claims
45
1.
A nuclear power plant (10), characterised in that
it includes:
a closed loop power generation circuit (12) making use of gas as a working fluid, the power generation circuit including a nuclear reactor (14)
having a working fluid inlet and a working fluid
outlet, a high pressure turbine (16) drivingly connected to a high pressure compressor (30), a
low pressure turbine (18) drivingly connected to
a low pressure compressor (26) and a power
turbine (20) drivingly connected to a generator
(32), a recuperator (22) which has a high pres-
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figured to provide a bypass of helium from the high
pressure side of the high pressure compressor (30)
to the inlet of the power turbine (20).
6.
7.
8.
9.
8
10. A method as claimed in claim 9, further including
regulating the temperature of gas entering the startup blower system (38).
A plant as claimed in any of claims 3 to 5, wherein
the start-up blower system includes, in parallel, a
start-up blower (42) and a normally open start-up
blower system in-line valve (40) which valve is connected in series between the low pressure side of
the recuperator and the pre-cooler.
5
11. A method as claimed in claim 10, further including
restricting the outlet temperature of the start-up blower system (38) to a temperature of not greater than
250°C.
10
A plant as claimed in claim 6, wherein the start-up
blower system includes two blowers (42) connected
in parallel and a normally closed isolation valve (44)
associated with each blower.
15
12. A method as claimed in claim 11, being a method
for conditioning a nuclear power plant power generation circuit which includes a recuperator (22) having
a high pressure side and a low pressure side, the
method including the step of regulating the temperature of the helium entering the recuperator.
A plant as claimed in any one of the preceding claims,
wherein the nuclear reactor (14) is a high temperature helium cooled pebble bed reactor making use
of spherical fuel elements.
A method of conditioning the power generation circuit of a nuclear power plant which is configured to
use a Brayton cycle as the thermodynamic conversion cycle and which includes a closed loop power
generation circuit (12) including a high pressure
compressor (30), a low pressure compressor (26),
a high pressure recirculation line (50), whereby helium can be recirculated around the high pressure
compressor, a low pressure recirculation line (46),
whereby helium can be recirculated around the low
pressure compressor, and a high pressure recirculation valve (51) and a low pressure recirculation
valve (48) for regulating the flow of helium through
the high pressure recirculation line and low pressure
recirculation line, respectively, characterised in
that:
the method includes the step of circulating helium around the power generation circuit by
means of a start-up blower system (38) and
opening at least one of the high and low pressure
recirculation valves in order to prevent premature starting of the Brayton cycle; and
when the start-up blower system has a normally
open start-up blower system in-line valve, at
least one blower (42) connected in parallel with
the start-up blower system in-line valve and a
normally closed isolation valve (44) connected
in series with the or each blower (42), the method
includes the steps of:
closing the start-up blower system in-line
valve;
opening the or each isolation valve; and
operating the or each blower to circulate helium around the power generation circuit.
13. A method as claimed in claim 12, including limiting
the temperature of helium entering the recuperator
(22) to a temperature not higher than 600°C.
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Patentansprüche
1.
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Kernreaktoranlage (10), umfassend
einen geschlossenen Stromerzeugungskreislauf
(12), der Gebrauch von einem Gas als Arbeitsfluid
macht, wobei der Stromerzeugungskreis umfasst einen Kernreaktor (14) mit einem Arbeitsfluideinlass
und einem Arbeitsfluidauslass, eine Hochdruckturbine (16), die zum Antrieb mit einem Hochdruckverdichter (30) verbunden ist, eine Niederdruckturbine
(18), die zum Antrieb mit einem Niederduckverdichter (26) verbunden ist, und eine Nutzleistungsturbine
(20), die zum Antrieb mit einem Generator (32) verbunden ist, einen Wärmeaustauscher (22), der eine
Hochdruckseite (36) und eine Niederdruckseite (34)
umfasst, wobei jede Seite des Wärmeaustauschers
einen Einlass und einen Auslass aufweist, einen Vorkühler (24), der zwischen einem Auslass (34.2) der
Niederdruckseite (34) des Wärmeaustauschers und
einem Einlass des Niederdruckverdichters (26) verbunden ist, und einen Zwischenkühler (28), der zwischen dem Auslass des Niederdruckverdichters (26)
und einem Einlass des Hochdruckverdichters (30)
verbunden ist;
gekennzeichnet durch
ein Start-Gebläsesystem (38) zur Konditionierung
des Stromerzeugungskreises, wobei das Start-Gebläsesystem zwischen dem Auslass (34.2) der Niederdruckseite des Wärmeaustauschers (36) und einem Einlass des Vorkühlers (24) verbunden ist, das
Start-Gebläsesystem (38) ein normalerweise offenes, in Reihe geschaltetes Start-GebläsesystemVentil (40), zumindest ein Gebläse (42), das parallel
mit dem in Reihe geschalteten Start-Gebläsesystem-Ventil und einem in Reihe mit dem oder jedem
Gebläse verbundenen, normalerweise geschlossenen Isolationsventil (44) verbunden ist, aufweist.
9
2.
3.
4.
5.
6.
7.
EP 1 374 252 B1
Anlage nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Regelwiderstand-Anordnung (33) umfasst, die mit dem
Generator (82) trennbar verbindbar ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der
der Stromerzeugungskreis (12) eine NiederdruckRückführungsleitung (46) enthält, in der ein Niederdruck-Rückführungsventil (48) angebracht ist, wobei
sich die Niederdruck-Rückführungsleitung von einer
Position zwischen dem Auslass des Niederdruckverdichters (26) und einem Einlass des Zwischenkühlers (28) zu einer Position zwischen dem Start-Gebläsesystem (38) und dem Einlass des Vorkühlers
(24) erstreckt, und eine Hochdruck-Rückführungsleitung (50), in der ein Hochdruck-Rückführungsventil (51) angebracht ist, wobei sich die HochdruckRückführungsleitung von einer Position zwischen einem Auslass des Hochdruckverdichters (30) und
dem Einlass der Hochdruckseite des Wärmeaustauschers (22) zu einer Position zwischen dem Auslass
des Niederdruckverdichters (26) und einem Einlass
des Zwischenkühlers (28) erstreckt.
Anlage nach Anspruch 3, bei der der Stromerzeugungskreis eine Wärmeaustauscher-Umgehungsleitung (52) umfasst, in der ein WärmeaustauscherUmgehungsventil (54) angebracht ist, wobei sich die
Umgehungsleitung von einer Position stromaufwärts des Einlasses der Hochdruckseite des Wärmeaustauschers (22) zu einer Position stromabwärts des Auslasses der Hochdruckseite des Wärmeaustauschers erstreckt.
Anlage nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei der
der Stromerzeugungskreis des Weiteren ein Hochdruck-Kühlmittelventil (56) und ein NiederdruckKühlmittelventil (58) umfasst, wobei das HochdruckKühlmittelventil ausgeführt ist, wenn es offen ist, eine
Umleitung von Helium von der Hochdruckseite des
Hochdruckverdichters (30) zu dem Einlass der Niederdruckturbine (18) zur Verfügung zu stellen, wobei
das Niederdruck-Kühlmittelventil ausgeführt ist, eine
Helium-Umleitung von der Hochdruckseite des
Hochdruckverdichters (30) zu dem Einlass der Nutzleistungsturbine (20) bereitzustellen.
Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der
das Start-Gebläsesystem ein paralleles Start-Gebläse (42) und ein normalerweise offenes, in Reihe
geschaltetes Start-Gebläsesystem-Ventil (40) enthält, wobei das Ventil zwischen der Niederdruckseite
des Wärmeaustauschers und dem Vorkühler in Reihe verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 6, bei der das Start-Gebläsesystem zwei Gebläse (42), die parallel verbunden
sind, und ein normalerweise geschlossenes Isolationsventil (44), das jedem Gebläse zugeordnet ist,
10
enthält.
8.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der der Kernreaktor (14) ein mit Helium gekühlter
Hochtemperatur-Reaktor mit Kieselbett ist, der von
kugelförmigen Brennstoffelementen Gebrauch
macht.
9.
Verfahren zur Konditionierung des Stromerzeugungskreises einer Kernreaktoranlage, das so ausgeführt wird, um einen Braytonschen Kreisprozess
als den thermodynamischen Umwandlungskreislauf
zu nutzen, und das einen geschlossenen Stromerzeugungskreislauf (12) mit einem Hochdruckverdichter (30), einem Niederdruckverdichter (26), einer
Hochdruck-Rückführungsleitung (50), wodurch Helium um den Hochdruckverdichter herum umgewälzt
werden kann, einer Niederdruck-Rückführungsleitung (46), wodurch Helium um den Niederdruckverdichter herum umgewälzt werden kann, und einem
Hochdruck-Rückführungsventil (51) und einem Niederdruck-Rückführungsventil (48) zur Regulierung
des Durchflusses von Helium durch die HochdruckRückführungsleitung bzw. die Niederdruck-Rückführungsleitung umfasst,
dadurch gekennzeichnet: dass
das Verfahren den Schritt des Zirkulierens von Helium um den Stromerzeugungskreis herum durch ein
Start-Gebläsesystem (38) und des Öffnens von zumindest einem der Hochdruck- und NiederdruckRückführungsventile umfasst, um ein vorzeitiges
Starten des Braytonschen Kreisprozesses zu verhindern; und
wenn das Start-Gebläsesystem ein normalerweise
offenes, in Reihe geschaltetes Start-Gebläsesystem-Ventil, zumindest ein parallel mit dem in Reihe
geschalteten Anlas-Gebläsesystem-Ventil verbundenes Gebläse (42) und ein mit dem oder jedem
Gebläse (42) verbundenes, normalerweise geschlossenes Isolationsventil (44) aufweist, das Verfahren die Schritte umfasst:
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Schließen des in Reihe geschalteten Start-Gebläsesystem-Ventils;
Öffnen des oder jedes Isolationsventils; und
in Betrieb setzen des oder jedes Gebläses zum
Zirkulieren von Helium um den Stromerzeugungskreis herum.
10. Verfahren nach Anspruch 9, das des Weiteren die
Regelung der Temperatur von in das Start-Gebläsesystem (38) eintretendem Gas umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 10, das des Weiteren das
Beschränken der Auslasstemperatur des Start-Gebläsesystems (38) auf eine Temperatur von nicht
größer als 250°C umfasst.
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12. Verfahren nach Anspruch 11, das ein Verfahren zur
Konditionierung des Stromerzeugungskreises einer
Kernreaktoranlage ist, die einen Wärmeaustauscher
(22) mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite aufweist, wobei das Verfahren den Schritt
des Regelns der Temperatur des in den Wärmeaustauscher eintretenden Heliums umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, das das Begrenzen
der Temperatur von in den Wärmeaustauscher (22)
eintretendem Helium auf eine Temperatur von nicht
höher als 600°C umfasst.
Revendications
1.
2.
3.
Centrale selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle
le circuit de génération de puissance (12) comprend
une ligne de recirculation à basse pression (46) dans
laquelle est montée une vanne de recirculation à
basse pression (48), la ligne de recirculation à basse
pression s’étendant depuis une position entre la sortie du compresseur à basse pression (26) et une
entrée du refroidisseur intermédiaire (28) jusqu’à
une position entre le système de démarrage à soufflante (38) et l’entrée du pré-refroidisseur (24) et une
ligne de recirculation à haute pression (50) dans laquelle est montée une vanne de recirculation à haute
pression (51), la ligne de recirculation à haute pression s’étendant depuis une position entre une sortie
du compresseur à haute pression (30) et l’entrée du
côté à haute pression du récupérateur (22) jusqu’à
une position entre la sortie du compresseur à basse
pression (26) et une entrée du refroidisseur intermédiaire (28).
4.
Centrale selon la revendication 3, dans laquelle le
circuit de génération de puissance inclut une ligne
de contournement du récupérateur (52) dans laquelle est montée une vanne de contournement du récupérateur (54), la ligne de contournement s’étendant depuis une position en amont de l’entrée du
côté à haute pression du récupérateur (22) jusqu’à
une position en aval de la sortie du côté à haute
pression du récupérateur.
5.
Centrale selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle
le circuit de génération de puissance comprend en
outre une vanne à refroidisseur haute pression (56)
et une vanne à refroidisseur basse pression (58), la
vanne à refroidisseur haute pression étant configurée pour établir, lorsqu’elle est ouverte, une dérivation d’hélium depuis le côté à haute pression du compresseur à haute pression (30) jusqu’à l’entrée de la
turbine à basse pression (18), la vanne à refroidisseur à basse pression étant configurée pour établir
une dérivation d’hélium depuis le côté à haute pression du compresseur à haute pression (30) jusqu’à
l’entrée de la turbine de puissance (20).
6.
Centrale selon l’une quelconque des revendications
3 à 5, dans lequel le système de démarrage à soufflante inclut, en parallèle, une soufflante de démarrage (42) et une vanne (40) normalement ouverte et
montée en ligne, cette vanne étant montée en série
entre le côté à basse pression du récupérateur et le
pré-refroidisseur.
7.
Centrale selon la revendication 6, dans laquelle le
système de démarrage à soufflante inclut deux soufflantes (42) montées en parallèles et une vanne
d’isolation (44) normalement fermée associée avec
chaque soufflante.
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10
15
Centrale nucléaire (10), comprenant :
un circuit de génération de puissance à boucle
fermée (12) utilisant du gaz comme fluide moteur, le circuit de génération de puissance comprenant un réacteur nucléaire (14) ayant une entrée de fluide moteur et une sortie de fluide moteur, une turbine à haute pression (16) en liaison
d’entraînement avec un compresseur à haute
pression (30), une turbine à basse pression (18)
en liaison d’entraînement avec un compresseur
à basse pression (26), et une turbine de puissance (20) en liaison d’entraînement avec un
générateur (32), un récupérateur (22) ayant un
côté à haute pression (36) et un côté à basse
pression (34), chaque côté du récupérateur
ayant une entrée et une sortie, un pré-refroidisseur (24) monté entre une sortie (34.2) du côté
à basse pression (34) du récupérateur et une
entrée du compresseur à basse pression (26),
et un refroidisseur intermédiaire (28) monté entre la sortie du compresseur à basse pression
(26) et une entrée du compresseur à haute pression (30) ; caractérisée par
un système de démarrage à soufflante (38) pour
conditionner le circuit de génération de puissance, le système de démarrage à soufflante étant
positionné entre la sortie (34.2) du côté à basse
pression du récupérateur (36) et une entrée du
pré-refroidisseur (24), le système de démarrage
à soufflante (38) ayant une vanne (40) normalement ouverte et montée en ligne, au moins
une soufflante (42) montée en parallèle avec la
vanne montée en ligne, et une vanne d’isolation
(44) normalement fermée montée en série avec
la ou chaque soufflante.
Centrale selon la revendication 1, comprenant en
outre un banc de résistances variables (33) pouvant
être connecté de manière disconnectable au générateur (32).
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13
8.
9.
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Centrale selon l’une quelconque des revendications
précédentes, dans laquelle le réacteur nucléaire (14)
est un réacteur haute température à lit de boules
refroidi à l’hélium utilisant des éléments combustibles sphériques.
Procédé de conditionnement du circuit de génération de puissance d’une centrale nucléaire configurée pour utiliser un cycle de Brayton comme cycle
de conversion thermodynamique et qui comprend
un circuit de génération de puissance à boucle fermée (12) comprenant un compresseur à haute pression (30), un compresseur à basse pression (26),
une ligne de recirculation à haute pression (50), de
l’hélium pouvant être recirculé autour du compresseur à haute pression, une ligne de recirculation à
basse pression (46), de l’hélium pouvant être recirculé autour du compresseur à basse pression, et
une vanne de recirculation à haute pression (51) et
une vanne de recirculation à basse pression (48)
pour réguler le flux d’hélium à travers la ligne de recirculation à haute pression et respectivement la ligne de recirculation à basse pression, caractérisé
en ce que :
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le procédé comprend une étape de circulation
d’hélium autour du circuit de génération de puissance au moyen d’un système de démarrage à
soufflante (38) et d’ouverture d’au moins une
des vannes de recirculation à haute et à basse
pression de façon à empêcher un démarrage
prématuré du cycle de Brayton ; et
lorsque le système de démarrage à soufflante
possède une vanne normalement ouverte et
montée en ligne, au moins une soufflante (42)
montée en parallèle avec la vanne montée en
ligne et une vanne d’isolation normalement fermée (44) montée en série avec la ou chaque
soufflante (42), le procédé comprend les étapes
de :
- fermeture de la vanne montée en ligne;
- ouverture de la ou de chaque vanne
d’isolation ; et
- fonctionnenent de la ou de chaque soufflante pour faire circuler de l’hélium autour
du circuit de génération de puissance.
10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en
outre une régulation de la température du gaz entrant dans le système de démarrage à soufflante
(38).
11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en
outre une restriction de la température de sortie du
système de démarrage à soufflante (38) à une température ne dépassant pas 250°C.
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12. Procédé selon la revendication 11, en tant que procédé pour conditionner un circuit de génération de
puissance d’une centrale nucléaire comprenant un
récupérateur (22) ayant un côté à haute pression et
un côté à basse pression, le procédé comprenant
une étape de régulation de la température de l’hélium entrant dans le récupérateur.
13. Procédé selon la revendication 12, comprenant une
limitation de la température de l’hélium entrant dans
le récupérateur (22) à une température ne dépassant
pas 600°C.
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