168221. lajstromszámú szabadalom • Atomhajtómű

7 168221 8 3 hőcserélőben a 6 gőzgépegység munkaközegét hevíti és gőzzé alakítja. A 2 reaktort olyan hűtőközeg hűti, amely az 5 hűtőáramban áramlik és a 2 reaktor hőjét a 7 hőcserélőben adja le, minek folytán az a 6 gőzgépegység munkaközegének közbenső és túlhevítését végzi. A 3. ábrán ábrázolt atomhajtómű az alábbi módon működik: Az 1 reaktor 9 zónáját az a hűtőközeg hűti, amely a 11 hűtőáramban áramlik és a 9 zóna hőjét a 13 hőcserélőn adja le, miáltal az a 8 hűtőáramban áramló munkaközeg előmelegítését végzi. A 10 zónát az a hűtőközeg hűti, amely a 12 hűtőáramban áramlik és a 10 zóna hőjét a 14 hőcserélőn adja le, ahol az a 8 hűtőáramban keringő munkaközeg nemcsak részbeni, hanem a teljes elgőzölésében vesz hatékonyan részt. A 2 reaktort az a hűtőközeg hűti, amely az 5 hűtőáramban kering és a 2 reaktor hőjét a 7 hőcserélőn adja le, miáltal az a 8 hűtőáramban keringő munkaközeg közbenső, ill. túlhevítéséhez hasznosítható. A 4. ábrán ábrázolt atomhajtómű működésének módja a következő: A 250-300 C° hőmérsékletű gáznemű hűtőközeg, amelynek nyomása 100-300 at, az 1 reaktorba (gyorsreaktor) áramlik, abban 400-500 C°-ra hevül, majd a 2 reaktorba áramlik,, ahonnan 600-800 C° hőfokon a 16 hőcserélőbe jut, ahol az 1 és 2 reaktorok hőjét a 8 hűtőáramon átfolyó munkaközeg veszi fel. Ez a szerkezeti vázlat konstrukciós szempontból a legegyszerűbb. Nehézséget jelent azonban az 1 és 2 reaktoron átfolyó hűtőközeg előírt viszonyát kézben tartani. Az 5. ábrán ábrázolt atomhajtómű működésének módja a következő: Az 1 és 2 reaktorok részére szolgáló közös gáz-hűtőközeg 70-150 at nyomás alatt az 1 reaktorba (gyorsreaktorba) jut. A belépő hőmérséklet 250-300 C°, az 1 reaktorban 400-500 C°-ra emelkedik. Ezután a hűtőközeg részben a 2 reaktorba kerül, ahol pl. 700-1000 C° hőfokra melegszik, majd a 7 hőcserélőbe áramlik, ahol 400-600 C°-ra hűl. Eközben a hőt a 8 hűtőáramban keringő munkaközeg közbenső és túlhevítésére hasznosítjuk. Ezután a hűtőközegnek ugyanez a része a 14 hőcserélőben hőjét leadja, miáltal a hőcserélőn eközben átáramló munkaközeg előmelegítését és elpárologtatását végzi. Ennek során a hűtőközeg 250-300 C°ra hűl, majd az 1 reaktorba áramlik. Az 1 reaktorból kiáramló hűtőközeg másik része a 17 csővezetéken át közvetlenül a 13 hőcserélőbe áramlik és ott 250-300 C°-ra hűl le, majd megint az 1 reaktorba áramlik. Ezáltal a 13 hőcserélőben a 13 hőcserélőn átáramló munkaközeg másik részét is előmelegítjük és gőzzé alakítjuk. Az 1 és 2 reaktorok, a 4 hűtőáram és a 7, 13 és 14 hőcserélők hidraulikus jellemzőit gyakorlatilag az 1 és 2 reaktorokon átáramoltatott hűtőközeg arányok tetszőleges megválasztásával állíthatjuk be, miáltal az 1 és 2 reaktorok hűtőközegeinek legelőnyösebb teljesítmény és paraméter viszonyait állíthatjuk be. 5 A 6. ábra szerinti atomhajtómű működési módja a következő: A gáz-hűtőközeg 200-300 C° hőmérsékletű, amikor az 1 reaktorba (gyorsreaktor) áramlik, ahol 10 350-400 C° hőmérsékletre melegszik. A 2 reaktorban 600-800 C°-ra melegszik. A forró gáz a 18 gázturbinába áramlik, ahol tágulással az előírt nyomás jön létre. A 18 turbinából a gázt a 19 regenerátorba áramoltatjuk, ahol 50—100 C°-ra hűt-15 jük le, majd a 20 hűtőbe juttatjuk, ahol kb. 30C°-ra hűlje. A hideg gázt a 21 és 22 kompresszorokkal — közbenső hűtéssel — a 23 hűtőbe áramoltatjuk. A hűtést kettőnél több fokozatban is végezhetjük. Ezután a gázt nagy 20 nyomás alatt a 22 kompresszorból a 19 regenerátorba juttatjuk, ahol az 200-300 C°-ra melegszik, majd ezután áramoltatjuk be a gázt az 1 reaktorba (gyorsreaktor). A melegítés hőfokának határértékei miatt ha 25 munkaközegként héliumot alkalmazunk, a 2 reaktorral elérhető lehetőségeket nem tudjuk értékelni. 1000 C°-nál magasabb kilépő hőmérsékletű hűtőközegnél a ciklus netto-hatásfoka csupán 30%, ha ugyanakkor az 1 reaktorban (gyorsreaktor) 560 C° 30 kilépő hőmérsékletet engedünk meg és az 1 és 2 reaktorok teljesítménye 50-50%. Mindkét 1 és 2 reaktorban végbemenő izzítás hatásfokának megnövelése érdekében a hélium kiterjeszkedését a 18 turbinában, valamint egy 35 közbenső hűtési lépésben többfokozatú kompresszorokkal növeljük. Jobb hatásfokot érünk el gáz-hűtőközeg alkalmazásával, amely lehetővé teszi, hogy egy kondenzációs ciklust valósítsunk meg. Ilyen hűtőközegként 40 széndioxidot alkalmazunk. Egy ilyen ciklus szempontjából a 18 turbinában a nagy térfogatterjeszkedés és a hűtőközeg nagy fölmelegedése előnyös, amelyet (a 18 turbinában létrejövő nagymérvű térfogatnövekedésen kívül) a munkaközegnek a 19 45 regenerátorban való nagy hőkapacitás-értékkülönbsége is biztosít. Ennek következtében a folyékony halmazállapotú széndioxid komprimálása igen jó hatásfokot biztosít a gyorsreaktorban, mert a kilépő hűtő-50 folyadék hőfoka 100-150 C°-szal alacsonyabb hőmérsékletű, mintha hűtőfolyadékként héliumot alkalmaztunk volna. A 7. ábrán látható atomhajtómű működésének módja a következő: 55 A 250-350 C° hőmérsékletű hűtőközeg 100-200 at nyomás alatt a gyorsreaktor bemenetén át beáramlik, majd ott 370-470 C° hőmérsékletre hevül, majd termikus 2 reaktorba áramlik, ahol 60 600—700 C° hőmérsékletre melegszik. Ezen a hőmérsékleten kerül a gáz a 18 turbinába. A fáradt gáz a telítési nyomáshoz közeli nyomáson (széndioxidnál 65 at) a 18 turbinát követőleg a 19 regenerátorba jut, ahol 60—75 C° hőmérsékletre 65 hűl. Eközben hőjét a nagynyomású széndioxid-