核技術(shù)裝置和核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法

專利名稱:核技術(shù)裝置和核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法
核技術(shù)裝置和核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及一種用于反應(yīng)堆冷卻劑的脫氣裝置，其具有由反應(yīng)堆冷卻劑可流過(guò)的脫氣塔，其中脫氣裝置包括帶有第一熱交換器的冷卻劑蒸發(fā)器和帶有第二熱交換器的脫汽冷凝器(Stripdampfkondensator);其中冷卻劑蒸發(fā)器的熱交換器在次級(jí)側(cè)由反應(yīng)堆冷卻劑的分流流過(guò)；而其中脫汽冷凝器的熱交換器在主級(jí)側(cè)接入連接到脫氣塔上的蒸汽和氣體排出管道中。此外本發(fā)明涉及帶有用于反應(yīng)堆冷卻劑的脫氣裝置的核技術(shù)裝置以及此種核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
[0002]壓水反應(yīng)堆冷卻劑中存在著由運(yùn)行產(chǎn)生的溶解的、不可冷凝的氣體，例如氫、氧、 氮和不同的有放射活性的稀有氣體，例如85Kr、133Xe。根據(jù)反應(yīng)堆裝置的工況，這些氣體在冷卻劑中的存在或者是必要和有意的、或者是無(wú)根本意義、或者卻是有害的或不期望的并且因而要避免。[0003]以下實(shí)例會(huì)進(jìn)一步將其闡明[0004]在反應(yīng)堆的功率運(yùn)行期間，以例如2ppm至4ppm的濃度溶解的氫氣(H2)是必要的，以便將在此工況下有害(因?yàn)閷?dǎo)致腐蝕)的氧氣限制在最低值。然而在為了修正 (Revision)的反應(yīng)堆啟動(dòng)之前必須將氫氣脫去，以便一方面使對(duì)于此狀態(tài)必要的冷卻劑的化學(xué)調(diào)理為可能，而另一方面避免開(kāi)啟反應(yīng)堆冷卻循環(huán)時(shí)的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。[0005]在修正反應(yīng)堆期間，氧氣在反應(yīng)堆冷卻劑中幾乎溶解至飽和極限(約8ppm)，此情況下這是無(wú)關(guān)緊要的，因?yàn)樗葻o(wú)利又無(wú)害。然而在修正后再次運(yùn)行反應(yīng)堆時(shí)，只允許有極低濃度(例如5ppb)的氧氣，因?yàn)樗赡軙?huì)在反應(yīng)堆冷卻循環(huán)運(yùn)行的條件下造成不允許的結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。[0006]氮?dú)獗粡睦绮煌娜萜骱驮O(shè)備中(在其中反應(yīng)堆冷卻劑得到處理)的氣墊 (Gaspolster)帶入到反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)，它的這種存在被許多專家認(rèn)為是無(wú)關(guān)緊要的。相反其他人認(rèn)為升高的氮?dú)鉂舛仁遣幌Ｍ?，因?yàn)橐环矫娌荒芘懦渑c燃燒元件的罩管材料的相互作用，而且因?yàn)榱硪环矫婵赡芤泊嬖谥鴮?duì)冷卻劑清潔裝置的離子交換器的小的負(fù)面影響。[0007]溶解在冷卻劑中、源自于在反應(yīng)堆中核裂變的放射性稀有氣體在反應(yīng)堆裝置功率運(yùn)行期間是沒(méi)有意義的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨瘜W(xué)上是無(wú)活性的，而且它們所放出的放射性的輻射由一直存在的屏蔽所充分吸收。在反應(yīng)堆裝置的維護(hù)和修理工作中，它們卻由于它們所放出的輻射而礙事。特別是在開(kāi)啟反應(yīng)堆蓋時(shí)，會(huì)導(dǎo)致這些稀有氣體被釋放到周圍空氣中，這使得必須要為人員保護(hù)而清理反應(yīng)堆安全殼。因而這是值得期待的為了修正而起動(dòng)反應(yīng)堆時(shí)將這些放射性稀有氣體從冷卻劑中脫去。[0008]由于上述原因，有必要對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑的溶解的、不可冷凝的氣體的含量加以控制。為此，在壓水反應(yīng)堆核電站中有著不同的裝置，使用這些裝置一方面可以將不同氣體 (特別是氫氣)引入到冷卻劑中，或者另一方面將冷卻劑溶解的氣體脫去。加入氣體的裝置不是本發(fā)明的主題，因而在此不進(jìn)一步表述。本發(fā)明的主題確切地說(shuō)是將溶解的氣體從冷卻劑中脫去的特別能量高效的構(gòu)思。[0009]例如在德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 25476中含有用于主級(jí)冷卻劑脫氣裝置的工藝流程、放射保護(hù)措施、運(yùn)行、維護(hù)和監(jiān)控的基本的說(shuō)明。[0010]例如為脫去在許多壓水反應(yīng)堆裝置中溶解的氣體，采用了存在于容積控制系統(tǒng)中的容積平衡容器。取自于反應(yīng)堆冷卻循環(huán)的反應(yīng)堆冷卻劑在容積平衡容器內(nèi)水平面上被噴射，并且假設(shè)在此在溶于其中的氣體的濃度方面，與在容器內(nèi)液面上存在的氣氛處于幾乎平衡的狀態(tài)。只要此總氣氛原先不含氧，集中在容積平衡容器底部的反應(yīng)堆冷卻劑中的氧濃度下降就會(huì)發(fā)生在此噴射過(guò)程中。因此例如通過(guò)在啟動(dòng)反應(yīng)堆時(shí)提供純氫氣氛可從反應(yīng)堆冷卻劑中脫去氧氣。如果在容積平衡容器中存在著純氮?dú)夥?，可用所述方法從冷卻劑中脫去氫氣。因而在為修正啟動(dòng)反應(yīng)堆時(shí)采用此變化方案方案。接著，如此處理的冷卻劑利用容積控制系統(tǒng)的輸送泵被再次送入反應(yīng)堆冷卻循環(huán)中，以致所涉及種類的的溶解氣體的濃度在那里如所期望的被降低。然而此過(guò)程只有相對(duì)低的效率并在發(fā)電廠運(yùn)行中經(jīng)常造成延遲，因?yàn)樽畲髿怏w濃度的特異值不能被及時(shí)達(dá)到。因而大多情況下為必要的氣體含量變化，少于一日的時(shí)間間隔是所期望的，利用所述方法，這樣的時(shí)間間隔幾乎不被遵循。[0011]在另一類型的壓水反應(yīng)堆裝置中，為將溶解的氣體從反應(yīng)堆冷卻劑中脫去采用了為此目的特別設(shè)計(jì)的脫氣塔，對(duì)不可冷凝的氣體其具有> 100的凈化系數(shù) (Dekontfaktor)。凈化系數(shù)表示設(shè)備入口和出口之間的濃度比。在此，待脫氣的冷卻劑被送入脫氣塔，典型地泡罩塔的頂部。由于重力冷卻劑在塔內(nèi)從上滴下，而同時(shí)蒸汽從塔底 (Kolonnensumpf)上升。通過(guò)將部分集中在塔池槽的冷卻水-典型地通過(guò)塔的凈流量的5% 蒸發(fā)，蒸汽在下面與塔相連的蒸發(fā)器中生成。通過(guò)該設(shè)備的作用，冷卻水在塔池槽被去除氣體并且在蒸發(fā)器中所產(chǎn)生的蒸汽因而適合于，作為所稱的脫汽對(duì)噴灑下的冷卻水施以脫氣作用或者增強(qiáng)脫氣作用。因而在通過(guò)每個(gè)泡罩底時(shí)，噴灑下的冷卻水通過(guò)罩的作用與上升的脫汽進(jìn)入強(qiáng)烈接觸狀態(tài)，因此在溶液中存在的氣體從水中逸出并與蒸汽一起移向塔的頂部。就是說(shuō)，脫汽和不可冷凝的氣體在脫氣塔中以相對(duì)于(液體的)反應(yīng)堆冷卻水的逆流運(yùn)動(dòng)。[0012]為達(dá)到盡可能最佳的脫氣過(guò)程效果，這是有利的待脫氣的介質(zhì)在輸送至塔頂中時(shí)已經(jīng)具有一個(gè)溫度，其對(duì)應(yīng)于根據(jù)在塔中分離過(guò)程選定的壓力的沸點(diǎn)。該過(guò)程被這樣完善在塔頂向上逸出的蒸汽氣體混合物中的蒸汽部分被冷凝，該冷凝物被輸送回至塔頂，而其它保留的、不可冷凝的氣體被引出冷凝器，接著通過(guò)進(jìn)一步的冷卻被干燥并為進(jìn)一步處理被引至相應(yīng)的排氣系統(tǒng)。就像在上面所述的脫氣系統(tǒng)中，在容積平衡容器中，已脫氣的冷卻劑在脫氣之后被容積控制系統(tǒng)的輸送泵輸送回反應(yīng)堆冷卻循環(huán)并在那里形成所預(yù)期的溶解了的、不可冷凝的氣體的減少。在反應(yīng)堆冷卻循環(huán)中對(duì)冷卻劑的效果通常就被視為特別好當(dāng)一方面達(dá)到> 100的凈化系數(shù)，而另一方面在反應(yīng)堆冷卻循環(huán)中存在的冷卻劑總量的部分(其每小時(shí)以此形式和方式被脫氣)大約是總氣體量的20%。[0013]如從上文得出的，一方面對(duì)于脫氣過(guò)程的對(duì)在塔的池槽上冷卻劑蒸發(fā)-就是說(shuō)脫汽產(chǎn)生-的能量的使用，而另一方面在塔頂相應(yīng)量的能量從冷凝器中引出是必要的。如果從反應(yīng)堆冷卻循環(huán)抽取的脫氣塔的冷卻劑不以相應(yīng)于在脫氣塔內(nèi)充滿的塔壓的沸點(diǎn)溫度流入，那么此外還有加溫至此溫度的能量和在過(guò)程結(jié)束時(shí)相應(yīng)地冷卻則是必要的。根據(jù)冷卻系統(tǒng)的大小(GroBe )，所述能量供給需求或者冷卻需求導(dǎo)致所述蒸發(fā)器或者冷凝器明顯的熱功率。所述脫氣系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施方式例如被安裝到壓水反應(yīng)堆裝置 NeckarwestheimI (德國(guó))和G0Sgen (瑞士 )。其在約大氣壓力(Ibar絕對(duì))下工作，以便用于冷卻劑的蒸發(fā)溫度位于約100°C。對(duì)于將冷卻水從來(lái)自于容積控制系統(tǒng)的約50°C的輸入溫度加熱至在塔頂?shù)谋匾?00°C的進(jìn)入溫度，除了蒸發(fā)功率以外還必須引入巨大的熱功率。對(duì)于后續(xù)的仍帶有較大的反應(yīng)堆冷卻循環(huán)的反應(yīng)堆裝置，因此一個(gè)真空泵在流向上處于所述冷凝器和氣體冷卻器的下游連接到脫氣裝置的塔頂上，在塔中的壓力下降如此多，即降到O. 125bar絕對(duì)壓力，以致于以約50°C流入的冷卻劑已無(wú)需另外預(yù)熱就處于沸騰狀態(tài)。因此，相對(duì)于上述原來(lái)的脫氣系統(tǒng)實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了巨大的能量節(jié)約。[0014]但是盡管如此，在采用真空脫氣裝置時(shí)用于運(yùn)行的能源耗費(fèi)也是相當(dāng)可觀的。例如，在設(shè)計(jì)為4000至4500MW總熱功率的壓水反應(yīng)堆裝置中，不但蒸發(fā)器而且冷凝器的熱功率為約2. 3MW至2. 5MW。此功率供給在至今實(shí)施的電廠設(shè)備中從來(lái)自于傳統(tǒng)的裝置的一部分的那里存在的輔助蒸汽網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)；從冷凝器和氣體冷卻劑中功率的導(dǎo)出利用核能中間冷卻循環(huán)完成。在新的、目前處于在建的反應(yīng)堆類型EPR(European Pressurized Water Reactor)的核電站在裝置的一部分內(nèi)部不再提供輔助蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。那里，對(duì)于脫氣裝置的蒸發(fā)器的功率需求通過(guò)電阻加熱裝置來(lái)滿足。從冷凝器導(dǎo)出熱功率如前述借助于核能中間冷卻循環(huán)進(jìn)行。[0015]全部迄今為止實(shí)現(xiàn)或者構(gòu)想的脫氣系統(tǒng)的各個(gè)變化方案為供應(yīng)和導(dǎo)出在脫氣過(guò)程使用的熱因而要求巨大的設(shè)備技術(shù)上的支出。為了將所采用裝置部件的熱損失借助核能通風(fēng)系統(tǒng)由室內(nèi)空氣排出，進(jìn)一步的支出是必要的。對(duì)于脫氣裝置的電子加熱的變化方案，上述這一點(diǎn)也特別適于在脫氣裝置附近安置的變壓器的廢熱，該變壓器為供應(yīng)電壓而運(yùn)行加熱元件而必需。對(duì)于核電站，其所在處輔助冷卻水(其中核能中間冷卻系統(tǒng)將吸收的熱排出到該輔助冷卻水上)具有相對(duì)高的溫度例如31°C或者更多，因此迄今為止的脫氣裝置顯現(xiàn)出另一缺點(diǎn)，其與來(lái)自于冷凝器的高的待輸出的熱功率有關(guān)。核能中間冷卻系統(tǒng)的管線，其供應(yīng)脫氣裝置的冷凝器，因而在裝置啟動(dòng)時(shí)也為輸出已關(guān)閉的反應(yīng)堆的后熱 (Nachwarme )所需。換句話說(shuō)，通過(guò)后熱冷卻器的從反應(yīng)堆冷卻循環(huán)中進(jìn)行散熱和利用從冷凝器中的散熱來(lái)使脫氣裝置運(yùn)行以相同時(shí)間并行地利用中間冷卻系統(tǒng)的相同的管線進(jìn)行操作。當(dāng)所述高輔助冷卻水溫時(shí)這導(dǎo)致了，迄今為止傳統(tǒng)的、與低輔助冷卻水溫相調(diào)適一致的中間冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和尺寸不再夠用了。反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的溫度不再能夠在所要求的時(shí)間內(nèi)降至為修正所必需的、相對(duì)低的值，或者中間冷卻系統(tǒng)的組件、管道和閥門的不成比例的放大是必需的。
發(fā)明內(nèi)容
[0016]因而本發(fā)明的目的在于提供開(kāi)頭述及類型的脫氣裝置，該脫氣裝置以盡量保持地簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并考慮到相關(guān)安全規(guī)定實(shí)現(xiàn)了特別有效且同時(shí)能量高效的對(duì)于溶解于冷卻劑中的不可冷凝的氣體的分離，此外配屬的核能中間冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)載應(yīng)被保持得盡可能小。另外還提供核技術(shù)裝置以及核技術(shù)裝置的相應(yīng)的運(yùn)行方法。[0017]涉及脫氣裝置的目的這樣實(shí)現(xiàn)冷卻劑蒸發(fā)器的熱交換器在主級(jí)側(cè)被接入到熱泵循環(huán)中，該熱泵循環(huán)涉及到在裝置運(yùn)行中調(diào)節(jié)的熱流這樣地耦合到脫汽冷凝器(Stripdampfkondensator)的熱交換器上,從而使在脫汽冷凝中釋放的熱量至少部分地被傳遞到流過(guò)冷卻劑蒸發(fā)器的反應(yīng)堆冷卻劑并同時(shí)引起反應(yīng)堆冷卻劑的蒸發(fā)。[0018]本發(fā)明從以下考慮出發(fā)為了特別能量高效地運(yùn)行在具有壓水反應(yīng)堆的核技術(shù)裝置中的脫氣裝置，為脫汽生成所必需的蒸發(fā)熱至少部分地在脫氣裝置的冷凝器中被回收并且被提供給蒸發(fā)器。同時(shí)，在冷凝器處引出的熱量應(yīng)被提高到一個(gè)溫度水平，該溫度等級(jí)這樣遠(yuǎn)地超過(guò)蒸發(fā)器中或脫氣塔的塔池槽處的蒸發(fā)溫度，使得在那里由于主導(dǎo)的溫度落差利用經(jīng)濟(jì)上有重要意義的熱交換面進(jìn)行有效的熱傳遞。以此為基礎(chǔ)的過(guò)程應(yīng)當(dāng)出于運(yùn)行安全這樣被設(shè)計(jì)不發(fā)生反應(yīng)堆冷卻劑與通常在方法中參予的或者處于流通的物質(zhì)比如核能中間冷卻水的混合。此外熱回收過(guò)程被如此設(shè)計(jì)，以致不會(huì)發(fā)生放射性物質(zhì)加載的反應(yīng)堆冷卻劑的泄漏?？杀怏w混合物的形成(比如其在所稱的反應(yīng)堆冷卻劑余氣壓縮 (Briidenkompression )中由于在壓縮機(jī)處滲入的空氣是可能的)從一開(kāi)始就抑制。[0019]這些部分矛盾的設(shè)計(jì)目標(biāo)根據(jù)在此介紹的構(gòu)想而實(shí)現(xiàn)即通過(guò)將在脫汽冷凝過(guò)程中冷凝器上釋放的冷凝熱傳遞到在熱流方面耦合的然而在流動(dòng)介質(zhì)方面分離的熱泵循環(huán)上，以及通過(guò)在那里在提供機(jī)械功率的情況下在熱泵上將該冷凝熱提升至為蒸發(fā)反應(yīng)堆冷卻劑所需的溫度水平。通過(guò)在介質(zhì)方面將主冷卻循環(huán)和熱泵循環(huán)分離-通過(guò)相應(yīng)的熱交換器實(shí)現(xiàn)，避免了對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑化學(xué)質(zhì)量的不可靠的影響。通過(guò)壓縮機(jī)熱泵，壓縮的只是在熱泵循環(huán)中不具有放射性的制冷劑，而非反應(yīng)堆冷卻劑自身。在基于此構(gòu)想的裝置上，為在脫氣裝置內(nèi)的分離過(guò)程從外供給的功率相對(duì)于用輔助蒸汽或者用電阻加熱器加熱的真空脫氣機(jī)下降約80%。這相應(yīng)地適用于用冷卻水從冷凝器引出至環(huán)境中的功率。例如對(duì)于 1400MW的核電站，必須由核能中間冷卻循環(huán)從真空脫氣裝置傳遞給輔助冷卻水的熱功率可從約2. 3MW降至約O. 4MW。就是說(shuō)，中間冷卻循環(huán)的負(fù)荷相應(yīng)地降低。[0020]在第一優(yōu)選的變化方案中，屬于脫汽冷凝器的熱交換器的次級(jí)側(cè)的出口通過(guò)連接管道與在次級(jí)側(cè)接入熱泵循環(huán)的第三熱交換器的主級(jí)側(cè)入口相連接。在此，連接管道優(yōu)選地構(gòu)成了核技術(shù)裝置的核能中間冷卻循環(huán)的部段。在脫汽冷凝器上累積的熱就首先被傳遞至在核能中間冷卻循環(huán)中引導(dǎo)的中間冷卻水并從該中間冷卻水通過(guò)第三熱交換器傳遞至在熱泵循環(huán)中被引導(dǎo)的制冷劑。在熱泵循環(huán)中制冷劑通過(guò)壓縮機(jī)式熱泵被壓縮，其中它的溫度這樣升高了，以致由冷凝器所回收的熱可用于在脫氣裝置的冷卻劑蒸發(fā)器中蒸發(fā)反應(yīng)堆冷卻劑。取決于所安裝的熱傳遞功率，熱交換器例如80%的蒸發(fā)器的功率來(lái)源于由冷凝器所回收的熱而相應(yīng)地20%來(lái)源于壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。因?yàn)榭偟膩?lái)說(shuō)在系統(tǒng)中熱平衡 (Warmebilanz )必須是均衡，由冷凝器排給核中間冷卻水的相應(yīng)的部分熱保留在那并被通過(guò)另外的熱交換器繼續(xù)傳給附屬冷卻水。[0021]在第二優(yōu)選的變化方案中，脫汽冷凝器的熱交換器在次級(jí)側(cè)直接連入熱泵循環(huán)， 以便來(lái)自于脫汽冷凝器的熱被熱泵循環(huán)的制冷劑直接吸收，并且緊接著在所稱的交叉流線路(Kreuzstromschaltung)中被輸出給脫氣裝置的冷卻劑蒸發(fā)器。在此變化方案中，為了均衡熱平衡，熱功率必須被引出到核能中間冷卻循環(huán)上，該熱功率大致對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)的工作功率(例如約20%的蒸發(fā)器功率)。為此，熱泵循環(huán)有選地具有通至冷卻劑蒸發(fā)器的熱交換器的可調(diào)旁路管道，在次級(jí)側(cè)接入核能中間冷卻循環(huán)的過(guò)剩冷凝器的過(guò)剩熱交換器在主級(jí)側(cè)接入該可調(diào)旁路管道。[0022]在兩個(gè)變化方案中，冷卻劑蒸發(fā)器的熱交換器優(yōu)選地在次級(jí)側(cè)接入再循環(huán)-局部循環(huán)管道，該再循環(huán)-局部循環(huán)管道以兩個(gè)端部連接到脫氣塔上且由已脫氣的反應(yīng)堆冷卻劑的分流流過(guò)。在塔池槽和冷卻劑蒸發(fā)器之間的反應(yīng)堆冷卻劑的循環(huán)優(yōu)選在此以自然循環(huán)進(jìn)行，該自然循環(huán)由在蒸發(fā)器中所產(chǎn)生的蒸汽部分驅(qū)動(dòng)。[0023]為了冷卻通過(guò)氣體和蒸汽輸出管道與脫汽一起在塔頂出現(xiàn)的不可冷凝的氣體，有目的地提供了氣體冷卻器，該氣體冷卻器在冷卻劑方面與脫汽冷凝器并聯(lián)，在蒸汽方面和氣體方面串接在該脫汽冷凝器之后。這就是說(shuō)，在上述兩個(gè)變化方案的第一個(gè)變化方案中， 氣體冷卻器通過(guò)核能中間冷卻水被冷卻，而在第二變化方案中通過(guò)在熱泵循環(huán)中循環(huán)的、 在通過(guò)膨脹閥減壓后相對(duì)冷的制冷劑被冷卻。[0024]優(yōu)選將脫氣裝置設(shè)計(jì)為所稱的真空脫氣裝置。為此真空泵接入到連接在塔頂上的氣體和蒸汽輸出管道，真空泵的吸抽功率被設(shè)計(jì)為用于在脫氣塔內(nèi)部主導(dǎo)的(或者說(shuō)存在的)小于O. 5bar、優(yōu)選小于O. 2bar的工作壓力。通過(guò)在脫氣塔內(nèi)降低的內(nèi)壓反應(yīng)堆冷卻劑的沸點(diǎn)溫度在其內(nèi)被這樣程度地降低，例如降至約50°C，以使得從反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)通過(guò)容積控制系統(tǒng)流入的含氣的無(wú)額外預(yù)熱的反應(yīng)堆冷卻劑已在其沸點(diǎn)溫度被引入塔頂。[0025]涉及方法的開(kāi)頭提出的目的這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)在脫汽冷凝器中的脫汽冷凝時(shí)釋放的脫汽冷凝熱被帶入熱泵循環(huán)，并且緊接著至少部分被傳遞至流經(jīng)冷卻劑蒸發(fā)器的反應(yīng)堆冷卻劑的分流，在此冷卻劑被蒸發(fā)。因此在第一優(yōu)選變化方案中，在脫汽冷凝器中釋放的冷凝熱首先被傳遞至在核能中間冷卻循環(huán)中被引導(dǎo)的流動(dòng)介質(zhì)并從該流動(dòng)介質(zhì)中隨后通過(guò)熱交換器被傳遞至在熱泵循環(huán)中被引導(dǎo)的制冷劑。作為其替代，在第二優(yōu)選變化方案中，在脫汽冷凝器中釋放的冷凝熱被直接傳遞至在熱泵循環(huán)中弓I導(dǎo)的制冷劑。[0026]在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方法中，這樣來(lái)調(diào)節(jié)在脫氣塔內(nèi)部的工作壓力，從而使反應(yīng)堆冷卻劑的沸點(diǎn)溫度在那里處于從40°C至60°C的范圍中，特別是在大約50°C。在此優(yōu)選地將在熱泵循環(huán)中的制冷劑的溫度在進(jìn)入冷卻劑蒸發(fā)器的熱交換器之前通過(guò)壓縮泵提升至60°C至80°C，特別是在約70°C，其在所稱的壓力狀況下對(duì)于反應(yīng)堆冷卻劑的蒸發(fā)是足夠的。[0027]作為在熱泵循環(huán)中的制冷劑優(yōu)選氟化的碳?xì)浠衔?，特別是使用已知的也稱為 R134a的1，1，1，2_四氟乙烷，其特別好地適應(yīng)于上面給出的溫度狀況，并且此外以化學(xué)穩(wěn)定性、不含氯性、微毒性和不可燃性見(jiàn)長(zhǎng)。通常的壓縮機(jī)熱泵設(shè)備適合作為熱泵，就像壓縮機(jī)熱泵設(shè)備例如被應(yīng)用在此考慮的具有壓水反應(yīng)堆的核電站中也用于在冷卻水系統(tǒng)中生成冷卻水，特別是也具有在熱泵循環(huán)中所需的功率大小。[0028]除了已述的優(yōu)點(diǎn)，從現(xiàn)在起設(shè)計(jì)的裝置和冷卻劑和所屬的帶有熱回收的用于冷卻劑脫氣的方法相對(duì)于至今已知的帶有輔助蒸汽加熱裝置或者帶有電加熱裝置的脫氣系統(tǒng)提供了特別是下列的優(yōu)點(diǎn)[0029] 在1400MW核電站中給脫氣系統(tǒng)衡區(qū)域的必要的熱功率供給和排出由約2. 3MW被降低至約O. 4MW。[0030]·取消了大體積管路和用于輔助蒸汽和輔助蒸汽冷凝物的閥門，輔助蒸汽冷凝物冷卻器以及相應(yīng)的容器和泵也同樣取消。[0031]·取消了使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立的變壓器的情況下復(fù)雜的用于產(chǎn)生熱的電功率的輸入 (Zuleitung)。[0032] 壓縮機(jī)(例如約400kW)的必要電功率的輸入(Zuleitung)可以沒(méi)有問(wèn)題地在中等電壓水平進(jìn)行。[0033]·核能中間冷卻系統(tǒng)只有相對(duì)小的、與壓縮機(jī)功率相對(duì)應(yīng)的功率(例如約400kW)輸出。[0034]·核電站裝置的自身電的需求因此顯著降低。[0035]冷水管道和閥門能以明顯小的標(biāo)稱寬度來(lái)實(shí)施，特別是在第二變化方案中具有從脫汽冷凝器到熱泵循環(huán)的直接熱傳遞。[0036]·在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，用于相關(guān)的核能中間冷卻系統(tǒng)的管線的最大持續(xù)功率 (Engpassleistung)被相應(yīng)地降低。[0037]·由于不再有高溫設(shè)備部件參予到過(guò)程中，從脫氣裝置進(jìn)入到室內(nèi)的氣體的熱損失被顯著降低。壓縮機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱被直接地由在熱泵循環(huán)中的制冷劑排出并回收。[0038]·由核通風(fēng)設(shè)備借助制冷機(jī)復(fù)雜地排出的熱被相應(yīng)地降低。[0039]·用于熱泵循環(huán)的組件已知大部分來(lái)自核電站的冷水系統(tǒng)，并相對(duì)于電阻加熱能被視為運(yùn)行可靠的。[0040]特別是從現(xiàn)在起提供的構(gòu)思貢獻(xiàn)了 具有壓水反應(yīng)堆的核技術(shù)裝置在不利的冷卻水狀況的部位，就是說(shuō)相對(duì)高的冷卻水溫度，也考慮了具有用于冷卻劑脫氣的輔助系統(tǒng)的合適的設(shè)計(jì)。


[0041]本發(fā)明的不同的實(shí)施例借助圖示進(jìn)一步被闡明，圖中表明[0042]圖I是根據(jù)第一個(gè)實(shí)施變化方案、帶有熱回收的脫氣裝置的簡(jiǎn)化的線路圖，和[0043]圖2是根據(jù)第二個(gè)實(shí)施變化方案、帶有熱回收的脫氣裝置的簡(jiǎn)化的線路圖。[0044]在兩個(gè)圖中相同的部分配置同一附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施方式
[0045]在圖I中在簡(jiǎn)化的線路圖中與一些周邊組件一起示出的用于反應(yīng)堆冷卻劑R的脫氣裝置2包括了用含氣反應(yīng)堆冷卻劑R通過(guò)冷卻劑輸入管道4從壓水反應(yīng)堆主回路供給的脫氣塔6。含氣反應(yīng)堆冷卻劑R在裝置2的運(yùn)行中通過(guò)連接在塔頂8的冷卻劑輸入管道4 以約50°C的入口溫度進(jìn)入到脫氣塔6，50°C在脫氣塔6內(nèi)充滿的約O. 125bar工作壓力下近似對(duì)應(yīng)于沸點(diǎn)溫度，緊接著通過(guò)多個(gè)此處沒(méi)進(jìn)一步示出的泡罩底(Glockendb0den )向下噴灑并最終收集在脫氣塔6的塔池槽10中。向下噴灑期間反應(yīng)堆冷卻劑R以強(qiáng)烈接觸的方式與靠近塔池槽10的上面引入脫氣塔6并與冷卻劑流逆流流過(guò)脫氣塔6的脫汽D相遇。在此，溶解于反應(yīng)堆冷卻劑R、不可冷凝的氣體，就像例如氫、氧、氮或者不同的稀有氣體，由脫汽D被一起帶走并向上被傳送至塔頂8，其中凈化系數(shù)達(dá)到> 100。[0046]大部分在塔池槽10中聚集的已脫氣的反應(yīng)堆冷卻劑R借助可調(diào)節(jié)的脫氣抽吸泵 12通過(guò)在塔底14的區(qū)域連接在脫氣塔6上的冷卻劑流出管道16被連續(xù)抽吸出并通過(guò)可調(diào)節(jié)的出口閥門18被再次供給反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)。接入在泵旁路管道22中的節(jié)流閥20與脫氣抽吸泵12并聯(lián)，以便即使在脫氣抽吸泵12關(guān)閉或者失靈時(shí)，在每個(gè)時(shí)間單位一定最小量的反應(yīng)堆冷卻劑R能流出脫氣塔6。在需要時(shí)已脫氣的反應(yīng)堆冷卻劑R的測(cè)試通過(guò)由冷卻劑輸出管道16分岔的排出管道24來(lái)獲取。另外設(shè)計(jì)了脫氣旁路管道26，以便反應(yīng)堆冷卻劑R根據(jù)需要和應(yīng)用情況或者根據(jù)與可調(diào)節(jié)分配閥門28的位置相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)完全或者部分地圍繞脫氣塔6，那么反應(yīng)堆冷卻劑R沒(méi)有脫氣就繞路了。[0047]在脫氣塔6中上升的脫汽D，其也含有部分從反應(yīng)堆冷卻劑R溶出的不可冷凝氣體，借助脫氣真空泵30經(jīng)連接在塔頂8的氣體和蒸汽輸出管道32被抽吸出。脫氣真空泵 30的抽吸量在此被如此確定，以致在裝置2運(yùn)行中在脫氣塔6內(nèi)降低的約O. 125bar的內(nèi)壓可以被持續(xù)保持。在實(shí)施例中設(shè)計(jì)為水環(huán)壓縮機(jī)的脫氣真空泵30是通過(guò)排氣管道G連在在此不再示出的排氣系統(tǒng)的脫氣真空泵裝置33的組成部分，其具有許多其他的、作為輔助單元作對(duì)環(huán)形活塞壓縮機(jī)起作用的組件(環(huán)形液容器、環(huán)形液冷卻器、環(huán)形液篩)，然而其工作方式在此不那么重要。[0048]另外在脫氣塔6的塔頂8上連接了配有控制閥40的氣體輸入管道42，其用它的另一端在脫氣真空泵30壓力側(cè)通入氣體和蒸汽輸出管道32。氣體輸入管道42用于對(duì)在脫氣塔6中的過(guò)程進(jìn)行壓力控制；精確的這么多的來(lái)自電廠排氣系統(tǒng)的氣體通過(guò)該氣體輸入管道借助控制閥40被引入塔頂8，以便在那里所期望的工作壓力優(yōu)選O. 125bar絕對(duì)壓力相應(yīng)于脫氣真空泵30的特征曲線調(diào)節(jié)。所引入的氣體那么也同時(shí)用作洗氣/載氣和對(duì)這樣的在塔6中從反應(yīng)堆冷卻劑R中被去除的氣體-特別是氫氣的“稀釋”。[0049]在脫氣真空泵30的吸氣側(cè)，用于冷凝脫汽D的脫汽冷凝器34接入氣體和蒸汽輸出管道32中和接在后面的用于冷卻在脫汽冷凝后仍存留于氣體和蒸汽流出管道32的部分氣體的氣體冷卻器36也接入氣體和蒸汽輸出管道32中。落在脫汽冷凝器34中的冷凝物通過(guò)冷凝物管道38被重新引入脫氣塔6的塔頂8，以便在那里與經(jīng)冷卻劑輸入管道4流入的反應(yīng)堆冷卻劑R—起向下噴灑并在此被脫氣。[0050]在通過(guò)氣體冷卻器36后，從脫氣塔6流出的不可冷凝氣體具有低于反應(yīng)堆冷凝劑 R的沸點(diǎn)溫度的稍微小于50°C的溫度，以便對(duì)流入到脫氣真空泵30的含水量和水蒸氣排放進(jìn)行十分有效的限定。在經(jīng)過(guò)脫氣真空泵30時(shí)，氣體溫度還繼續(xù)下降至約25°C。如果有這種情況在氣體冷卻器36中也還要進(jìn)行第二個(gè)冷凝步驟其中蒸汽D保留的剩余部分利用稍過(guò)冷冷卻被冷凝并且接著作為液態(tài)冷凝物被引回至脫氣塔6的塔頂8，例如通過(guò)重力逆流于蒸汽/氣體混合物經(jīng)管道32并經(jīng)脫汽冷凝器34，或者通過(guò)(在此未示出)分離的來(lái)自于氣體冷卻器36的冷凝物排出管。[0051]在冷卻劑側(cè)，脫汽冷凝器34的熱交換器44和氣體冷卻器36的熱交換器46并聯(lián)。 兩者通過(guò)冷卻劑管道48被供給來(lái)自于反應(yīng)堆裝置的核能中間冷卻系統(tǒng)的所稱的中間冷卻水Z，其中在實(shí)施例中中間冷卻水Z的入口溫度約為36°C。通過(guò)由脫汽D或由不可冷凝氣體傳遞的熱，在熱交換器44、46各自的輸出側(cè)中間冷卻水Z的溫度上升至約為60°C。[0052]在脫氣塔6的底部14連接了再循環(huán)管道50的第一端，在塔池槽10聚集的、已脫氣的部分反應(yīng)堆冷卻劑R流經(jīng)該管道。該被分岔而出的部分流經(jīng)冷卻劑蒸發(fā)器54的已被加熱的熱交換器52并在此被蒸發(fā)。所生成的冷卻劑蒸汽在接近液態(tài)反應(yīng)堆冷卻劑R的液面高度的上面通過(guò)再循環(huán)管道50的第二端重新被引入脫氣塔6，其中在脫氣塔中冷卻劑蒸汽作為脫汽D起作用。[0053]脫氣裝置2是專門為特別能量高效運(yùn)行、與此同時(shí)保持極小的核能中間冷卻系統(tǒng)的負(fù)載而設(shè)計(jì)的。為此設(shè)計(jì)了 回收在脫汽冷凝器34上所釋放的冷凝熱和回收利用該冷凝熱用于冷卻劑蒸發(fā)，就是說(shuō)用于脫汽生成。對(duì)此，離開(kāi)脫汽冷凝器34和氣體冷卻器36的、在那里被加熱至約46°C的中間冷卻水Z通過(guò)連接管道56供給在次級(jí)側(cè)被接入熱泵循環(huán)58 的熱交換器60，并在那里向在熱泵循環(huán)58中被引入的制冷劑K，例如制冷劑R134a放出此前在脫汽冷凝器34中和氣體冷卻器36中吸收的大部分熱量，其由此被蒸發(fā)。從熱交換器 60流出的中間冷卻水Z緊接著以從現(xiàn)在起還只是約38°C的溫度經(jīng)管道62被引回至核能中間冷卻系統(tǒng)。在熱交換器60蒸發(fā)的制冷劑K相反被熱泵壓縮機(jī)64壓縮并輸送至冷卻劑蒸發(fā)器54的熱交換器52。通過(guò)壓縮，制冷劑K的溫度上升至大約70°C，為在熱交換器52中導(dǎo)致在再循環(huán)管道50中被引導(dǎo)的，開(kāi)始還是液態(tài)反應(yīng)堆冷卻劑R的蒸發(fā)，這已足夠，因?yàn)槠浞悬c(diǎn)溫度-由在脫氣塔6和連接它的再循環(huán)管道50中下降的內(nèi)壓決定-只位于大約50°C。 如上面所示，這也就是反應(yīng)堆冷卻劑R流入再循環(huán)管道50的溫度。制冷劑K在熱交換器52 中經(jīng)冷凝被液化。這就是說(shuō)，涉及制冷劑K的熱交換器52在它的主級(jí)側(cè)是冷凝器，而涉及反應(yīng)堆冷卻劑R的熱交換器52在它的次級(jí)側(cè)是一個(gè)蒸發(fā)器(冷卻劑蒸發(fā)器)。在它放熱后在冷卻劑蒸發(fā)器54的熱交換器52中的液態(tài)制冷劑K在流過(guò)膨脹閥66時(shí)被減壓并繼續(xù)被冷卻，以便上述循環(huán)此后能重新開(kāi)始。[0054]為了投入使用真空脫氣裝置2，冷卻水流量首先通過(guò)打開(kāi)相應(yīng)的閥門由脫汽冷凝器34和氣體冷卻器36制成。因此同時(shí)通過(guò)連接管道56，在熱泵循環(huán)58中的熱交換器60 也被核能中間冷卻水Z流過(guò)，由此熱源在熱泵循環(huán)58中是可供使用的。下一步中接通脫氣真空泵30，其典型地作為水環(huán)壓縮器實(shí)施，以及接通必要的供給和清除系統(tǒng)(環(huán)形液態(tài)入口和出口、冷水供給、排氣系統(tǒng)的洗氣流量)。在接通狀態(tài)，脫氣真空泵30與所屬的控制循環(huán)一起在脫氣塔6中自動(dòng)保持例如約O. 125bar的必要壓力，該控制循環(huán)作用于在至塔頂8 的氣體流入管道42中控制閥門40。真空泵裝置內(nèi)的內(nèi)部狀態(tài)，例如環(huán)液容器中的液面，也被自動(dòng)保持在必需值。[0055]作為下一步，在運(yùn)行中對(duì)塔池槽10和真空脫氣裝置2的冷卻劑蒸發(fā)器54進(jìn)行液面調(diào)節(jié)。此調(diào)節(jié)接通脫氣抽吸泵12，在脫氣裝置2的排出口打開(kāi)截流閥18并對(duì)同樣位于那里的調(diào)節(jié)閥借助調(diào)節(jié)器如此調(diào)節(jié)，以便在脫氣裝置2的冷卻劑蒸發(fā)器54中的管束 (Rohrbundel) 一直是注水的。通過(guò)開(kāi)啟容積控制系統(tǒng)入口閥門，含氣反應(yīng)堆冷卻劑R被引入脫氣塔6的塔頂8，而且同時(shí)接通熱泵裝置的壓縮機(jī)64。通過(guò)用熱泵循環(huán)58的壓縮機(jī) 64將制冷劑蒸汽壓縮至例如25bar的壓力，制冷劑的溫度被如此提高，以致它的大部分的熱被傳至在冷卻劑蒸發(fā)器54中存在于熱交換器52另一側(cè)的反應(yīng)堆冷卻劑，由此這些冷卻劑被蒸發(fā)并作為脫汽被用在脫氣塔6中。在塔池槽10和冷卻劑蒸發(fā)器54之間反應(yīng)堆冷卻劑R的循環(huán)優(yōu)選以自然循環(huán)進(jìn)行，其由在冷卻劑蒸發(fā)器54中所生成的蒸汽部分所驅(qū)動(dòng)。[0056]還在承受高壓的制冷劑K冷凝在冷卻劑蒸發(fā)器54的熱泵側(cè)上。它然后流至膨脹閥66，在那里它被降壓至相對(duì)的低壓，并在此如此冷卻，以致它在熱泵循環(huán)58的熱交換器 60中能將來(lái)自于在另一側(cè)流動(dòng)的核能中間冷卻水的熱吸收。在此熱吸收中制冷劑K蒸發(fā)并且然后由壓縮機(jī)64重新抽吸。熱泵設(shè)備的制冷劑循環(huán)是密封閉合循環(huán)，其在運(yùn)行期間制冷劑K既不被抽出也不被添入。熱泵裝置的功率調(diào)控一方面通過(guò)在壓縮機(jī)64的進(jìn)氣支管中相應(yīng)的節(jié)流裝置、而另一方面通過(guò)取決于在冷卻劑蒸發(fā)器54中制冷劑液面的膨脹閥66的控制來(lái)進(jìn)行。[0057]在脫氣裝置2的冷卻劑蒸發(fā)器54中，由所述的熱輸入通過(guò)熱泵循環(huán)58的熱交換器60將處于沸騰狀態(tài)的反應(yīng)堆冷卻劑以一定的速率蒸發(fā)，其大約對(duì)應(yīng)于在塔頂8流入的含氣反應(yīng)堆冷卻劑R的物質(zhì)流的5%。脫汽D在脫氣塔6內(nèi)從下向上升起，并且在通過(guò)每個(gè)依次放置的泡罩(Glocken)時(shí)同滴下的液體冷卻劑R強(qiáng)烈接觸，因此氣體-如上已所說(shuō)明了-被從冷卻劑中吸抽出。蒸汽D與從反應(yīng)堆冷卻劑R所排出的不可冷凝氣體相混合，從塔頂8轉(zhuǎn)入脫氣裝置2的脫汽冷凝器34。在那里，蒸汽D中所含有的蒸發(fā)熱被傳遞給核能中間冷卻水Z，因此蒸汽D大部分冷凝。冷凝物通過(guò)重力經(jīng)冷凝物管道38被引回到塔頂8， 同時(shí)蒸汽的小部分的、沒(méi)冷凝的蒸汽和不可冷凝氣體氣流被繼續(xù)引至后接的氣體冷卻器36 中。在那里同樣地通過(guò)對(duì)核能中間冷卻水放熱進(jìn)行下一冷凝步驟，其中蒸汽D的殘余部分利用稍過(guò)冷冷卻被冷凝，并且接著與蒸汽/氣體混合物相反向流動(dòng)通過(guò)重力引回到脫汽冷凝器34并從那里引回到脫氣塔6的塔頂8。不可冷凝氣體以對(duì)應(yīng)于過(guò)程溫度的剩余濕度由脫氣真空泵30所吸取，壓縮并引至核電站裝置排氣系統(tǒng)(未示出)。[0058]對(duì)應(yīng)于塔頂8的含氣反應(yīng)堆冷卻劑R輸入流，脫氣的冷卻劑R流入到塔池槽10。 脫氣的冷卻劑R由脫氣抽吸泵30從位于負(fù)壓的塔池槽10輸送入容積控制系統(tǒng)收集器，其通過(guò)容積平衡容器(在此未示出)維持例如3到4bar的壓力。在反應(yīng)堆冷循環(huán)中其他的輸送利用容積控制系統(tǒng)的高壓輸送泵進(jìn)行。[0059]在圖2中所示的脫氣裝置2與在圖I中所示的區(qū)別在于脫汽冷凝器34的熱交換器44和氣體冷卻器36的熱交換器46在次級(jí)側(cè)直接接入包括冷卻劑蒸發(fā)器54的熱泵循環(huán)58中。由圖I已知的連接管道56和熱交換器60在該變化方案中被取消了。在該變化方案中脫氣裝置2的脫汽冷凝器34的熱直接通過(guò)制冷劑K的蒸發(fā)在連接的熱泵循環(huán)58中被排出。因此，利用核能中間冷卻水Z的脫氣裝置2的供給的實(shí)施基本上小于在圖I中所示的第一種變化方案，因?yàn)楹四苤虚g冷卻水Z對(duì)于從脫汽冷凝器34至熱泵裝置的熱傳送是不必要的，而只是還用于相對(duì)小的熱功率的排出，該熱功率對(duì)應(yīng)于由壓縮機(jī)熱泵64帶入循環(huán)58的壓縮功率。為此目的，通過(guò)中間冷卻水Z冷卻的過(guò)剩冷凝器 70 (UberschusswSrmetauscher)的過(guò)剩熱交換器68在制冷劑側(cè)接入與冷卻劑蒸發(fā)器54并聯(lián)流過(guò)的在壓縮機(jī)熱泵64和膨脹閥66之間設(shè)置的蒸發(fā)器旁路管道72。流經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器旁路管道72的物料流通過(guò)控制閥74是可調(diào)節(jié)的。[0060]對(duì)于核能中間冷卻水Z的連接的過(guò)程，對(duì)于真空泵30的進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程，在塔池槽10中的液位控制的過(guò)程，和對(duì)于含氣反應(yīng)堆冷卻劑R的輸入的過(guò)程與它們?cè)趫DI中所示的和已進(jìn)一步在上面說(shuō)明的第一種變化方案相對(duì)應(yīng)的。當(dāng)接通熱泵64時(shí)，功率必須相對(duì)慢地被提高，并且注意在真空脫氣裝置2的脫汽冷凝器34上不要太快地抽吸熱，并且不希望進(jìn)行太強(qiáng)烈的過(guò)冷冷卻。一旦熱泵裝置達(dá)到了額定功率，穩(wěn)定的功率運(yùn)行單獨(dú)借助控制循環(huán)被保持。[0061]在圖2中所示的實(shí)施例通過(guò)這樣得出特別有利的在參與的熱交換器44、52中的關(guān)系在各自的兩側(cè)上各自的介質(zhì)要么蒸發(fā)或冷凝。在脫氣裝置2的冷卻劑蒸發(fā)器54中制冷劑K在熱泵側(cè)冷凝，而反應(yīng)堆冷卻劑R在真空脫氣側(cè)蒸發(fā)。在脫汽冷凝器34的熱交換器44 中制冷劑K在熱泵側(cè)蒸發(fā)，而反應(yīng)堆冷卻劑R在真空脫氣側(cè)冷凝。這種關(guān)系導(dǎo)致了，各自在整個(gè)熱交換器面上具有恒定的溫差，因此該溫差相對(duì)高地被選擇，沒(méi)有過(guò)多有能量損失地調(diào)節(jié)。這允許，必要的熱交換面保持小。[0062]在圖2中示出的變化方案進(jìn)一步有利的是該事實(shí)，在熱源側(cè)和在熱泵循環(huán)58中的熱沉(WSrmepumpenkreis)之間只存在相對(duì)低的溫差。在液化和蒸發(fā)之間制冷劑K的溫差就能保持小，因?yàn)樵摐夭畋仨殕为?dú)地覆蓋通過(guò)熱交換面用于傳遞熱的必要的溫差。對(duì)于熱泵64的壓縮機(jī)，這意味著低的壓力關(guān)系，并且在熱泵循環(huán)58中總計(jì)要導(dǎo)致高的功率系數(shù)ε (Leistungszahl)，該功率系數(shù)表示了加熱功率與輸入的驅(qū)動(dòng)功率之間的關(guān)系。在真空脫氣裝置2中反應(yīng)堆冷卻劑在50°C蒸發(fā)；當(dāng)具有例如65°C至70°C的溫度的制冷劑蒸汽流入冷卻劑蒸發(fā)器54時(shí)，就足夠了。在這樣的過(guò)程參數(shù)中已描述過(guò)的制冷劑R134a沒(méi)有問(wèn)題地被應(yīng)用，對(duì)于應(yīng)用在核電站控制區(qū)從安全技術(shù)的視角，該制冷劑具有特別的優(yōu)點(diǎn)，比如例如化學(xué)穩(wěn)定性、不含氯性、微毒性和不可燃性。[0063]當(dāng)脫氣過(guò)程在上面所述的低壓條件下在約50°C的沸點(diǎn)溫度下運(yùn)行時(shí)，那么根據(jù)兩個(gè)在圖I和圖2中所示的變化方案的方法時(shí)特別有效的，因?yàn)橛糜陬A(yù)熱輸入的反應(yīng)堆冷卻劑R的功率是不必要的，并且總計(jì)用于脫氣過(guò)程轉(zhuǎn)換的熱功率是最低的。與此相應(yīng)地，在此條件下設(shè)備的支出也是最小的。[0064]參考標(biāo)記列表[0065]2脫氣裝置4冷卻劑輸入管道[0066]6脫氣塔8塔頂[0067]10塔池槽12脫氣抽吸泵[0068]14塔底16冷卻劑流出管道[0069]18出口閥門20節(jié)流閥[0070]22泵旁路管道24排出管道[0071]26脫氣旁路管道28分配閥[0072]30脫氣真空泵32氣體和蒸汽排出管道[0073]34脫汽(Stripdampf)冷凝器[0074]36氣體冷卻器38冷凝物管道[0075]40控制閥42氣體輸入管道[0076]44熱交換器(脫汽冷凝器)[0077]46熱交換器(氣體冷卻器)[0078]48冷卻劑管道[0079]50再循環(huán)-局部循環(huán)管道[0080]52熱交換器(冷卻劑蒸發(fā)器)[0081]54冷卻劑蒸發(fā)器56連接管道[0082]58熱泵循環(huán)60熱交換器(熱泵循環(huán))[0083]62管道64壓縮機(jī)熱泵[0084]66彭脹閥68過(guò)剩熱交換器[0085]70過(guò)剩冷凝器72蒸發(fā)器旁路管道[0086]74控制閥D脫氣[0087]E排水G廢氣[0088]K制冷劑L通風(fēng)[0089]N氮?dú)夤┙oP采樣[0090]W去離子水Z中間冷卻水1
權(quán)利要求
1.一種核技術(shù)裝置，具有壓水反應(yīng)堆和用于反應(yīng)堆冷卻劑(R)的脫氣裝置(2)，所述脫氣裝置包括可由所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)流過(guò)的脫氣塔(6);具有第一熱交換器(52)的冷卻劑蒸發(fā)器(54);和具有第二熱交換器(44)的脫汽冷凝器(34)，其中所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在次級(jí)側(cè)由所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流流過(guò)，和其中所述脫汽冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)在主級(jí)側(cè)接入連接到所述脫氣塔(6)上的蒸汽和氣體排出管道(32)， 其特征在于 所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在主級(jí)側(cè)接入到熱泵循環(huán)(58)中，所述熱泵循環(huán)涉及到在裝置運(yùn)行中調(diào)節(jié)的熱流而這樣地耦合到所述脫汽冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)上，從而使在所述脫汽冷凝中所釋放的熱量至少部分地傳遞到流過(guò)所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)上并在此引起所述反應(yīng)堆冷卻劑的蒸發(fā)，其中，屬于所述脫汽冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)的次級(jí)側(cè)的出口通過(guò)連接管道(56)與在次級(jí)側(cè)接入所述熱泵循環(huán)(58)的第三熱交換器(60)的主級(jí)側(cè)的入口相連接，并且其中所述連接管道(56)構(gòu)成了所配屬的核技術(shù)裝置的核能中間冷卻循環(huán)的部段。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的核技術(shù)裝置，其特征在于所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在次級(jí)側(cè)接入再循環(huán)管道(50)，所述再循環(huán)管道以兩個(gè)端部連接到所述脫氣塔(6)上且由脫氣的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流流過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的核技術(shù)裝置，其特征在于氣體冷卻器(36)，該氣體冷卻器在冷卻劑方面與所述脫汽冷凝器(34)并聯(lián)且在蒸汽方面和氣體方面串接在該脫汽冷凝器之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I到3中任一項(xiàng)所述的核技術(shù)裝置，其特征在于接入所述氣體和蒸汽排出管道(32)的真空泵(30)，所述真空泵的抽吸功率設(shè)計(jì)為用于在所述脫氣塔(6)的內(nèi)部中存在的小于O. 5bar的工作壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的核技術(shù)裝置，其特征在于所述真空泵的抽吸功率設(shè)計(jì)為用于在所述脫氣塔(6)的內(nèi)部中存在的小于O. 2bar的工作壓力。
6.一種核技術(shù)裝置，具有壓水反應(yīng)堆和用于反應(yīng)堆冷卻劑(R)的脫氣裝置(2)，所述脫氣裝置包括可由所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)流過(guò)的脫氣塔(6);具有第一熱交換器(52)的冷卻劑蒸發(fā)器(54);和具有第二熱交換器(44)的脫汽冷凝器(34)，其中所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在次級(jí)側(cè)由所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流流過(guò)，和其中所述脫汽冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)在主級(jí)側(cè)接入連接到所述脫氣塔(6)上的蒸汽和氣體排出管道(32)， 其特征在于 所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在主級(jí)側(cè)接入到熱泵循環(huán)(58)中，所述熱泵循環(huán)涉及到在裝置運(yùn)行中調(diào)節(jié)的熱流而這樣地耦合到所述脫汽冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)上，從而使在所述脫汽冷凝中所釋放的熱量至少部分地傳遞到流過(guò)所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)上并在此引起所述反應(yīng)堆冷卻劑的蒸發(fā)，其中所述脫氣冷凝器(34)的所述第二熱交換器(44)在次級(jí)側(cè)直接接入所述熱泵循環(huán)(58)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的核技術(shù)裝置，其特征在于所述熱泵循環(huán)(58)具有通至所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)的可調(diào)節(jié)的旁路管道(72)，在次級(jí)側(cè)接入核能中間冷卻循環(huán)的過(guò)剩冷凝器(70)的過(guò)剩熱交換器(68)在主級(jí)側(cè)接入所述可調(diào)節(jié)的旁路管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的核技術(shù)裝置，其特征在于所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述第一熱交換器(52)在次級(jí)側(cè)接入再循環(huán)管道(50)，所述再循環(huán)管道以兩個(gè)端部連接到所述脫氣塔(6)上且由脫氣的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流流過(guò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的核技術(shù)裝置，其特征在于氣體冷卻器(36)，該氣體冷卻器在冷卻劑方面與所述脫汽冷凝器(34)并聯(lián)且在蒸汽方面和氣體方面串接在該脫汽冷凝器之后。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的核技術(shù)裝置，其特征在于氣體冷卻器(36)，該氣體冷卻器在冷卻劑方面與所述脫汽冷凝器(34)并聯(lián)且在蒸汽方面和氣體方面串接在該脫汽冷凝器之后。
11.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的核技術(shù)裝置，其特征在于接入所述氣體和蒸汽排出管道(32)的真空泵(30)，所述真空泵的抽吸功率設(shè)計(jì)為用于在所述脫氣塔(6)的內(nèi)部中存在的小于O. 5bar的工作壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的核技術(shù)裝置，其特征在于所述真空泵的抽吸功率設(shè)計(jì)為用于在所述脫氣塔(6)的內(nèi)部中存在的小于O. 2bar的工作壓力。
13.一種核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法，所述核技術(shù)裝置具有壓水反應(yīng)堆和具有用于反應(yīng)堆冷卻劑(R)的脫氣裝置(2)，該脫氣裝置包括脫氣塔(6)、冷卻劑蒸發(fā)器(54)和脫汽冷凝器(34)，其中在脫汽(D)冷凝的情況下在所述脫汽冷凝器(34)中釋放的冷凝熱被帶入熱泵循環(huán)(58)且緊接著至少部分地傳遞到流過(guò)所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流上，在此所述反應(yīng)堆冷卻劑蒸發(fā)，其中在所述脫汽冷凝器(34)中釋放的冷凝熱首先被傳遞到在核能中間冷卻循環(huán)中引導(dǎo)的流動(dòng)介質(zhì)上，且從所述流動(dòng)介質(zhì)隨后通過(guò)第三熱交換器(60)被傳遞到在所述熱泵循環(huán)(58)中引導(dǎo)的制冷劑(K)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的運(yùn)行方法，其特征在于所述流動(dòng)介質(zhì)為中間冷卻水(Z)。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13或14所述的方法，其特征在于應(yīng)用氟化的碳?xì)浠衔铩?br>16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于所述氟化的碳?xì)浠衔锸?，1，1，2_四氟乙烷作為制冷劑(K)。
17.根據(jù)權(quán)利要求
13或14所述的方法，其特征在于這樣來(lái)調(diào)節(jié)在所述脫氣塔(6)內(nèi)部的工作壓力，從而使所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的沸點(diǎn)溫度在那里處于從40°C到60°C的范圍中。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于這樣來(lái)調(diào)節(jié)在所述脫氣塔(6)內(nèi)部的工作壓力，從而使所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的沸點(diǎn)溫度在那里處于從40°C到60°C的范圍中。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的方法，其特征在于使所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)所述沸點(diǎn)溫度在那里在大約50°C。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的方法，其特征在于為了調(diào)節(jié)壓力而通過(guò)氣體輸入管道(42)把氣體從所述核技術(shù)裝置的排氣系統(tǒng)導(dǎo)入所述脫氣塔(6)。
21.根據(jù)權(quán)利要求
13或14所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至60°C到80°C。
22.根據(jù)權(quán)利要求
20所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至60°C到80°C。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至大約70°C。
24.一種核技術(shù)裝置的運(yùn)行方法，所述核技術(shù)裝置具有壓水反應(yīng)堆和具有用于反應(yīng)堆冷卻劑(R)的脫氣裝置(2)，該脫氣裝置包括脫氣塔(6)、冷卻劑蒸發(fā)器(54)和脫汽冷凝器(34)，其中在脫汽(D)冷凝的情況下在所述脫汽冷凝器(34)中釋放的冷凝熱被帶入熱泵循環(huán)(58)且緊接著至少部分地傳遞到流過(guò)所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流上，在此所述反應(yīng)堆冷卻劑蒸發(fā)，其中在所述脫汽冷凝器(34)中釋放的冷凝熱被直接傳遞到在所述熱泵循環(huán)(58)中引導(dǎo)的制冷劑(K)上。
25.根據(jù)權(quán)利要求
24所述的方法，其特征在于應(yīng)用氟化的碳?xì)浠衔铩?br>26.根據(jù)權(quán)利要求
25所述的方法，其特征在于所述氟化的碳?xì)浠衔锸?，1，1，2_四氟乙烷作為制冷劑(K)。
27.根據(jù)權(quán)利要求
24到26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于這樣來(lái)調(diào)節(jié)在所述脫氣塔(6)內(nèi)部的工作壓力，從而使所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)的沸點(diǎn)溫度在那里處于從40°C到60°C的范圍中。
28.根據(jù)權(quán)利要求
27所述的方法，其特征在于使所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)所述沸點(diǎn)溫度在那里在大約50°C。
29.根據(jù)權(quán)利要求
28所述的方法，其特征在于為了調(diào)節(jié)壓力而通過(guò)氣體輸入管道(42)把氣體從所述核技術(shù)裝置的排氣系統(tǒng)導(dǎo)入所述脫氣塔(6)。
30.根據(jù)權(quán)利要求
24到26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至60°C到80。。。
31.根據(jù)權(quán)利要求
29所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至60°C到80°C。
32.根據(jù)權(quán)利要求
31所述的方法，其特征在于在所述熱泵循環(huán)(58)中所述制冷劑(K)的溫度在進(jìn)入所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)之前由壓縮泵(64)提高至大約70°C。
專利摘要
一種用于反應(yīng)堆冷卻劑(R)的脫氣裝置(2)，其具有耦合在壓水反應(yīng)堆的主冷卻循環(huán)上的、由反應(yīng)堆冷卻劑(R)流過(guò)的脫氣塔(6)。該脫氣裝置(2)進(jìn)一步包括具有第一熱交換器(52)的冷卻劑蒸發(fā)器(54)和具有第二熱交換器(44)的脫汽冷凝器(34)，其中冷卻劑蒸發(fā)器(54)的熱交換器(52)在次級(jí)側(cè)由反應(yīng)堆冷卻劑(R)的分流流過(guò)，和其中脫汽冷凝器(34)的熱交換器(44)在初級(jí)側(cè)接入連接到脫氣塔(6)上的蒸汽和氣體排出管道(32)。脫氣裝置(2)應(yīng)當(dāng)這樣來(lái)提供，既在盡可能保持簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中并且考慮有關(guān)的安全規(guī)定的情況下使得對(duì)在反應(yīng)堆冷卻劑(R)中溶解的不可冷凝的氣體的一個(gè)特別有效的和同時(shí)能量高效的分離是可能的，其中配屬的核能中間冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)載還盡可能地保持低。為此根據(jù)本發(fā)明這樣設(shè)計(jì)冷卻劑蒸發(fā)器(54)的熱交換器(52)在主級(jí)側(cè)接入熱泵循環(huán)(58)，熱泵循環(huán)涉及到在裝置運(yùn)行中調(diào)節(jié)的熱流而這樣地耦合到所述脫汽冷凝器(34)的所述熱交換器(44)上，從而使在所述脫汽冷凝中所釋放的熱量至少部分地傳遞到流過(guò)所述冷卻劑蒸發(fā)器(54)的所述反應(yīng)堆冷卻劑(R)上并在此引起所述反應(yīng)堆冷卻劑的蒸發(fā)。
文檔編號(hào)G21C19/307GKCN101542633 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200780043609
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2007年10月29日
發(fā)明者曼弗雷德·邁因特科爾 申請(qǐng)人:阿雷瓦核能有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),