La présente invention concerne une centrale thermique, avec circuit d'un agent moteur utilisant la chaleur qui se dégage d'un réacteur atomique.
Dans l'état actuel de la technique, l'énergie libérée dans un réacteur atomique n'est utilisable qu'indirectement, par l'intermédiaire d'un circuit thermique, d'ans lequel la chaleur dégagée par le réacteur est transmise directement ou par l'intermédiaire d'un agent thermique auxiliaire à l'agent moteur d'une installation thermique. Comme les frais d'installation d'un réacteur atomique, comparés par exemple à une chaudière à vapeur chauffée par un combustible, sont très élevés tandis que le coût de la matière fissible nécessaire pour la production d'une certaine quantité d'énergie est plutôt faible, l'emploi de centrales fonctionnant à l'énergie atomique se justifiera économiquement s'il est possible de les faire fonctionner à pleine charge toute l'année.
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économique même dans le cas où des marches à charge partielle sont fréquentes, dans le circuit d'une centrale thermique du type décrit ci-dessus, selon l'invention,
il est prévu d'adjoindre à l'échangeur de chaleur qui transmet. à l'agent moteur la chaleur provenant du réacteur atomique, un réchauffeur complémentaire de l'agent moteur* brûlant un combustible et branché, au moins partiellement, en parallèle avec l'échangeur.. Ce réchauffeur est destiné à couvrir les pointes de charge;de l'installation.
Une telle centrale permet d'utiliser uniformément l'énergie libérée dans le réacteur atomique. Les pointes'
de charge qui n'interviennent que pendant une partie
de la durée totale de fonctionnement sont par contre couvertes par le réchauffeur fonctionnant au combustible, qui peut être construit sans grands frais.
Dans les figures 1 et 2 du dessin on a représenté de manière simplifiée deux exemples d'exécution de l'objet
de l'invention.
Selon la fig. 1, la chaleur dégagée par le
réacteur atomique 1 est transmise un agent thermique auxiliaire, gazeux ou liquide, qui décrit un circuit
fermé traversant un échangeur de chaleur 2. La circulation de l'agent thermique auxiliaire est assurée par une pompe 3, qui le conduit au réacteur atomique 1, par.. une tuyauterie 4. A sa sortie du réacteur, l'agent thermique auxiliaire
est amenée par,une tuyauterie 5, à un tube distributeur 6, placé à l'intérieur de l'échangeur de chaleur 2 et duquel partent des tubes 7. Ces derniers débouchent ensuite dans un collecteur 8, relié par une tuyauterie 9 à l'aspiration de la pompe 3.
L'échangeur de chaleur 2 sert de générateur de vapeur. La chaleur libérée dans le réacteur atomique est transmise par l'agent thermique auxiliaire à l'eau contenue dans l'échangeur thermique et entourant les tubes 7, et qui s'évapore. La vapeur saturée ainsi produite est conduite par une tuyauterie 10 à un surchauffeur 11,
chauffé par un combustible, et de là une tuyauterie 12
la conduit à une turbine 13, dans laquelle elle se détend
en fournissant du travail. La turbine 13 entraîne un générateur de courant électrique 14.
La vapeur d'échappement s'en va par une tuyauterie 15 dans un condenseur 16. Le condensat est extrait par une\ pompe 17 et traverse deux réchauffeurs 18 et.19, chauffés par de la vapeur de soutirage prélevée sur la turbine 13, par les tuyauteries 20 et 21. 22 et 23 désignent les tuyauteries de retour du condensat se formant dans les réchauffeurs 18 et 19. La totalité du condensât est réintroduite comme eau d'alimentation dans l'échangeur de chaleur 2. A la sortie du réchauffeur 19, une pompe 24 envoie le condensat, à l'aide de la tuyauterie 25, d'abord dans un réchauffeur d'eau d'alimentation 26 chauffé par
les fumées, et ensuite, à l'aide de la tuyauterie 27,
à l'échangeur 2. Le circuit de l'agent moteur'de l'installation de puissance thermique est ainsi fermé. Le
débit de l'agent moteur circulant de la sorte est prévu
pour la production d'une puissance constante destinée à couvrir une charge de base.
Pour couvrir les pointes de charge, il a, par contre, été prévu un deuxième générateur de vapeur 28.
Ce dernier est branché dans le circuit de l'agent moteur, en parallèle avec l'échangeur de chaleur 2. Sur la tuyauterie d'eau d'alimentation 27, en un point 29, est branchée une tuyauterie 30 conduisant une partie de l'eau d'alimentation au collecteur inférieur 31 du générateur de vapeur 28. Ce collecteur est relié par des tubes bouilleurs 32 à un collecteur supérieur 33. Le générateur de vapeur 28 est chauffé par un combustible amené par une tuyauterie 34. La vapeur produite est conduite, par des tuyauteries 35, à un collecteur 36, et de là, parune tuyauterie 37, à un embranchement 38 de la tuyauterie
10, dans laquelle elle se mélange à la vapeur produite dans l'échangeur de chaleur 2.
Le générateur de vapeur 28 forme, avec le surchauffeur 11 et le réchauffeur d'eau d'alimentation 26, un réchauffeur chauffé par un combustible. Les gaz chauds produits par la combustion du combustible amené par la tuyauterie 34 lèchent d'abord les tubes bouilleurs 32
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d'alimentation 26, pour s'échapper enfin par une cheminée 39. Dans le but de régler séparément la température de
1 surchauffe de la vapeur, il a été placé en amont du surchauffeur 11 un brûleur supplémentaire, alimenté, en combustible par une tuyauterie 40. Dans le surchauffeur 11, disposé en aval du générateur de.vapeur 28, la totalité du débit de l'agent moteur provenant de l'échangeur de chaleur 2 et du générateur de vapeur 28 est réchauffée et surchauffée, respectivement.
Dans l'installation représentée fig. 2, les mêmes pièces sont désignées par les mêmes chiffres de référence que dans la fig. 1. Cette installation se distingue
cependant de celle selon la fig. 1 par le fait que la vapeur saturée sortant de l'échangeur de chaleur 2 est conduite directement à la turbine 13 par une tuyauterie 41.
La vapeur saturée sortant du collecteur 36 du générateur de vapeur 28 disposé en parallèle avec l'échangeur de chaleur 2 est, seule, conduite au surchauffeur 11, par une tuyauterie 42. Le générateur de vapeur 28 est prévu pour fonctionner à une pression plus élevée que l'échangeur de chaleur 2. C'est pourquoi, dans la tuyauterie 27 branchée' sur la tuyauterie d'eau d'alimentation 30, une pompe 43 a été ajoutée. La vapeur qui traverse le surchauffeur 11 est à une pression et une température plus élevées que la vapeur sortant de l'échangeur de chaleur 2. En conséquence, cette vapeur est dirigée, par une tuyauterie 44, sur une turbine d'amont 45,
avant d'être mélangée à la vapeur sortant de l'échangeur 2. Dans cette turbine d'amont, la vapeur est détendue jusqu'à la pression de la vapeur sortant de l'échangeur 2, en produisant du travail. Elle.est ensuite ramenée,
par une tuyauterie 46, à l'embranchement 47 de la tuyauterie 41. La turbine 45 fournit de l'énergie à un générateur de courant électrique 48..
Dans cette installation, l'échangeur de chaleur 2 est donc branché en parallèle, non seulement avec le générateur de vapeur 28, mais.encore avec la machine motrice, c'est-à-dire la turbine 45, dans laquelle l'agent moteur, réchauffé dans le réchauffeur 28, 11, fournit du travail en se détendant partiellement avant d'être mélangé à l'agent moteur sortant de l'échangeur
de chaleur.
Les exemples d'exécution décrits concernent des
.centrales à vapeur, c'est-à-dire des centrales dans lesquelles l'agent moteur décrit un circuit fermé en changeant d'état physique. Cependant l'idée de l'invention peut évidemment être appliquée également à des centrales dans lesquelles l'agent moteur décrit la totalité du cycle en conservant l'état gazeux.
Revendications:-
1. Centrale thermique comportant un agent moteur circulant
en circuit fermé pour l'utilisation de la chaleur dégagée dans un réacteur atomique, caractérisée en ce que le circuit de l'agent moteur, en plus d'un échangeur de chaleur transmettant à l'agent moteur la chaleur
libérée dans le réacteur, comporte un réchauffeur complémentaire de l'agent moteur, chauffé par un combustible et destiné à couvrir les pointes de charge, ledit réchauffeur étant, au moins partiellement, branché en_ parallèle avec 1!échangeur.
The present invention relates to a thermal power station, with a circuit of a driving agent using the heat which is given off from an atomic reactor.
In the current state of the art, the energy released in an atomic reactor can only be used indirectly, via a thermal circuit, in which the heat released by the reactor is transmitted directly or by the intermediary of a thermal agent auxiliary to the driving agent of a thermal installation. As the installation costs of an atomic reactor, compared for example to a steam boiler heated by fuel, are very high while the cost of the fissile material necessary for the production of a certain quantity of energy is rather low, the use of nuclear power plants will be economically justified if they can be operated at full load all year round.
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economical even in the case where partial load steps are frequent, in the circuit of a thermal power station of the type described above, according to the invention,
it is planned to add to the heat exchanger which transmits. to the motive agent the heat coming from the atomic reactor, a heater complementary to the motive agent * burning a fuel and connected, at least partially, in parallel with the exchanger. This heater is intended to cover the peak loads; of the installation.
Such a plant allows the energy released in the atomic reactor to be used uniformly. Peaks'
load which only intervene during a part
of the total running time, on the other hand, is covered by the fuel-fired heater, which can be built without great expense.
In Figures 1 and 2 of the drawing two examples of execution of the object have been shown in a simplified manner
of the invention.
According to fig. 1, the heat released by the
atomic reactor 1 is transmitted an auxiliary thermal agent, gaseous or liquid, which describes a circuit
closed passing through a heat exchanger 2. The circulation of the auxiliary thermal agent is ensured by a pump 3, which leads it to the atomic reactor 1, by .. a pipe 4. On leaving the reactor, the auxiliary thermal agent
is brought by, a pipe 5, to a distributor tube 6, placed inside the heat exchanger 2 and from which the tubes 7 start. The latter then open into a manifold 8, connected by a pipe 9 to the pump suction 3.
The heat exchanger 2 serves as a steam generator. The heat released in the atomic reactor is transmitted by the auxiliary thermal agent to the water contained in the heat exchanger and surrounding the tubes 7, and which evaporates. The saturated steam thus produced is conducted through a pipe 10 to a superheater 11,
heated by fuel, and from there a pipe 12
leads it to a turbine 13, in which it expands
by providing work. The turbine 13 drives an electric current generator 14.
The exhaust steam goes through a pipe 15 into a condenser 16. The condensate is extracted by a pump 17 and passes through two heaters 18 and 19, heated by the withdrawal steam taken from the turbine 13, by the pipes 20 and 21. 22 and 23 designate the return pipes of the condensate forming in the heaters 18 and 19. All the condensate is reintroduced as feed water in the heat exchanger 2. At the outlet of the heater 19 , a pump 24 sends the condensate, by means of the piping 25, first into a feed water heater 26 heated by
the fumes, and then, using pipe 27,
to the exchanger 2. The motor agent circuit of the thermal power installation is thus closed. The
flow rate of the motive agent circulating in this way is expected
for the production of a constant power intended to cover a base load.
To cover the peak loads, on the other hand, a second steam generator 28 has been provided.
The latter is connected in the motor medium circuit, in parallel with the heat exchanger 2. On the supply water pipe 27, at a point 29, is connected a pipe 30 leading part of the. feed water to the lower manifold 31 of the steam generator 28. This manifold is connected by boiling tubes 32 to an upper manifold 33. The steam generator 28 is heated by a fuel supplied by a pipe 34. The produced steam is conducted , by pipes 35, to a manifold 36, and from there, by a pipe 37, to a branch 38 of the pipe
10, in which it mixes with the steam produced in the heat exchanger 2.
The steam generator 28 forms, together with the superheater 11 and the feed water heater 26, a heater heated by a fuel. The hot gases produced by the combustion of the fuel supplied by the pipe 34 first lick the boilers 32
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supply 26, to escape finally through a chimney 39. In order to separately regulate the temperature of
1 overheating of the steam, it was placed upstream of the superheater 11 an additional burner, supplied with fuel by a pipe 40. In the superheater 11, disposed downstream of the steam generator 28, the entire flow of the motive medium from heat exchanger 2 and steam generator 28 is reheated and superheated, respectively.
In the installation shown in fig. 2, the same parts are designated by the same reference numerals as in fig. 1. This installation stands out
however of that according to fig. 1 in that the saturated steam leaving the heat exchanger 2 is conducted directly to the turbine 13 by a pipe 41.
The saturated steam leaving the manifold 36 of the steam generator 28 arranged in parallel with the heat exchanger 2 is, alone, conducted to the superheater 11, by a pipe 42. The steam generator 28 is designed to operate at a higher pressure than the heat exchanger 2. This is why, in the pipe 27 connected to the supply water pipe 30, a pump 43 has been added. The steam which passes through the superheater 11 is at a higher pressure and temperature than the steam leaving the heat exchanger 2. Consequently, this steam is directed, by a pipe 44, on an upstream turbine 45,
before being mixed with the steam leaving the exchanger 2. In this upstream turbine, the steam is expanded to the pressure of the steam leaving the exchanger 2, producing work. She is then brought back,
by a pipe 46, at the branch 47 of the pipe 41. The turbine 45 supplies energy to an electric current generator 48 ..
In this installation, the heat exchanger 2 is therefore connected in parallel, not only with the steam generator 28, but also with the driving machine, that is to say the turbine 45, in which the driving agent , heated in the heater 28, 11, provides work by partially relaxing before being mixed with the motive agent leaving the exchanger
heat.
The examples of execution described relate to
. steam power stations, that is to say power stations in which the driving agent describes a closed circuit by changing physical state. However, the idea of the invention can obviously also be applied to power plants in which the driving agent describes the entire cycle while maintaining the gaseous state.
Claims: -
1. Thermal power plant comprising a circulating motor agent
in closed circuit for the use of the heat released in an atomic reactor, characterized in that the motor medium circuit, in addition to a heat exchanger transmitting heat to the motor medium
released in the reactor, comprises a heater complementary to the motive medium, heated by a fuel and intended to cover the load peaks, said heater being, at least partially, connected in parallel with the exchanger.