Wärmetauscher

The Wärmetauscher ist ein Gebäude, das reactor-Wärme in Dampf mit 500°C für Dampfturbine umwandelt. Es verbraucht 10 MW Wärme und erzeugt Dampf mit einer Rate von etwa 103 Dampf pro Sekunde, wodurch es das zentrale Bindeglied zwischen nuklearer Wärme und der Erzeugung elektrischer Energie ist.

Praktisch gesehen nimmt ein Wärmetauscher Wasser auf und verwandelt es in sehr heißen Dampf, wobei die Flüssigkeit von der normalen Eingangstemperatur von 15°C auf eine Ausgangstemperatur von 500°C erhöht wird. Da Dampfturbine 60 Dampf pro Sekunde verbrauchen und bei Zufuhr von Dampf mit 500°C 5.82 MW erzeugen, kann ein Wärmetauscher bei voller Leistung etwas mehr als anderthalb Dampfturbine versorgen. Die Ausgabe des Wärmetauscher wird außerdem oft als Verbrauch von etwa 10.3 Wasser pro Sekunde ausgedrückt, da Dampf aus Wasser im Verhältnis von 10:1 erzeugt wird.

Eine nützliche Sichtweise auf den Wärmetauscher ist, dass er im Grunde ein Energie-zu-Dampf-Umwandler ist. Sein Wärmeverbrauch von 10 MW entspricht insgesamt einer Erwärmung des Arbeitsmediums um 50,000 unit-°C pro Sekunde. Verteilt über den gesamten Temperaturanstieg bis zu Dampf mit 500°C ergibt sich daraus die bekannte Produktionsrate von ungefähr 103 Dampf/s.

In einem nuklearen Kraftwerksaufbau werden Wärmetauscher normalerweise so platziert, dass sie Wärme direkt von Wärmerohr aufnehmen können, die mit der Wärme des Reactor verbunden sind. Ihre Aufgabe ist es, eine konstante Versorgung mit 500 °C Dampf für Dampfturbine aufrechtzuerhalten, die diesen Dampf dann in Strom umwandeln. Da die Leistung des Wärmetauschers durch seinen Wärmeverbrauch festgelegt wird, sind die Hauptengpässe in einem Dampfkraftblock meist die Wärmeversorgung, die Wasserversorgung und die Dampfverteilung und nicht der Wärmetauscher selbst.

Aus seinem Durchsatz ergeben sich einige praktische Punkte:

• Ein Wärmetauscher erzeugt genug Dampf für etwas mehr als 1.5 Dampfturbine.
• Die Ausgabe des Wärmetauscher basiert auf 500 °C Dampf; Dampf mit niedrigerer Temperatur würde nicht zu den oben verwendeten Werten der Dampfturbine passen.
• Da er 10 MW Wärme verbraucht, können mehrere Wärmetauscher in Reihe geschaltet werden, um die nukleare Stromerzeugung zu skalieren, solange genügend Wärme aus dem Reactor verfügbar ist.
• Sein Wasserbedarf ist im Vergleich zu seiner Dampfleistung gering und liegt bei etwa 10.3 Wasser/s pro Wärmetauscher.

Insgesamt ist der Wärmetauscher das zentrale thermische Umwandlungsgebäude bei der nuklearen Stromerzeugung, da er die Wärme des Reactor in den Hochtemperaturdampf umwandelt, den Dampfturbine benötigen.