Optimierung von Kernenergiekraftwerken

Die Wirtschaftlichkeit von Kernenergiekraftanlagen wird verbessert durch die Entwicklung fortschrittlicherer Reaktorsysteme, durch die Entwicklung besserer W erkstoffe, die die Ausnutzungsmoglichkeiten vorhandener Reaktorsysteme verbessern, und nicht zuletzt dadurch, daB man-bei gegebenem Reaktorsystem und gegebenen Werkstoffen-die beste Kombination der - fUr jedes System vorhandenen - unabhangigen EntwurfsgroBen auswahlt. Mit dieser letzten Aufgabe beschaftigt sich die vorliegende Schrift. Die meisten Reaktortypen haben zehn oder mehr unabhangige Verander­ liche - Abmessungen, Kiihl-und Arbeitsmittelgeschwindigkeiten, Tem­ peraturen usw. -,die willkiirlich in sehr weiten Grenzen variiert werden konnen, und dabei immer noch einen Reaktor und eine zugehorige Kraft­ anlage ergeben, die durchaus betriebsfahig ist. Aber nur eine Kombination dieser Entwurfsveranderlichen ergibt die Anlage mit den kleinsten Strom­ erzeugungskosten. Wollte man diese Kombination ermitteln, indem man fUr jede der zehn unabhangigen Veranderlichen etwa vier W erte vorgibt und dann alle Kombinationen durchrechnet, so waren 410 R::i 106 Entwiirfe auszufiihren und in bezug auf ihre Kosten zu vergleichen - eine praktisch undurch­ fiihrbare Aufgabe, selbst bei Zuhilfenahme von Rechenautomaten. Man muB also geeignetere Berechnungsmethoden zur Erreichung dieses Zieles anwenden. Die in dieser Schrift beschriebenen Methoden gestatten es einem einzelnen Konstrukteur - mit Unterstiitzung durch einen Phy­ siker - eine Optimierung der Hauptveranderlichen einer Kernenergie­ kraftanlage in einer verhaltnismaBig kurzen Zeit durchzufiihren, auch ohne Hilfe von Rechenautomaten. Die angegebenen Optimierungsverfahren sind allgemein auf alle Typen heterogener thermischer Reaktoren anwendbar; die Mehrzahl der Abbil­ dungen und das gebrachte Entwurfsbeispiel beziehen sich dagegen auf einen speziellen Typ, eine 250-MW-Kernenergiekraftanlage mit einem schwerwassermoderierten, gasgekiihlten Hochtemperaturreaktor.