Схемы генерации пара на АЭС

Схемы генерации пара на АЭС Одноконтурные АЭС Схемы В Нашей Стране на АЭС Широко используются Ядерные реакторы канального типа, в которых теплоносителем является вода, а замедлителем -. Графит. Такая конструкция была разработана в конце 40-х годов На отдельных этапах Развития отечественной ядерной энергетики концепция канального реактора была применена в Первой в мире АЭС, Сибирской, Белоярской, Билибинской, Ленинградской, Курской, Смоленской АЭС и др. Реализация в блоке большой единичной мощности и неплохая экономичности станций свидетельствуют о конкурентноспособности реакторов данного типа. Принципиальная схема энергоблока с реактором РБМК представлена ​​на рис. 1. Реактор РБМК является гетерогенным канальным реактором, активная зона которого имеет форму цилиндра. В вертикальные отверстия графитовой кладки активной зоны 1 установлены технологические каналы (ТК) и каналы системы управления и защиты (СУЗ). В нижнюю часть технологических каналов подается теплоноситель, который, поднимаясь вверх, подогревается до температуры кипения и затем частично испаряется. Пароводяная смесь по отводящим трубам из технологических каналов направляется в барабан сепаратор-2. В барабан-сепараторе осуществляется разделение пароводяной смеси. Вода из водяного объема барабана по опускным трубопроводам поступает в циркуляционный насос 3, А затем в технологические каналы. Указанный тракт представляет собой контур с многократной принудительной циркуляцией (КМПЦ). Пар из БС направляется в паровую турбину 4, где его энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины. В электрогенераторе 5 энергия вращения ротора турбины превращается в электрическую энергию. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе 6, конденсат насосом 7 через регенеративные подогреватели и деаэратор (на рис. Не показаны) возвращается в КМПЦ.

Рис. 1. Принципиальная схема одноконтурной АЭС с канальным реактором типа РБМК: 1 - реактор; 2 - барабан-сепаратор (БС); 3 - главный циркуляционный насос; 4 - паровая турбина; 5 - электрогенератор; 6 - конденсатор; 7 - насос.Двух - и трехконтурные схемы АЭС.Среди конкретных схем проектируемых и действующих АЭС, наряду Распространение широкое с одноконтурными Получили двухконтурные и трехконтурные схемы ЕСЛИ в одноконтурной схеме производство пара осуществляется непосредственно в самом ядерном реакторе, то в рассматриваемых многоконтурных схемах АЭСгенерация пара осуществляется в специальном теплообменном аппарате- парогенераторе. В России и на многих зарубежных АЭС успешно работают двухконтурные ядерные энергетические установки с корпусными водо-водяными реакторами типа ВВЭР (PWR по зарубежной терминологии). В отечественной ядерной энергетики реакторы ВВЭР установлены на Нововоронежской, Кольской, Волгодонской, Калининской и Балаковской АЭС. Хорошая экономичность и высокая надежность указывают перспективность этого типа реакторов. На рис. 2 дана принципиальная схема двухконтурной АЭС с ядерным реактором типа ВВЭР. Некипящий теплоноситель (вода под давлением) нагревается в реакторе 1 за счет тепла, выделяющегося при делении ядерного горючего. В парогенераторе 3 теплоноситель передает это тепло рабочему телу (кипящей воде), находящейся при меньшем давлении, что приводит к образованию насыщенного пара. Из парогенератора пар направляется в паровую турбину 5, где его энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины. В электрогенераторе 6 энергия вращения ротора турбины превращается в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется в конденсаторе 7. Конденсат подается насосом 8 через регенеративные подогреватели и деаэратор (на рис. Не показаны) снова в парогенератор 3. Охлажденный теплоноситель циркуляционным насосом 2 возвращается в реактор 1. Изменение объема некипящего теплоносителя в первом контуре при изменении температуры компенсируется в специальном устройстве - компенсаторе давления 4.

Рис. 2. Принципиальная схема двухконтурной АЭС с реактором типа ВВЭР: 1 - реактор; 2 - главный циркуляционный насос контура 1; 3 - парогенератор; 4 - компенсатор давления (объема); 5 - паровая турбина; 6 - электрогенератор; 7 - конденсатор; 8 - насос.Насыщенный пар невысокого давления является низкопотенциальным рабочим телом, поэтому термический КПД паросилового цикла АЭС с водо-водяными реакторами не превышает 35 ... 37%. Создание АЭС данного типа на перегретом паре в принципе возможно, но с малым перегревом начальной температуры относительно температуры насыщения 10. .. 20 ° о местоположении С. Такой перегрев НЕ Может Существенно повлиять на увеличение КПД цикла паросилового. Коренным образом решается эта проблема при использовании в качестве теплоносителя жидкого металла, например натрия, на ядерных установках, в которых деление ядер топлива осуществляется при облучении быстрыми нейтронами. Особенности нейтронно-физических процессов, протекающих в активной зоне реактора, и требования надежности потребовали организации в этих установках дополнительного промежуточного контура, в котором также циркулирует жидкий натрий. Появление промежуточного контура привело к образованию сложной трехконтурной схеме АЭС (рис. 3). Рис. 3. Принципиальная схема трехконтурной АЭС с реактором БН: 1 - реактор; 2 - промежуточный теплообменник ПТО; 3 - главный циркуляционный насос контура 1 (ГЦН-1); 4 - компенсирующий объем 1 контура; 5 - парогенератор; 6 - главный циркуляционный насос контура 2 (ГЦН-2); 7 - буферная емкость; 8 - турбина; 9 - электрогенератор; 10 - конденсатор; 11 - насос. Теплота, выделяющаяся в активной зоне реактора 1 вследствие деления ядер топлива, отводится от Поверхности твэлов протекающим жидким натрием нагретый в реакторе натрий направляется в промежуточный теплообменник 2, в котором отдает тепловую энергию менее нагретому натрию второго контура. Из промежуточного теплообменника охлажденный натрий первого контура циркуляционным насосом 3 возвращается в реактор. Перегретый пар из парогенератора 5 направляется в турбину 8. В турбине энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины. В электрогенераторе 9 эта механическая энергия превращается в электрическую энергию. Отработавший в турбине 8 пар конденсируется в конденсаторе 10. Конденсат через регенеративные подогреватели и деаэратор (на рис. Не показаны) возвращается насосом 11 в парогенератор. Использование пара перед турбиной, имеющего высокие давления и температуру, позволило поднять КПД паросилового цикла на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах до 38 ... 42%. В нашей стране на Белоярской АЭС уже более 30 лет эффективно работает энергоблок с реактором БН-600, выполненный по трехконтурной схеме.Автор статьи: А.В. Воробьев, ЭНИН ТПУ.