Основы атомной энергетики Реакторная установка Паротурбинная установка АЭС Конденсационная установка Генеральный план АЭС Компоновка оборудования АЭС Трубопроводы атомной электростанции Тепловые схемы АЭС


 

АТОМНЫЕ СТАНЦИИ
С ГАЗОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

17.1. Преимущества и недостатки газового теплоносителя для АЭС

Главное преимущество газового теплоносителя — возможность получения высокой температуры после реактора. Это открывает возможность использования на двухконтурной АЭС серийных высокоэффективных турбин обычной теплоэнергетики, что удешевляет АЭС, а в перспективе — создание одноконтурной АЭС с газовыми турбинами.

Высокая температура газового теплоносителя позволяет рассматривать АЭС как объект, вырабатывающий электроэнергию с одновременным снабжением промышленности высокопотенциальной и низкопотенциальной теплотой, высвобождая значительные количества органических топлив, затрачиваемых на эти цели в настоящее время.

Все действующие АЭС с газовым теплоносителем работают как двухконтурные с реакторами на тепловых нейтронах с графитовым замедлителем. Из числа радиационно-стойких газовых теплоносителей можно рассматривать СO2 и гелий. Использование графита в качестве замедлителя ограничивает предельную температуру для СО2, так как при высокой температуре она в процессе диссоциации взаимодействует с графитом. Это приводит к выносу графита из активной зоны и восстановлению СО2 до СО с соответствующим ухудшением свойств теплоносителя. От этого недостатка свободен гелий. В связи с этим именно гелийохлаждаемые реакторы (см. 17.3) называют высокотемпературными газовыми реакторами (ВТГР), позволяющими снабжать промышленность не только электроэнергией, но и высокопотенциальной теплотой. Что же касается АЭС с углекислотным охлаждением, то их промышленное назначение ограничивается выработкой электроэнергии. Ядерный реактор БН-600 выполнен с «интегральной» компоновкой оборудования, при которой активная зона и оборудование первого контура (главные циркуляционные насосы и промежуточные теплообменники) размещены в корпусе реактора

Важное преимущество газообразного теплоносителя — отсутствие взаимодействия с конструкционными материалами. Однако, как это показано в 17.2, для углекислоты это имеет

место только в отсутствие её взаимодействия с влагой. Имеющиеся другие недостатки АЭС с газообразным, особенно углекислотным, теплоносителем связаны с его невысокой плотностью. Для получения достаточно высокого коэффициента теплопередачи необходимы высокая скорость газа и специальное профилирование поверхности теплообмена. Это вызывает значительные сопротивления газового тракта. Невысокая плотность газа приводит также к большому объему перекачиваемого теплоносителя, что само по себе увеличивает затраты на перекачку теплоносителя; значительное сопротивление (см. выше) способствует тому же. В результате расход электроэнергии только на привод газодувки, например для углекислотного теплоносителя, в 2 — 3 раза превышает полный расход электроэнергии на собственные нужды АЭС с водным теплоносителем.

Малая теплоемкость газа требует большего расхода газового теплоносителя в сравнении с водой. Это, в свою очередь, вызывает значительные габариты как самих реакторов, так и парогенераторов, соответственно удорожая и оборудование АЭС и ее строительные конструкции. Поэтому газоохлаждаемые АЭС — самые дорогие из АЭС с реакторами на тепловых нейтронах.

17.2. АЭС с углекислотным теплоносителем
17.3. АЭС с гелиевым теплоносителем

 


Атомные электростанции с натриевым теплоносителем