Принципові теплові схеми АЕС

В наш час будуються АЕС, що працюють за різними схемами, але найбільш розповсюдженими є двоконтурні АЕС з водяним теплоносієм та одноконтурні з реактором киплячого типу.

Перша АЕС була побудована в Радянському Союзі та введена в експлуатацію в червні 1954 р. Ця станція поклала початок використанню атомної енергії для виробництва електроенергії. На станції необхідно було перевірити роботу основних елементів та показати можливість в промислових установках перетворити енергію поділу ядер в електричну. Параметри установки були низькими, теплова схема дуже спрощена, а електрична потужність складала всього 5000 кВт . Електростанція була спроектована для роботи по двоконтурній схемі. Досвід експлуатації її довів що двоконтурні АЕС цілком надійні, а їх робота найменшим чином впливає на довкілля та здоров’я обслуговуючого персоналу. Роботи, що були проведені в наступні роки на установках електричною потужністю 210, 365, 440 МВт (на Нововоренезькій АЕС), дозволили створити серії крупних енергетичних блоків, що експлуатуються в наш час на кількох АЕС колишнього Радянського Союзу. Одночасно були розроблені та побудовані блоки конденсаційних АЕС великої потужності, що працюють по одно контурній схемі.

Принципова схема блоку двоконтурної АЕС з реатором ВВЕР-440 та турбінами К-220-44 показана на рис. 1. Блок складається з одного реактора, шести циркуляційних петель за парогенераторами (ПГ) та двох турбогенераторів потужністю 220 Мвт кожний. Теплова потужність реактора складає 1370 Мвт.

Тиск в першому контурі прийнятий рівно 12,2 МПа та підтримується компенсатором об’єму з електричним обігрівом (з паровою подушкою). Температура теплоносія на вході в реактор = 270 °С, а на виході – 300 °С, при таких умовах в ПГ генерується пар тиском 4,6 МПа. Продуктивність кожного ПГ складає 450 т/г.

Турбіна К-220-44 на 3000 об/хв. має 8 регенеративних відборів: 5 з циліндрів високого тиску та 3 з циліндру низького тиску. Циліндр Високого тиску (ЦВТ) одно потоковий, обидва циліндра низького тиску (ЦНТ) двопотокові. Тиск пари на виході з ЦВТскладає 0,3 МПа. Вторинний перегрів пари ведеться до 241°С, при такому тиску на вході в ПНД турбіни складає 0,268 МПа. До першого ступеня проміжного перегріву підводиться відбірний пар тиском 1,9 МПа, до другого - свіжий пар.Температура поживної води = 225°С. Турбіна проектується в двух модифікаціях: на розрахунковий тиск ρк = 0,0031 та 0,0051МПа. При ρк = 0,0031 МПа ККД станції складає 32%, тобто значно вище ККД устаткування першої черги Нововоронезької АЕС. ККД електростанцій нетто при цьому = 29,7%.

Продувочні води першого контуру реактора та ПГ очищуються в іонітних фільтрах, після чого повертаються в контур реактора та ПГ. До поступання води в фільтри потоки охолоджуються, однак більша частина тепла при цьому повертається в контури теплоносія та трубопроводи поживної води ПГ. Схема використання тепла показана на рис. 1.

На блоках можуть встановлюватись мережеві підігрівачі установки, які слугують для покриття теплових навантажень (на опалення, вентиляцію та побутові потреби) АЕС та житлового масиву біля АЕС. Теплове навантаження установки при нагріві води від 70 до 130 °С складає ≈ 105 ГДж/год.

В колишньому Радянському Союзі було кілька електростанцій з блоками, які аналогічні описаному. Такі електростанції працюють також в Болгарії, ФРН, Фінляндії та інших країнах.

Зазвичай електростанції з турбінами К-220-44 складаються з двох блоків електричною потужністю 440 Мвт. Потужність електростанцій при цьому = 880 МВт.

В СРСР також були споруджені двоконтурні АЕС з турбінами потужністю 500 МВт та реакторами електричної потужності 1000 МВт. Блок такої станції складається з одного реактора ВВЕР-1000 тепловою потужністю 3000 МВт, чотирьох петель з ПГ та двох турбін К-500-60.

Принципова схема блока показана на мал. 2. Як видно з рисунку, тиск пари перед турбіною піднято до 5,9 МПа. Щоб здійснити це, знадобилося підвисити температуру теплоносія та тиску в першому контурі АЕС. Температура теплоносія на вході в реактор – 288 °С, а на виході – 322 °С, тиск в контурі теплоносія складає 15,7 МПа.

На АЕС що розглядається встановлюються тихохідні турбіни (n = 1500 об/хв.). На турбінах з частотой обертання 1500 об/хв. довжина лопатки останньої ступені та середній діаметр її можуть бути суттєво збільшені. Це дає можливість при однакових початкових та кінцевих параметрах та однаковій кількості вихлопів створити турбоагрегати великої потужності.

На турбіні що розглядається довжина лопатки останньої ступені складає 1450 мм, а середній діаметр її – 4150 мм, в той час як на турбіні К-220-44 ці величини відповідно дорівнюють 1050 та 2550 мм. Таке різке збільшення вихлопного перерізу дозволило створити турбіну з двопотоковим ЦНД.

Цікаві статті з розділу

Моніторинг екологічного стану ґрунтів сільськогосподарського призначення
Проблема збереження ґрунтового покриву сільськогосподарських угідь та родючості ґрунтів набула загрозливих масштабів. Це пов’язано зі значною розораністю території, із збільшенням викидів у земл ...

Сучасний екологічний стан Антарктичного півострова
Антарктичний півострів - це постійна низька температура повітря, майже постійні сильні вітри. Високий рівень ультрафіолетового опромінювання, низький атмосферний тиск і розріджене повітря теж не підні ...

Охорона навколишнього природного середовища й екологічна безпека
Охорона навколишнього природного середовища - це сукупність заходів, спрямованих на збереження, раціональне використання й відтворення природних ресурсів і космічного простору в інтересах л ...