 |
Технологическая схема АЭС с реактором ВВЭР
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 2
ТЕМА: Технологический процесс производства электроэнергии
на атомных ЭС
2.1. Общие вопросы производства электроэнергии на АЭС.
АЭС – это по существу тепловая электростанция, которая использует тепловую энергию ядерной реакции. Центральным элементом АЭС является ядерный реактор, в котором происходит ядерная реакция деления U-235. Для отвода тепла, выделяющегося в этой реакции, используют теплоноситель, в качестве которого чаще всего выступает вода. Кроме того, для осуществления управления ядерной реакцией необходимо использование замедлителя нейтронов.
Так, в реакторах типа ВВЭР (водо – водяной энергетический) в качестве теплоносителя и замедлителя используется вода под давлением. В реакторах типа РБМК (реактор большой мощности канальный) в качестве теплоносителя используется вода, а в качестве замедлителя – графит. Оба эти реактора нашли широкое применение на АЭС Украины и России.
По технологическому принципу производства электроэнергии АЭС очень похожа на КЭС. Так же как и КЭС, АЭС строятся по блочному принципу в электрической и тепловой части. Однако, существует ряд особенностей в технологическом процессе, что накладывает существенное влияние на электрическую часть станции.
АЭС выгодно оснащать блоками большой мощности, тогда по своим технико-экономическим показателям они не уступают КЭС. В настоящее время широко используются реакторы электрической мощностью 440 и 1000 МВт типа ВВЭР, а также 1000 и 1500 МВт типа РБМК. При этом энергоблоки формируются следующим образом:
1. Реактор ВВЭР - 440 и два турбоагрегата по 220 МВт.
2. Реактор ВВЭР – 1000 и два турбоагрегата по 500 МВт.
|
|
|
3. Реактор ВВЭР – 1000 и один турбоагрегат 1000 МВт.
4. Реактор РБМК – 1500 и два турбоагрегата по 750 МВт.
Оценим теперь влияние АЭС на экологию. АЭС не имеет выбросов дымовых газов и не имеет отходов в виде золы и шлаков. Однако, удельные тепловыделения в воду на атомной станции выше, вследствие большого удельного расхода пара, а следовательно большого расхода охлаждающей воды. Поэтому, все современные АЭС оборудуются градирнями, для отвода тепла охлаждающей воды в атмосферу.
Важная особенность эксплуатации АЭС – радиоактивные отходы, которые захораниваются в специальных могильниках, исключающих воздействие радиации на людей.
Чтобы избежать влияния возможных радиоактивных выбросов на людей, вокруг станции создается санитарно – защитная зона.
Выше уже отмечалось, что построение электрической части АЭС тесно связано с технологическим циклом производства АЭС с различными типами реакторов. Поэтому, рассмотрим принципиальные технологические схемы АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК.
Технологическая схема АЭС с реактором ВВЭР
 |
.
Рисунок 2.1 Технологическая схема АЭС с реактором типа ВВЭР
В реакторе ВВЭР в качестве теплоносителя и замедлителя используется вода под давлением, созданным главным циркуляционным насосом ГЦН, которая переносит тепло из активной зоны реактора ЯР в парогенератор. Число реакторных контуров для реактора ВВЭР-1000 равно четырем и столько же ГЦН. ГЦН должен обеспечивать циркуляцию теплоносителя в нормальных и аварийных режимах.
Для компенсации температурных изменений объёма воды в одной из реакторных петель устанавливается компенсатор объёма КО с электронагревателем (ЭН). Электронагреватели обеспечивают испарение воды в КО и поддержание заданного давления пара над уровнем воды в реакторном контуре.
|
|
|
Для предотвращения вскипания теплоносителя при аварийном положении АЭС электронагреватели должны быть обеспечены электроснабжением, допускающим перерывы питания только на время включения резервного питания.
В нормальном режиме работы реактора необходима подпитка первого контура, которая осуществляется подпиточным насосом ППН, забирающим воду из деаэратора. Кроме того, для регулирования количества тепловых нейтронов, то есть регулирования мощности реактора, используют в качестве замедлителя борированную воду, которая подаётся насосами НБК 1,2. Подпиточный насос используется для подпитки первого контура в режиме «малых течей».
Перезагрузка и выдержка тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) осуществляется в бассейне под слоем воды (БТВЭЛ). Для охлаждения воды предусматриваются теплообменник ТО и насос НО ТВЭЛ. В эту систему может быть подана борированная вода. Этот насос должен быть обеспечен бесперебойным питанием.
В режиме нормальной эксплуатации реактора первостепенную роль играет система управления и защиты реактора (СУЗ). Механизмы управления СУЗ являются важнейшими элементами системы регулирования и обеспечения ядерной безопасности. Поэтому электропривод механизмов СУЗ требует особо надёжного питания.
Безопасность АЭС обеспечивают, кроме систем нормальной эксплуатации, локализующие системы и система аварийного охлаждения активной зоны реактора – САОЗ. Назначение двух последних систем – не допустить распространения радиоактивности за пределы герметичных помещений АЭС даже при полномразрыве главного циркуляционного контура (максимальная проектная авария – МПА).
Аварийное охлаждение зоны обеспечивается тремя независимыми системами. Состав одной из систем мы и рассмотрим.
Она включает баки аварийного запаса борного раствора АЗБР, теплообменник расхолаживания ТОР, спринклерные насосы СН, насосы аварийного расхолаживания низкого и высокого давления НАР. При нарушении герметичности реакторного контура и небольшой течи включаются НАР, подающие борированный раствор в контур. Если имеет место МПА и давление в реакторе падает, то для предотвращения вскипания воды в реакторе в пространство над активной зоной и под неё автоматически подаётся вода из гидроаккумулирующих ёмкостей ГАЕ. Одновременно подаётся борированная вода в спринклерные установки. Пар конденсируется в струях воды от спринклерных установок, предотвращая повышение давления в герметичной оболочке. В приямках собирается вода, охлаждается в теплообменнике ТОР и вновь закачивается в контур и в спринклерные установки до полного расхолаживания реактора. Электрооборудование этой системы САОЗ допускает перерыв питания до 30-60 сек.
|
|
|
Технологическая схема второго контура АЭС практически не отличается от аналогичной схемы КЭС. Назначение системы – обеспечение работы турбине за счёт производства пара в парогенераторе (ПГ), его срабатывания на турбине; конденсации пара и последующей подачи воды в парогенератор. В реакторах ВВЭР-1000 рабочий питательный насос имеет турбопривод. Кроме рабочего, предусмотрен пускорезервный насос с электроприводом, имеющим надёжное питание.
На АЭС имеется развитая система технического водоснабжения. Эта система используется как для охлаждения главного конденсатора с помощью циркуляционного насоса, так и для других ответственных потребителей (теплообменников САОЗ, теплообменника выдержки ТО и т.д.) с помощью специальных насосов, требующих надежного питания.
Высокой надёжности электроснабжения требуют противопожарные насосы.
Достоинства.
1. Практически отсутствует влияние на экологию, так как имеет место только тепловое загрязнение гидросферы и атмосферы.
2. Относительно высокий КПД ≈36%.
3. Малый объем горючего и длительный (3 года) срок работы до его перезагрузки.
Недостатки.
1. Сложность захоронения отходов.
|
|
|
