Выводы по расчету тепловой схемы ПТУ АЭС

Основные характеристики ПТУ:

; D₀=910 кг/с; Q_P = 2099.4 МВт

h_0i^ЦВСД =89.1 % - относительный внутренний КПД ЦВСД.

h_0i^ЦНД =84.3 % - относительный внутренний КПД ЦНД.

- электрическое КПД АЭС брутто

-электрический КПД АЭС нетто.

Данный КПД высок по сравнению с КПД АЭС с ВВЭР из-за использования пара более высоких параметров (перегретый пар).

 

2.Спецвопрос: Описание вспомогательных технологических систем нормальной эксплуатации и систем безопасности.

 

Нормальная эксплуатация АЭС с БН-800 и безопасность в аварийных режимах обес­печивается рядом вспомогательных технологических систем.

Рассмотрим подробнее вспомогательные системы, необходимость которых обусловлена применением натриевого теплоиосителя. К ним относятся в первую очередь системы очистки теплоносителя первого и вто­рого контуров, система приемки и приготовления натрия. Затем для систем безопасности рассмотрим подробнее систему защиты парогенераторов, систему аварийной зашиты реактора, систему аварийного расхолаживания.Включение перечисленных систем в состав принципиальной схемы установки БН-800 показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1.Технологическая схема АЭС с БН-800

1-система очистки натрия первого контура; 2-ГЦН первого контура; 3-ПТО; 4-реактор; 5-ПГ; 6-ГЦН второго контура; 7-буферная емкость; 8-сбросные (аварийные) баки; 9-баки чистого конденсата; 10-баки грязных и обмывочных вод; 11-система очистки натрия второго контура; 12-система очистки аргона; 13-система выдержки активного аргона; 14-система очистки активного аргона; 15-система газового разогрева; 16,18-баки-накопители (дренажные баки) первого и второго контуров; 17-транспортная натриевная емкость.

2.1. Системы очистки натриевого теплоносителя.

Качество натриевого теплоно­сителя, требующееся для нормальной работы реактора и оборудования, обеспечивается целым комплексом технологических и организационных ме­роприятий, таких как поддержание высокой чистоты внутренних поверхностей оборудования и трубопроводов при изготовлении и монтаже; высокая чистота натрия исходной поставки; оптимальный режим приемки натрия из транспорт­ных емкостей и заполнения контуров; герметичность натриевых систем и обору­дования после заливки натрия и в процессе эксплуатации; эффективная работа систем очистки теплоносителя в процессе эксплуатации установки; изоляция контура от окружающей среды при проведении ремонтных работ.

Общее количество примесей, вносимых в контур, задается следующими ис­точниками: 1) начальным загрязнением Р_нач, которое приблизительно прямо пропорционально поверхности контура. 2) примесями, систематически вносимыми при загрузке све­жих ТВС (Р_загр); 3) поступлением продуктов коррозии конструк­ционных материалов (Р_кор). Интенсивность этого источника примесей определя­ется главным образом концентрацией кислорода в теплоносителе и рабочей тем­пературой.

При работе реактора с негерметичными твэлами в контур попадают также продукты деления: ^l37Cs, ^l34Cs, ¹³¹I, ¹³²Те и некоторые другие, а в случае силь­ного повреждения твэлов (контакт топлива с натрием): ¹⁴⁰Ва—¹⁴⁰La, ⁹⁵Zr — ⁹⁵Nb, а также Pu и Am. Газообразные продукты деления — нуклиды Хе и Кr не растворяются в натрии и выходят в газовые полости реактора. Для второго кон­тура следует учитывать такие дополнительные источники примесей, как попадание воды в натрий при течах ПГ (в аварийных режимах может достигать де­сятков килограмм, однако такие ситуации редки) и диффузию коррозионного водорода из третьего контура.

Значительное снижение растворимости основных примесей при уменьшении температуры натрия, а также его хорошие теплотехнические харак­теристики способствовали тому, что наибольшее распространение в БН получи­ла очистка методом «холодного улавливания». Фильтрационные устройства, основанные на этом методе, так называемые «холодные фильтр-ловушки» (ХФЛ).

ХФЛ состоит из рекуператора с регулируемой температурой, охлаж­даемого отстойника и нескольких параллельных секций фильтра из проволочной стружки с увеличивающейся по ходу очищаемого металла плотностью набивки (рис.2.2).

Рис. 2.2. Схема холодной фильтр-ловушки проточного типа: 1-рекуператор; 2-зона фильтрации; 3-зона охлаждения; 4-зона останования.

 

Охлаждение натрия, поступающего на очистку, осуществляется ав­тономным контуром с Na — К теплоносителем. При охлаждении до состояния насыщения и дальнейшем снижением температуры натрия примеси выкристал­лизовываются из раствора, осаждаются в отстойнике и отфильтровываются по ходу движения теплоносителя. Поддерживая достаточно низкую температуру в ХФЛ, можно очищать натрий от окислов до уровня по­рядка 10^-4 %. Для обеспечения максимальной емкости ХФЛ по примесям ско­рость натрия в зоне фильтрации поддерживается в диапазоне 1—3 мм/с, а время пребывания его в ловушке должно составлять ие менее 20 мин.

Окись натрия — основная форма примесей, улавливаемых ХФЛ. Кроме окислов, ХФЛ частично выводят из натрия радио­нуклиды (тритий, йод, теллур, сурьму), снижают на 20—50% активность в контуре цезия, улавливают нерастворенные продукты коррозии, частицы топ­лива.

Зная емкость ХФЛ, можно определить число ловушек, которые должны быть установлены в системе очистки контура: , где -емкость ловушки по примесям, кг; К-коэффициент запаса (обычно принимается 1.3); m-число возможных регенераций ХФЛ; -срок службы установки,лет; -ресурс ловушки, лет.

При расчете числа ловушек в системе очистки второго контура следует учитывать также, что значительную часть примесей, попадающих во второй кон­тур, составляют водородные соединения, емкость по которым у ХФЛ в 1,5 раза ниже, чем по окислам. Диффундирующий через стенки труб 11Г коррозионный водород может резко ускорять исчерпание емкости ловушек в результате за­бивания их гидридами.

Схема включения ХФЛ в контур должна обеспечивать поддержание в них постоянного режима циркуляции и температуры натрия независимо от работы ГЦН. Каждый контур оснащен своей системой очистки, причем в пер­вом контуре ХФЛ работают непрерывно, а во втором — эпизодически, включаясь по сигналам системы индикации прнмесей. Индикация примесей (окислов) в нат­рии, так же, как очистка, основана иа температурной зависимости растворимо­сти.Обычно индикаторы действуют по принципу контроля тем­пературы натрия, при которой происходит забивание выпавшими из раствора примесями калиброванного сужающего устройства (принцип «пробкового индикатора»). Между температурой забивания индикатора и содержанием примесей в натрии имеется однозначное соответствие.

На систему очистки отбирается <=0,1 % расхода теплоносителя в каждой петле. Отбор натрия первого контура в систему очистки осуществляется из напорной камеры реактора по стояку, выходящему через крышу корпуса, во втором контуре —по байпасной ветке от основного трубопровода. Циркуля­ция натрия через систему очистки второго контура осуществляется за счет напора ГЦН, а в первом контуре — специальным ЭМН. Все ХФЛ после их за­полнения натрием постоянно поддерживаются в разогретом состоянии. С этой целью они помещаются в электропечах.