ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ПАРА
НА АЭС С ВОДНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

3.1. Выбор начальных параметров пара

Во Введении отмечено, что наибольшее распространение в мире получили АЭС с водным теплоносителем. Именно такие АЭС и будут рассматриваться в качестве основного содержания данного учебника и лишь в последних главах будут рассмотрены АЭС с другими теплоносителями.

На всех современных АЭС работа, превращаемая в электроэнергию, производится в паровых турбинах. Параметры пара, поступающего на турбину, находятся в прямой зависимости от параметров теплоносителя, отличающихся для различных типов АЭС.

Для одноконтурной АЭС (см. рис. 2.2а) теплоносителем реактора является вода и пароводяная смесь. При принятом в нашей стране канальном выполнении таких реакторов и графитовом замедлителе стенки технологических каналов, выполненные из циркониевого сплава, находятся под полным давлением теплоносителя. С ростом давления в реакторе повышаются параметры пара и тепловая экономичность паровой турбины, по одновременно увеличивается толщина стенок технологических каналов. Это приводит к ухудшению нейтронно-физических характеристик реактора и может потребовать применения более обогащенного урана. Удорожание реактора в связи с большим расходом циркониевых сплавов и повышением обогащения ядерного топлива может повлиять на экономическую эффективность АЭС даже негативно, несмотря на рост термической эффективности. На основе расчетных проработок и опыта эксплуатации одноконтурных АЭС давление теплоносителя в таком реакторе в настоящее время принимается равным 7 МПа, то есть парообразование в реакторе одноконтурной АЭС отвечает температуре воды в реакторе, равной 285 ℃, соответственно начальные параметры пара перед турбиной составляют 6,5 МПа и 280 ℃.

Для двухконтурной АЭС (см. рис. 2.2б) теплоносителем является вода под давлением, которая одновременно служит Теория упругого рассеяния. Борновское приближение

и замедлителем, циркониевые сплавы, используемые для кассет активной зоны, не испытывают перепада давлений. Это позволяет выбрать давление теплоносителя в реактора максимально возможным по условиям изготовления мощных корпусов. При современном состоянии мирового и отечественного реакторостроения таким давлением является 16 МПа. Условие однофазности теплоносителя на выходе из реактора — его недогрев до кипения. Соответственно ограничивается не только температура теплоносителя на выходе из реактора, но и температура на входе в реактор (на выходе из парогенератора), которая принимается равной 290 ℃. С учетом необходимого перепада температур в парогенераторе (между теплоносителем и пароводяной смесью) температура парообразования составляет 278 ℃, что отвечает давлению 6,4 МПа. Начальные параметры пара перед турбиной 6 МПа и 274 ℃.

Если теплоноситель для двухконтурной АЭС (см. рис. 2.2б) газообразный, то его предельная температура зависит прежде всего от теплофизических свойств. Так, для углекислого газа СО2 существуют определенные температурные ограничения; если реактор охлаждается гелием, то предельная температура теплоносителя ограничивается только стойкостью конструкционных материалов. Эти вопросы, а также выбор параметров пара перед турбиной и давления теплоносителя, которое в отличие от водного теплоносителя не связано с уровнем температуры, рассмотрены в гл. 17.

Для трехконтурной АЭС (см. рис. 2.2в) пока практически единственным теплоносителем является жидкий натрий. Его предельная температура определяется только стойкостью конструкционных материалов, а давление, как и для газового теплоносителя, не связано с уровнем температуры. Выбор параметров пара перед турбиной для трехконтурных АЭС рассмотрен в гл. 16.

Не указывая в данном параграфе конкретных значений параметров пара перед турбиной для газообразного и жидкометаллического теплоносителей, отметим, что уровень этих температур выше критической температуры воды. Соответственно выше критической температуры может быть и начальная температура пара перед турбиной. Для водного теплоносителя температура пара перед турбиной (см. выше) ниже критической. Это важное обстоятельство должно быть учтено при анализе термодинамических циклов.

Технические проблемы нераспространения ядерных материалов. Экономические аспекты использования ядерной энергии. Составляющие издержек производства электроэнергии на АЭС. Снятие АЭС с эксплуатации. Экономические последствия тяжелых аварий. Социальные аспекты развития ядерной энергетики.

Атомные электрические станции учебник для высшей школы