Атомные паротурбинные установки

На рис. 9.24 приведена схема двухконтурной атомной паротурбинной установки.

Атомный реактор представляет собой металлический кожух, заполненный стержнями с ядерным горючим (природный уран ²³⁸U в смеси с ураном ²³⁵U). При делении ядер урана выделяется теплота.

В первом контуре (I) циркулирует теплоноситель (вода под давлением, жидкие металлы, органические жидкости, газы), прокачиваемый насосами через атомный реактор и нагреваемый за счет теплоты, выделяющейся в результате реакции деления ядерного топлива.

Обозначения: АР – атомный реактор; ПГ – парогенератор; Т – турбина;
К – конденсатор; Н – насос; БЗ – биологическая защита

Во втором контуре (II) циркулирует рабочее тело (вода и водяной пар). Теплота от теплоносителя к рабочему телу передается в теплообменнике – парогенераторе.

Биологическая защита – стена из баррибетона, отделяющая оборудование второго контура, которое обслуживается людьми, от оборудования первого контура.

При одноконтурной схеме рабочее тело из реактора направляется в турбину. В этом случае все оборудование работает в радиоактивных условиях. Это усложняет эксплуатацию. Преимуществом является лишь простота конструкции.

На рис. 9.25 представлен обратимый цикл в T-s- диаграмме первой в мире атомной паротурбинной установки (1954 г.).

Установка – двухконтурная. Теплоноситель – вода при давлении 100 бар, нагреваемая в атомном реакторе от 190 ^оС до 270 ^оС.

Электрическая мощность установки N _э=5 МВт, электрический КПД

,

где – тепловая мощность атомного реактора, Вт;

G _T – расход теплоносителя, кг/с;

, – энтальпия теплоносителя на входе и на выходе атомного реактора.

Развитие и совершенствование оборудования атомных электростанций позволило повысить параметры пара до Р ₁ = 30 – 80 бар, температуру перегрева до t ₁ = 500 – 515 ^оC, электрический КПД до , единичную мощность энергоблоков довести до 1000 МВт и более.

Для атомных паротурбинных установок приходится решать много проблем: обеспечение максимального теплосъема в атомном реакторе, осуществление теплообмена в парогенераторе с наименьшей степенью необратимости, проведение процесса расширения пара в турбине при допустимой влажности пара х ₂ ³ х _доп = 0,88 – 0,92.

Достоинством атомных электростанций является независимость от источников сырья. Для выработки 1 млн кВт^.ч электроэнергии требуется 200 г урана или 400 т угля. Экологическая чистота АЭС много выше, чем ТЭС, работающей на органическом топливе. Атомная энергетика – это энергетика будущего.

Дата добавления: 2014-01-13