Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор ВТГР

Атомные станции теплоснабжения АСТ

Для расширения области применения ядерной энергии, в частности для теплофикации городов, разработаны атомные ТЭЦ и атомные станции теплоснабжения АСТ. Для строительства АСТ целесообразно использовать специализированные реакторы, производящие низкопотенциальное тепло. Такая специализация позволяет резко упростить и удешевить конструкцию реактора и основного оборудования и создать установки повышенной надежности и безопасности. Принципиальная схема АСТ приведена на рис. Чтобы исключить возможность попадания радиоактивных веществ в сетевую воду, используют трехконтурную схему с более высоким давлением воды в сетевом контуре 1,6 МПа), чем в промежуточном 1,2 МПа).

Схема реактора АСТ-500

Для обеспечения большей безопасности реактора, считается целесообразным применять интегральную компоновку оборудования первого контура и заключить его вместе с реактором в стальной или железобетонный корпус.

Даже растущее внедрение атомной энергии в электрогенерацию не решает проблему спроса на ископаемое топливо и промышленное тепло. Прогноз развития атомной энергетики до 2050 г. предусматривает замещение органического топлива в энергоемких отраслях промышленности и в коммунальном секторе. Атомную энергию можно применять для производства водорода, технологического тепла, синтетического топлива. Объемы энергопотребления технологического тепла промышленностью не уступает по масштабам электроэнергетике. В сфере обрабатывающих производств лидерами по потреблению тепловой энергии являются химическая промышленность, нефтепереработка, металлургия.

Большое значение придается созданию высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (ВТГР). Этот реактор обещает существенные преимущества: высокий КПД, меньшие потребности в охлаждающей воде и тепловые сбросы. Широкое применение реакторов этого типа связывают с развитием атомно-водородной энергетики, предусматривающей крупномасштабное производство водорода и электроэнергии с последующим их использованием в народном хозяйстве.

В ВТГР в качестве замедлителя используется графит, а в качестве теплоносителя – гелий. При выборе материалов для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов определяющим фактором является высокая температура. Металлические оболочки ТВЭЛов должны быть заменены керамическими. Топливо должно быть использовано в виде термостойких карбидов, оксидов или нитридов.

Принципиальная схема представлена на рис.

Выбор гелия в качестве теплоносителя обусловлен его химической инертностью, благодаря чему ядерное топливо и конструкционные материалы АЗ могут работать при высокой температуре. Он обладает практически нулевым сечением активации и поглощения нейтронов и удовлетворительными теплофизическими свойствами: хотя по удельной теплоемкости гелий уступает другим газовым теплоносителям (СО₂), однако благодаря хорошей теплопроводности обеспечивает отличные условия для отвода и переноса тепловой энергии в первом контуре.

ТВЭЛы представляют собой микросферы из оксида плутония, оксида или нитрида урана диаметром 0,2-0,7 мм в многослойной оболочке из пиролитического углерода и карбида кремния. Благоприятная комбинация материалов в АЗ (в форме шариков) позволяет получить высокую температуру теплоносителя (до 1000 ⁰С) на выходе из активной зоны и более эффективно использовать нейтроны. Благодаря этому обеспечивается, во-первых, относительно высокий КПД теплового цикла (39-43 %) и, во-вторых, больший КВ топлива, чем в современных реакторах.

Относительно невысокое давление газа-теплоносителя (4‑6 МПа) и другие его характеристики позволяют при конструировании ректора применять железобетонный корпус и интегральную компоновку основного оборудования первого контура, что значительно облегчает решение проблем безопасности. Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор обладает высокой эффективностью и безопасностью.

Недостатком реакторы

Наиболее распространёнными в мире являются водо-водяные (около 62 %) и кипящие (20 %) реакторы. Еще около 8 % генерации электроэнергии обеспечивают тяжеловодные реакторы (в РФ таких реакторов нет).

Дата добавления: 2014-11-16