АЭУ АЭС с ВВЭР. Влияние эксплуатационных факторов на работу конденсатора

2 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЯЭУ АЭС

 

Для разрабатываемого энергоблока  принимаем двухконтурную компоновку ядерной энергетической установки. Преимущество такой компоновки состоит  в том, что произведено разделение радиоактивного первого контура  и нерадиоактивного второго контура. Это разделение позволяет заключить оборудование первого контура в герметичную оболочку, которая предотвращает выход радиоактивных веществ в окружающую среду  при проектных авариях включая и МПА. В качестве теплоносителя выбирается вода высокой чистоты,  находящаяся под высоким давлением. Эта же вода является одновременно и замедлителем нейтронов в активной зоне. Рабочим телом второго контура является вода - пар. Необходимо отметить, что к воде первого и второго контуров предъявляются особые требования по содержанию кислорода и других растворенных газов, а также солей и механических примесей. Для обеспечения  допустимых концентраций этих веществ в оборудовании энергоустановки предусмотрены специальные системы водоочистки.

Ядерная цепная реакция деления урана 235 в активной зоне ядерного реактора приводит  к выделению большого количества тепловой энергии, эта энергия передается теплоносителю при омывании им тепловыделяющих сборок. Горячий теплоноситель поступает в парогенератор где передает свою энергию рабочему телу. В парогенераторе происходит выработка сухого насыщеного пара. Этот пар подается на турбоустановку. В паровой турбине тепловая энергия пара, накопленная в виде высокой температуры и давления, преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который жестко соединен  с ротором генератора электрической энергии. В генераторе электрической энергии происходит преобразование механической энергии вращения ротора в электрическую энергию заданного качества. Электроэнергия передается потребителю по линиям электропередачи и является конечным продуктом деятельности АЭС.

Энергоблок состоит из реакторного  и турбинного отделений. Реакторное отделение предназначено для  размещения ядерной паро-производящей установки и вспомогательного оборудования, обеспечивающего ее работу. Первый контур размещен в защитной оболочке - герметичной цилиндрической бетонной конструкции, облицованной изнутри  стальными листами. Оболочка диаметром 45 метров с куполом общей высотой 67 метров установлена на фундаментную не герметичную часть здания. В фундаментной части размещается оборудование систем безопасности, аварийного охлаждения зоны и других вспомогательных систем. Кроме того там расположен герметичный транспортный коридор, соединенный через транспортный шлюз с гермооболочкой, и герметичное помещение бака аварийного запаса концентрата борной кислоты. Вокруг гермооболочки расположена обстройка высотой 41,4 метра. В обстройке расположены блочный щит управления, оборудование систем безопасности, вентиляции и других систем.

Паропроводы и трубопроводы второго  контура, турбоустановка, генератор  электрической энергии, деаэраторная этажерка  и другое оборудование второго контура расположены  в машинном зале. Машинный зал - здание каркасного типа с габаритными размерами 127 на 57 метров и высотой 42 метра примыкает к реакторному отделению. Машинный зал имеет железнодорожный и автомобильный въезды.

Такая компоновка энергоблока является наиболее рациональной и отвечает требованием  безопасности и эргономичности производства.

Реактор корпусного типа на тепловых нейтронах с топливом из двуокиси урана малого обогащения, активная зона которого с внутрикорпусными устройствами  размещена в толстостенном металлическом  корпусе. Наряду с механической системой регулирования применяются и выгорающие поглотители. Трубопроводы петель подсоединены  к входным и выходным  патрубкам ядерного реактора. Активная зона собирается из шестигранных  тепловыделяющих сборок, содержащих тепловыделяющие элементы  стержневого  типа с сердечником из двуокиси урана в виде таблеток, находящихся в оболочке из циркониевого сплава. В кассете ТВЭЛы размещены по треугольной схеме. Циркуляцию теплоносителя через активную зону ядерного реактора обеспечивают главные циркуляционные насосы. В составе данной ППУ предусмотрено четыре главных циркуляционных насоса, то есть, принята четырех петлевая схема циркуляции теплоносителя.

Для компенсации температурных  изменений объема теплоносителя, для  создания и поддержания давления в первом контуре в заданном интервале, а также для ограничения изменений давления в аварийных и переходных режимах в состав ППУ вводится система компенсации давления. Компенсатор объема подключен к горячей нитке одной из петель главного циркуляционного контура как можно ближе к ядерному реактору.

Безопасность атомной энергетической установки обеспечивается за счет последовательной реализации принципа глубоко эшелонированной  защиты, основанного на применении системы барьеров и сохранению их эффективности. Система барьеров включает в себя:

1) Саму топливную матрицу; 

2) Оболочку ТВЭл;

3) Герметичный первый контур;

4) Защитную гермооболочку. 

Для проектируемого энергоблока  в качестве прототипной паротурбинной  установки принимается турбоустановка с паровой турбиной типа К-1000-60/3000 ЛМЗ.

Паротурбинная установка  содержит в своем составе следующие  системы:

1. Систему паропроводов свежего пара, предназначенную для подачи свежего пара от парогенератора к турбине;
2. Система промежуточной сепарации и перегрева пара, предназначенную для осушки и перегрева пара после цилиндра высокого давления;
3. Кондесатно-питательную систему, предназначенную для обеспечения бесперебойного питания парогенераторов питательной водой необходимого качества;
4. Систему регенеративного подогрева, предназначенную для регенеративного подогрева конденсата и питательной воды паром из отборов главной турбины;
5. Систему химводоочистки и деаэрации, предназначенную для обеспечения водно-химического режима второго контура;
6. Систему технического водоснабжения, предназначенную для обеспечения охлаждающей водой главных конденсаторов  турбоустановки и других теплообменников машинного зала и реакторного отделения.

Компоновка турбоагрегата  и его конденсационной установки.

В качестве прототипной  установки была выбрана ЯЭУ АЭС №1 - блока ХАЭС.

Паровая турбина и  генератор электрической энергии  жестко соединены между собой  соединительной муфтой и находятся на едином сбалансированном валопроводе. Паровая турбина представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат, состоящий из одного двухпоточного цилиндра высокого давления и четырех двухпоточных цилиндров низкого давления. Турбина имеет восемь нерегулируемых отборов пара. Главная конденсационная установка представлена четырьмя конденсаторами поверхностного типа (по числу ЦНД турбоагрегата), соединенными попарно последовательно по охлаждающей воде. Каждый конденсатор – одноходовой двухпоточный.

Устройство промежуточной сепарации и перегрева пара, в отличие от прототипной установки в разрабатываемой энергоустановке принят двухступенчатый перегрев пара, за счет чего несколько увеличивается коэффициент полезного действия турбоустановки. К недостатку двухступенчатого перегрева можно отнести сложность конструкции, большие капитальные затраты и большие размеры СПП.

Подогреватель низкого  давления ПНД-1 состоит из двух смесительных горизонтальных подогревателей. Подогреватели  по конденсату и греющему пару соединены параллельно.

Подогреватель низкого  давления ПНД-2 односекционный смесительный горизонтальный подогреватель. Для  обеспечения необходимой разности давления между подогревателями  ПНД-2 и ПНД-1    они установлены  на разных высотных отметках. Для подогревателей ПНД-1 и ПНД-2 предусмотрена защита от переполнения: в случае превышения номинального уровня конденсат переливается в главный конденсатор через гидрозатвор.

Подогреватели низкого  давления ПНД-3, ПНД-4 и ПНД-5 поверхностного типа односекционные вертикальные. Два подогревателя высокого давления ПВД-6 и ПВД-7 предназначены для подогрева питательной воды после деаэрационной установки. Для предотвращения поступления пара в турбину обратным ходом при сбросах нагрузки все паропроводы отборов снабжены невозвратными клапанами. 

Система водоочистки  второго контура предназначена  для удаления механических примесей, растворенных солей и газов из конденсата и питательной воды.

Основными элементами системы  водоочистки являются блочная обессоливающая установка и деаэрационная установка.

Деаэратор смесительного  типа предназначен для удаления из конденсата растворенных в нем газов, кроме этого он выполняет функции  подогревателя смесительного типа. В состав  деаэрационной установки  входят два деаэратора.

Для проектируемого энергоблока принята оборотная система технического водоснабжения. Охлаждающая вода поступает по подводящему каналу, откуда забирается насосами блочной насосной станции и прокачивается ими через главные конденсаторы турбоустановки и другие теплообменники машинного зала. После этого техническая вода охлаждается с помощью пруда охладителя.

В настоящей дипломной работе предлагается эскизный проект атомной электростанции, на основании которого возможно создание новых энергоблоков со следующими параметрами:

Электрическая мощность – 900 МВт;

Давление теплоносителя  – 16,0 МПа;

Количество ступеней промперегрева пара - 2;

Давление в деаэраторе – 0,7 МПа;

Температура охлаждающей воды – 20 ^оС;

ППУ выполнена с водо-водяным  реактором корпусного типа с четырьмя петлями, в каждой из которых включены ГЦН и ПГ. С целью повышения экономичности принят парогенератор с многократной естественной циркуляцией рабочего тела, с неявно выраженной экономайзерной зоной.

ПТУ выполнена с паровой  турбиной состоящей из одного ЦВД  и четырёх ЦНД с частотой вращения ротора 50 об/мин. В установке приняты: система регенерации, промежуточная сепарация пара и двухступенчатый перегрев пара для улучшения экономических показателей ЯЭУ.

В качестве прототипа  принята ЯЭУ с реакторной установкой В-320 и турбиной К-1000-60/3000.