Тепловые схемы АЭС

Тепловая схема может быть одно-, двух- и трёхконтурной (рис 5.3). Одно -и двухконтурные схемы применяются с реактором на тепловых нейтронах с водяным теплоносителем, трёхконтурные -с реакторами на быстрых нейтро­нах с натриевым теплоносителем.

Водноконтурной схеме (рис 5.3, а) пар вырабатывается непосредственно в реакторе. Полученная пароводяная смесь (паросодержание до 15%) подаётся в барабан-сепаратор, отсепарированный насыщенный пар поступает в паровую тур­бину. Отработавший в турбине пар конденсируется и циркуляционным насосом подаётся в реактор. В такой схеме теплоноситель является одновременно и рабо­чим телом в паросиловом цикле.

Одноконтурная схема в конструктивном отношении наиболее проста и обла­дает большей тепловой экономичностью. Однако, пароводяная смесь на выходе из реактора становится радиоактивной. Хотя основное количество радиоактивных веществ остаётся в отсепарированной воде, некоторая часть твёрдых частиц (в ос­новном, продуктов коррозии, обладающих наведённой радиоактивностью) вместе с паром поступает в паропроводы, накапливается в турбине и другом оборудова­нии. Это предъявляет повышенные требования к биологической защите, затруд­няет проведение контроля и ремонт оборудования.

В двухконтурной схеме теплоноситель и рабочее тело движутся по само­стоятельным контурам, общим оборудованием для которых является парогенератор (рис 5.3, б). Контур теплоносителя называется первым, в контур рабочего тела - вторым. Нагретый в реакторе теплоноситель поступает в парогенератор, отдаёт тепло­ту рабочему телу и главным циркуляционным насосом возвращается в генератор. В систему первого контура вводится компенсатор объёма, регулирующий поддер­жание давления и реагирующий на изменение объема в контуре при изменении температуры и других факторов. Полученный в парогенераторе пар подаётся в турбину, совершает в ней работу и конденсируется; конденсат питательным насо­сом подаётся в парогенератор. Наличие в контуре парогенератора, с одной стороны, усложняет установку и снижает её экономичность, а с другой - уменьшает вероятность появления радио­активности во втором контуре. Использование в качестве теплоносителя натрий, который становится радио­активным в нейтронном поле, вызывает необходимость применения трёхконтурной схемы (рис 5.3, в). Радиоактивный натрий первого контура из реактора на­правляется в теплообменник, где отдаёт теплоту натрию промежуточного контура и циркуляционным насосом возвращается в реактор. Натрий промежуточного кон­тура отдаёт теплоту рабочему телу (воде) в парогенераторе, откуда полученный пар высоких параметров поступает в турбину. Трёхконтурная схема требует дополнительного увеличения капиталь­ных затрат на 15-20%, однако при этом обеспечиваются условия более безопасной эксплуатации реакторной установки.

Рис 5.3. Тепловые схемы ядерных энергетических установок с разным числом контуров

а) одноконтурная; б) двухконтурная; в) трехконтурная;

1 – реактор; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – питательный насос; 6 – циркуляционный насос; 7 – парогенератор; 8 – компенсатор объема; 9 – промежуточный теплообменник; 10 – сепаратор;