Принципиальная схема судовых атомных энергетических установок

Наибольшее распространение получили атомные энергетические установки с паротурбинным циклом. Они классифицируются, например:

1) – по типу теплоносителя в I контуре (вода, жидкие металлы, газ и пр.)

2) – по изменяемости агрегатного состояния теплоносителя в реакторе (р. не кипящие, р. кипящие.)

3) – по типу реактора (реактор на тепловых нейтронах, промежуточных, быстрых нейтронах, реакторы гомогенные и гетерогенные.)

4) – по числу контуров (одно контурные, 2^х контурные) при этом учитывается только те контуры, через которые происходит передача энергии от реактора к турбине.

Наиболее определяющим признаком особенности атомной энергетической установки является тип теплоносителя в реакторе, т. к. теплоноситель определяет состав и концентрацию оборудования установки, его весогабаритные характеристики, параметры пара, тип использование турбин и т. д. Поэтому в дальнейшем установки будем классифицировать по типу теплоносителя в реакторе.

Принципиальная схема судовой атомной паротурбинной 2^х контурной установки.

ППУ (паропроизводительные установки) с водо-водяным не кипящим реактором (ВВРД) (под давлением)

Водо-водяным называют реактор, у которого и замедлитель и теплоноситель I контура – вода. Принципиальная схема ППУ с ВВРД (не кипящим) имеет в своем составе 4 взаимосвязанных контура:

Состав I контура – реактор, цир. насосы, ПГ, компенсатор объема, фильтр и его холодильник, коммуникации, соединяющие данное оборудование.

Состав II контура – ПГ, турбина, конденсатор, теплоносительный и конденсатный насосы, вспомогательное оборудование и коммуникации.

Состав III контур – охлаждения элементов оборудование I и II контура. Он является также промежуточным контуром между охлаждаемым оборудованием и IV контуром забортной воды.

В реакторе –вода с P= 100/ 200 aтa, t=280/340⁰C в ПГ в II к-вода P=30/40 ата.

Компенсатор обьема – для поддержания пост. давления в контуре при изменении загрузки. Фильтр- для поддержания концентрации активних примесей воды в I к. в в приемлемых границах в случае неплотностей в оболочках ТВЭЛ. Наполнитель подбираем такой ,чтобы снижать и газовую активность теплоносителя. Для нормальной работы наполнителей(анионовых и катионовых смол) температура теплоносителя требуется 35-40⁰С. Поэтому устанавливают холодильник. Чтобы получить перегретый пар с P=30/40 ата.

t_ne=280/320⁰С в I контуре требуются следующие параметры воды: Р= 120-200ата; t= 300-340⁰С.

Недостаток ВВРД(некин.)- невозможность повышения параметров в I к. Температура не может быть больше 370⁰С.

Преимущества:

1) небольшие размеры Р, ПГ по сравнению с органическими или газовыми теплоносителями.

2) Заполнение I конт. Водой, очистка, подпитка, эксплуатация проще, да и пополнение воды можно получить за бортом.

3) Вода более устойчива под воздействием ед. излучений.

4) Умеренная коррозионная и эрозионная активность воды позволяет применять существующие материалы; Поэтому они широко применяются в судах.

ППУ с ВВРК (кипящим )

С целью снижения Р в I контуре ВВРК бывают 1-контурные и 2-контурные. В одноконтурной установке пар из I контура –в турбину. В II^х контурной установке пар I контура конденсируется в ПГ, отдает тепло воде и пару, а там уже – турбина.

Для улучшение теплоотдачи от ТВЭЛ – принудительная циркуляция. Можно организовать естественную циркуляцию – тога повысится надежность I контура (вследствие отсутствие циркуляционного насоса и утечек).

При принудительной циркуляции кратность циркуляции – 20-30.

Чтобы небыло кавитации, перед циркуляционным насосом – нагреватель питательной воды IIк.

Для получения насыщеного пара Р= 35ата в I нужно кметь Р= 65-75 ата, а чтобы для турбины t_ne = 280-320º в Iк – 80-140 ата, т.е. Р в Iк кипящего по сравнению с не кипящим на 50-70 ата.

Недостаток, что насыщенный пар имеет активность 10^-6 кюри/л (10^-9 допустима).

Двухконтурная установка с кипящим реактором более безопасна но тяжелее и сложнее. Одноконтурная проще, но опаснее и их перспектива – на судах, где имеет значение малый вес и где возможна специально гермитзация турбины с дистанционным управлением.