Стартовая >> Архив >> Генерация >> Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Парогенераторы - Реакторы-размножители на быстрых нейтронах

Оглавление
Реакторы-размножители на быстрых нейтронах
Воспроизводство и роль быстрых реакторов-размножителей
Физические принципы воспроизводства
Роль воспроизводства в оценках энергетических ресурсов
Программы исследования быстрых реакторов
Принципы конструирования
Механическая конструкция и система теплопередачи
Выбор материалов и параметров активной зоны
Экономический анализ
Обращение с топливом
Выгорание топлива
Уравнения выгорания
Время удвоения
Численные результаты анализа топливного цикла реактора с жидкометаллическим теплоносителем
Конструкции твэла и сборки
Перестройка топлива
Выделение газа из топлива и длина газовой полости
Критерий повреждаемости и анализ прочности твэла
Конструкция тепловыделяющей сборки
Другие сборки
Поведение совокупности сборок
Факторы перегрева
Материалы активной зоны
Топливо на основе урана
Топливо, содержащее торий
Общее сравнение топлива
Оболочка и чехол
Материалы оболочки
Теплоноситель
Совместимость с оболочкой
Сравнение различных теплоносителей
Органы управления
Основное оборудование теплоотводящих контуров реакторов
Регулирование параметров технологической схемы АЭС
Основное оборудование натриевых контуров
Натриевые насосы
Парогенераторы
Нейтронная защита
Защита оборудования теплоотводящих контуров в реакторе петлевого типа
Система транспортировки тепловыделяющих сборок
Измерительные системы
Контроль герметичности оболочек твэлов, течей
Вспомогательные системы
Общие вопросы безопасности реакторов БН
Многоступенчатая защита как концепция безопасности
Развитие методов исследования аварийных режимов
Оценка риска и методы исследования аварийных режимов
Контролируемые переходные процессы
ффективность системы аварийной защиты АЭС
Некоторые параметры, характеризующие состояние реактора в аварийных режимах
Вопросы надежности
Надежность системы аварийного расхолаживания реактора
Распространение локальных повреждений твэлов
Переходные процессы в объеме активной зоны
Другие аварийные режимы
Неконтролируемые аварийные режимы
Уравнения сохранения
Аварийные режимы с повышением мощности реактора
Разрушение твэлов
Прочие факторы
Аварийный режим с ухудшением условий теплоотвода
Неконтролируемый аварийный режим, связанный с прекращением циркуляции теплоносителя
Нарушение герметичности трубопроводов
Переходная стадия
Переходная стадия - расчет
Разрушение активной зоны
Защитная оболочка
Процесс расширения топлива
Взаимодействие расплавленного топлива с теплоносителем
Взрыв паров
Деформация элементов конструкции реактора
Охлаждение реактора после аварии
Аварийная разгерметизация бака реактора
Натриевые пожары
Конструкции защитных оболочек и локализующих систем
Конструкция быстрых реакторов с газовым охлаждением
Системы реактора
Конструкция активной зоны
Конструкция твэла
Безопасность газоохлаждаемых быстрых реакторов
Контролируемые аварии
Неконтролируемые аварии
Защитное окружение быстрых реакторов с газовым охлаждением
Сравнение гомогенного и гетерогенного проектных вариантов быстрого реактора CRBRP
Ядерная энергетика и быстрые реакторы

Как отмечено в § 12.2, парогенераторы делятся на интегральные и секционные. Теплопередающие трубки могут быть различной конфигурации: прямые, спиральные, U-образные или Г-образные. Они могут быть одностеночными или двухстеночными (см. табл. 12.1).
Выбор типа парогенератора определяется используемым на АЭС пароводяным циклом. На рис. 12.12 показано, как изменяются температуры натрия, а также воды и пара в интегральном парогенераторе. Перегрев пара может осуществляться до температуры, близкой к температуре греющего натрия на входе в парогенератор.
В секционном парогенераторе испаритель и пароперегреватель размещаются в отдельных корпусах. Однако процесс испарения воды не завершается в пределах испарительного модуля. Например, в спроектированных для реактора CRBRP парогенераторах с многократной принудительной циркуляцией паросодержание пароводяной смеси на выходе испарителя составляет 50 %.

Рис. 12.12. Изменение темпера туры теплоносителя в интегральном парогенераторе (см рис. 7.8 [2]):
ТNa —температура натрия, Тп — температура пара, I - недогретая жидкость: II — кипение; III — перегрев пара
В прямоточных парогенераторах реактора SNR-300 паросодержание смеси на выходе из испарителя равно 95 %. В том и другом случае перед поступлением в пароперегреватель производится сепарация влаги. Как видно из табл. 12.1, как интегральный, так и секционный парогенераторы находят широкое применение в схемах АЭС с быстрыми реакторами.
При конструировании парогенераторов большое внимание уделяется проблеме компенсации Температурных расширений элементов. На рис. 12.13 показаны варианты конструкции парогенераторов, в которых эта проблема решается за счет применения изогнутых трубок. Если в парогенераторе используются прямые трубки, необходимы специальные меры для компенсации температурных расширений, подобные тем, о которых говорилось применительно к промежуточным теплообменникам. Как видно из табл. 12.1, в парогенераторах реакторов БН используются трубки различной конфигурации. Иногда на разных петлях одного реактора применяются парогенераторы с различными трубками. Например, на одной петле реактора SNR-300 установлен парогенератор со спиральными трубками, а на двух других — прямотрубные парогенераторы. Для реактора CRBRP спроектирован парогенератор с Г-образными трубками; одновременно ведутся проработки вариантов конструкции с прямыми и спиральными трубками. В испарителях парогенераторов АЭС с реактором БН-350 используются трубки Фильда (двойные трубки с кольцевыми зазором между ними; вода движется вниз по внутренней трубке, а в кольцевом зазоре поднимается пароводяная смесь).
Надежная герметичность трубок парогенераторов имеет гораздо большее значение для реакторов БН, чем для ЛВР, поскольку взаимодействие натрия с водой чревато опасными последствиями. Одним из первых шагов на пути решения этой проблемы было использование трубок с двойными стенками с зазором, заполненным инертным газом и служащим для индикации течи в одной из стенок. Такие трубки использовались, например, в парогенераторах реакторов EBR-2 и DFR. Позднее, когда экспериментальные исследования и опыт эксплуатации быстрых реакторов показали, что аварийный процесс взаимодействия натрия с водой надежно контролируется и может быть быстро остановлен, рассматривались более простые конструкции парогенераторов с одностеночными трубками. В настоящее время все демонстрационные реакторы и реакторы-прототипы используют парогенераторы с одностеночными трубками. Однако для промышленных АЭС первого поколения вновь рассматривается возможность использования двухстеночных конструкций в целях повышении их надежности.
Парогенераторы с трубными пучками
Рис. 12 13 Парогенераторы с трубными пучками различной конфигурации.
а — прямотрубный пучок (реактор БН-600): 1— вход воды; 2 — вход натрия; 3— выход пара; 4—выход натрия;
б- U-образный пучок (реактор PFR): 1 — вход натрия из перегревателя; 2 — трубный пучок; 3 - выход натрия; 4 — пластины дистанционирующей решетки; 5 — выход воды/пара; 6 — вход воды; 7 — крышка корпуса; 8 — вход аргона; 9 — выход продуктов взаимодействия натрия с водой, 10—корпус парогенератора; 11— внутренний кожух; 12 — вход натрия из промежуточного перегревателя; 13 — камера перемешивания натрия, 14 — дренажный натриевый патрубок;

Рис. 12.13. Продолжение
в —спиральный пучок (реактор «Супер-Феникс»): 1- вход воды; 2 — вход натрия, 3 - аргон, 4 — выход паря; 5- разрывная мембрана (на линии к баку-сепаратору); 6 — выход натрия,
г— Г-образный пучок (реактор CRBRP): 1 — дистанционирующая решетка, 2 — стенка корпуса, 3 — опорный фланец, 4 — линия сдувки; 5 — выход пара, 6 — трубки; 7- вход натрия, 8 — кожух; 9 — выход натрия, 10 — смотровое отверстие и дренажный натриевый патрубок, 11— вход воды
Хотя опыт эксплуатации в основном подтверждает надежность натриевых парогенераторов, на ряде установок наблюдались трудности эксплуатации, связанные с аварийными течами трубок (БН-350, PFR, «Энрико Ферми»),
В случае аварийного взаимодействия натрия с водой давление в парогенераторе повышается, и для его снижения предусматриваются устройства с разрывными мембранами. Эти устройства располагаются на линии сброса продуктов взаимодействия в специальную емкость (см. парогенераторы реакторов «Супер-Феникс» и PFR на рис. 12.13). В качестве конструкционного материала для большинства парогенераторов используется ферритная сталь, содержащая около 2% хрома и 1% молибдена, которая практически не подвержена хлоридной коррозии под напряжением. Для снижения захвата углерода натрием эта сталь в некоторых случаях стабилизируется добавкой 1 % ниобия.


Парогенератор реактора «Супер-Феникс» выполнен из сплава инколой-800, основной и промежуточный пароперегреватели парогенератора PFR — из аустенитной нержавеющей стали. Одним из важных факторов, влияющих на работоспособность парогенератора, является наличие перехода от пузырькового к пленочному режиму кипения. На участке теплопередающей трубки, где происходит этот переход, температура стенки резко возрастает и становится неустойчивой. На рис. 12.14 границы переходного участка обозначены х1 и х2.
Рис 12. 14. Рост температуры стенки теплопередающей трубки на участке перехода от пузырькового к пленочному режиму кипения (см. рис. 7.15 [2]):
Тст — температура стенки трубки; Тн — температура насыщения жидкости; ΔТ — колебания температуры стенки
Колебания температуры стенки на переходном участке обусловлены тем, что трубка попеременно соприкасается с водой и паром. В результате резких колебаний температуры возникают термическая усталость материала трубки или структурные изменения в стали, способствующие коррозии со стороны воды. Более подробно этот вопрос рассмотрен в (2).



 
« Расчетная обеспеченность работы гидроэлектростанции   Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт »
электрические сети