Стартовая >> Архив >> Генерация >> Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов

Реакторы с магнитогидродинамическим преобразованием энергии - Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов

Оглавление
Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов
Принципы работы ядерных реакторов
Основы теплотехники ядерных реакторов
Требования к ТВС и твэлам
Твэлы на основе металлического урана
Использование тория и плутония в твэлах ядерных реакторов
Твэлы на основе компактной двуокиси урана
Твэлы на основе смешанного керамического топлива
Твэлы на основе уплотненного порошкообразного окисного топлива
Твэлы на основе карбидного и нитридного топлива
Тепловыделяющие элементы на основе дисперсионного ядерного топлива
Методы покрытия топливных частиц дисперсионных твэлов
Пластинчатые твэлы
Кольцевые твэлы
Стержневые твэлы
Сферические и другие твэлы
Методы соединения ядерного топлива с оболочкой твэла
Выдавливание заготовки твэла через фильеру
Обжатие порошкообразного топлива в оболочке давлением газа
Соединение топлива с оболочкой с помощью теплопроводящей металлической прослойки
Герметизация твэлов
Контроль качества и методы испытания твэлов
Дореакторные испытания твэлов
Реакторные испытания твэлов
Контроль облученных твэлов и ТВС
Требования к конструкционным материалам
Алюминий и его сплавы
Цирконий и его сплавы
Нержавеющие стали
Никель и его сплавы
Титан и его сплавы
Бериллий и его сплавы
Тугоплавкие металлы и их сплавы
Графит
Прямое преобразование тепловой энергии деления ядер в электрическую
Реакторы с термоэмиссионным преобразованием энергии
Реакторы с магнитогидродинамическим преобразованием энергии
Техника безопасности
Литература

Магнитогидродинамический (МГД) метод наиболее эффективен для получения больших мощностей (100—1000 МВт). Магнитогидродинамическое преобразование основано на законах электромагнитной индукции, и в этом смысле МГД-генератор аналогичен динамомашине, в которой ЭДС возникает при движении проводников в магнитном поле. Разница заключается в том, что в МГД- преобразователе проводниками служат не твердые тела (например, металлические провода), а электропроводящие газы с высокой концентрацией свободных электронов и жидкие металлы.
По типу рабочих тел, используемых в МГД-гснсраторах, установки замкнутого цикла можно подразделить на три класса: 1) жидкометаллические (ЖМ)МГД-установки; 2) плазменные установки на неравновесной плазме; 3) плазменные установки на равновесной плазме.
МГД-установки на жидком металле могут использоваться непосредственно в сочетании с жидкометаллическими реакторами на быстрых нейтронах. Такие генераторы не требуют слишком высоких температур и компактны. Однако сложной задачей при создании такого типа генераторов является получение потока жидкого металла с достаточно большой скоростью. Способ разгона с использованием сопла, применяемый для газообразного рабочего тела, в данном случае неприменим. Для разгона жидкого металла предложено использовать конденсирующий инжектор (рис. 9.7) или сепаратор, однако низкий КПД таких схемпозволяет использовать МГД-установки только как надстройки к обычным паросиловым циклам.

Рис. 9.7. Схема ЖМ МГД-установки с конденсирующим инжектором:
1 — реактор; 2 — сопло; 3 — инжектор; 4 — охладитель; 5 — МГД-генератор

Рис. 9.8. Схема МГД-установки с газофазным реактором:
1 -реактор; 2 — МГД-генератор; 3 — смеситель; 4 — регенеративный теплообменник; 5 — конденсатор; 6 — насос

При использовании двухфазного рабочего тела в ЖМ МГД-генераторе экономические показатели могут быть улучшены.
В схемах с твердотвэльными ядерными реакторами существует возможность обеспечить достаточную проводимость газообразного рабочего тела МГД- генератора за счет неравновесной ионизации. При использовании в качестве теплоносителя инертного газа в сильном электрическом поле можно получить неравновесную плазму с большой разницей электронной и ионной температур. Действующие модели МГД-генераторов, рабочим телом в которых служит инертный газ, содержащий легкоионизируемые присадки, впервые были созданы в СССР, причем на ряде неравновесных генераторов достигнуто устойчивое преобразование в электрическую энергию 20% энтальпии потока.
Уровень температур МГД-генераторов порядка 2000 °С делает очень острой проблему выхода осколков деления в теплоноситель. По общему мнению специалистов, атомные станции с МГД-генераторами должны ориентироваться на температуру теплоносителя 1700 °С.
Перспективы внедрения МГД-генераторов в ядерную энергетику могут быть расширены при их сочетании с газофазными реакторами, в которых температура рабочего тела гораздо выше, чем в твердотвэльном реакторе. Равновесная проводимость плазмы при этих температурах (~ 10 000 К) велика даже без применения ионизирующейся присадки.
Особенностью схем с газофазным реактором (на UF6) является возможность замены газового компрессора большой мощности на жидкостной насос (рис. 9.8).
Стремление повысить коэффициент преобразования ядерной энергии в электрическую приведет к разработке все более высокотемпературных реакторов.



 
« Температурный режим мембранных поверхностей нагрева мощного котла   Теплозащитные конструкции оборудования ТЭС »
электрические сети