Если ядерное топливо использовать только для производства электроэнергии, то, как показывают расчеты, даже в 2000 г. его удельный вес в топливном балансе страны не превысит 8—10 %. Поэтому планируется широкое использование ядерного топлива для выработки теплоэнергии.
В СССР для производства тепла используется в 1,7 раза топлива больше, чем для производства электроэнергии. Причем для нужд отопления приходится в общем случае использовать органическое топливо более высокого качества, чем на электростанциях, как из экологических соображений, так и из-за неприспособленности котельных к сжиганию низкосортного топлива. Поэтому в настоящее время реализуется применение ядерной энергии для целей теплоснабжения городов и промышленных центров страны. Уже используются нерегулируемые отборы пара на АЭС, сооружаются смешанные теплофикационно-конденсационные АЭС с турбинами типа ТК-450-500/60, сооружаются также ACT, вырабатывающие только тепловую энергию.
Использование для нужд теплоснабжения нерегулируемых отборов пара на АЭС впервые в мире реализовано в СССР с вводом в эксплуатацию теплофикационных установок общей мощностью 88 ГДж/ч на Белоярской АЭС. Многолетний опыт эксплуатации этих установок подтвердил возможность надежного, экономичного и безопасного теплоснабжения от АЭС. Построенные и строящиеся в настоящее время промышленные АЭС имеют значительно более мощные теплофикационные установки. Тепло, отпускаемое от них, подается потребителям, находящимся в непосредственной близости от АЭС. Оно расходуется на отопление и горячее водоснабжение производственных помещений промплощадки, строительной базы, для нужд спецводоочистки, подается в жилой поселок станции и т. д.
В табл. 3.1 приведены данные по мощности отборов на теплофикацию, которые по данным заводов-изготовителей могут быть увеличены.
Таблица 3.1 Мощность отборов на теплофикацию для турбин АЭС различного типа
Тип турбины | Количество турбин в блоке с ядерным реактором | Гарантированная мощность отборов на теплофикацию. ГДж/ч |
К-220-44 | Две с ВВЭР-440 | 2x104,7 |
К-500-65/3000 | Две с РБМК-1000 | 2x314,0 |
К-1000-60/1500 | Одна с ВВЭР-1000 | 837,4 |
К-750-65/3000 | Две с РБМК-1500 | 2x418,8 |
Например, ведутся проектные проработки подключения к Курской АЭС системы теплоснабжения г. Курска и к Ростовской АЭС — г. Волгодонска.
Если обычные АЭС ориентированы главным образом на производство электроэнергии, то строящиеся сейчас конденсационно-теплофикационные станции (АТЭЦ с турбинами типа ТК) кроме производства электроэнергии предназначены еще и для удовлетворения бытовых потребителей, значительно больших по тепловым нагрузкам. Применение на таких АТЭЦ турбин типа ТК позволяет увеличить отпуск тепла от одного энергоблока мощностью 1000 МВт (эл.) до 3800 ГДж.
Важно отметить, что при теплофикационном, т. е. путем отборов пара из турбины, отпуске тепла основная часть тепловой энергии отпускается потребителям за счет уменьшения сброса тепла в конденсатор турбины. Высокая экономическая эффективность производства тепла таким методом и предопределяет необходимость широкого внедрения как регулируемых, так и нерегулируемых отборов пара от АЭС для теплоснабжения.
Радиационная безопасность теплоснабжения обеспечивается целым набором мероприятий. Схема отпуска тепла потребителям организована таким образом, что нагретая сетевая вода циркулирует только в третьем (по отношению к активной зоне реактора) контуре, давление в котором поддерживается выше максимально возможного давления верхнего из используемых теплофикационных отборов. Для аварийной ситуации предусматриваются устройства (задвижки) автоматического отключения поступления отбираемого пара на теплообменники при снижении давления сетевой воды ниже давления греющей среды. Предусматривается непрерывный контроль за радиоактивностью сетевой воды.
Размещение вблизи крупных городов и промышленных центров, являющихся потребителями тепла, реакторных установок, применяемых в настоящее время на конденсационно-теплофикационных АЭС, ограничено экологическими соображениями. Так, Одесская АТЭЦ размещается на расстоянии около 25 км от города, что требует значительного расхода труб для передачи тепла от АТЭЦ.
Поэтому в СССР был разработан проект одноцелевой ACT. Технические решения, заложенные при создании ACT, позволяют приблизить ядерный источник тепла к району потребления на расстояние 2—3 км от границы городской застройки. Опытно-промышленные ACT указанного типа сооружаются в Горьком и Воронеже.
Затраты на производство тепла на ACT примерно такие же, что и при его производстве на крупных районных котельных. Двублочная ACT обеспечит ежегодно вытеснение ядерным топливом до 950 тыс. т органического топлива, затрачиваемого в настоящее время на теплоснабжение, Успешно конкурируя с котельными на органическом топливе при его достаточно высокой цене, ACT, однако, уступает в экономическом плане теплофикационным способам производства тепла (на АТЭЦ).
