Кокорев Б. В., Фарафонов В. А. Парогенераторы ядерных энергетических установок с жидкометаллическим охлаждением / Под общ. ред. П. Л. Кириллова.— Москва: Энергоатомиздат, 1990.
Рассмотрены основные конструкционные схемы парогенераторов действующих, проектируемых и перспективных АЭС с жидкометаллическим теплоносителем. Значительное внимание уделено современным инженерным методам теплогидравлического расчета парогенераторов различного типа. Дана оценка влияния на долговечность парогенерирующих элементов для различных параметров работы агрегата.
Для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в проектировании, расчете и эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах.
Научное издание
Кокорев Борис Владимирович
Фарафонов Владимир Александрович
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ
В начале 50-х годов началось освоение быстрых реакторов с натриевым теплоносителем, предназначенных для производства электроэнергии с расширенным воспроизводством ядерного топлива. Одновременно началось и освоение нового типа парогенераторов — парогенераторов (ПГ) с натриевым обогревом. Почти за 40 лет быстрые натриевые реакторы прошли путь от экспериментальных установок небольшой мощности до промышленных АЭС. Этот путь отмечен большим разнообразием конструкций парогенераторов, удачными и неудачными техническими решениями. И сегодня вопрос об оптимальной конструкции парогенератора для АЭС с быстрым натриевым реактором нельзя считать решенным. Достаточно рассмотреть конструкции наиболее крупных действующих парогенераторов АЭС БН-600 и «Супер-Феникс», проектные решения парогенераторов АЭС БН-800, CD ER, SNR-II, чтобы убедиться в этом. В трех упомянутых проектах — три существенно различных варианта конструктивного исполнения ИГ.
Сложность выбора оптимальной конструкции парогенератора связана, в первую очередь, с требованиями безопасности конструкции, обусловленными спецификой теплоносителей, способных в аварийной ситуации вступать в химическую реакцию взаимодействия с повреждением конструкционных элементов в зоне реакции. Накопленный в СССР и за рубежом опыт эксплуатации показывает принципиальную работоспособность парогенератора с различными схемными и конструктивными решениями. Но с выходом на промышленное освоение требования безопасности дополняются требованиями экономическими. На повестке дня стоит техникоэкономическая оптимизация парогенератора, а эта задача требует решения комплекса вопросов, связанных с тепловой эффективностью парогенератора, повышением их надежности, безопасности и технологичности. Для успешного решения этой задачи большое значение имеет обобщение накопленного экспериментального материала и опыта эксплуатации различных конструкций парогенератора. Эффективность выбора конкретных технических решений из множества возможных зависит от наличия средств и методов их сравнительного анализа на возможно более ранних стадиях проектирования.
В настоящей книге авторы предприняли попытку систематизировать имеющийся в различных публикациях материал по парогенераторам АЭС с жидкометаллическим охлаждением, а также представить оригинальные работы, выполненные в лабораториях Физико-энергетического института г. Обнинска и Горьковского политехнического института.
Издание рассчитано на специалистов теплоэнергетиков, связанных с разработкой и эксплуатацией ядерных энергетических установок, а также на аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.
В книге гл. 3, 4, 7 написаны Б. В. Кокоревым, гл. 5 и 6 — В. А. Фарафоновым. Остальная часть книги написана авторами совместно. Общее редактирование выполнено д-ром техн. наук. проф. П. Л. Кирилловым. Авторы признательны д-ру техн. наук. проф. В. М. Будову, д-ру техн. наук. проф. П. А. Ушакову, д-ру техн. наук, проф. В. М. Поплавскому, д-ру техн. наук В. Ф. Титову творческое обсуждение с которыми материалов книги оказало заметное влияние на работу авторов. Авторы благодарны В. И. Чурюмову, В. Н. Гребенникову, В. Ф. Головко, Р. П. Баклушину, Η. М. Турчину за предоставленные материалы и замечания, сделанные ими при обсуждениях, д-ру техн. наук Ю. С. Юрьеву за внимание к работе и полезные замечания при рецензировании.
Авторы
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Жидкие металлы как новый класс теплоносителей за последние 30 лет уверенно проникают в технику. Обладая способностью отводить большие тепловые потоки при сравнительно малой разности температур, они в первую очередь привлекательны для использования в интенсивных высокотемпературных процессах. Преимуществом жидких металлов являются высокие температуры кипения и, как следствие, низкие давления в контурах, что позволяет создавать достаточно тонкостенные конструкции, обладающие небольшой металлоемкостью.
В ядерной энергетике — первой из областей техники стали использоваться жидкие металлы для охлаждения реакторов и в промежуточных контурах для передачи тепла к пароводяному циклу. Парогенератор, обогреваемый жидким металлом, является непременной частью такой ядерно-энергетической установки. Несмотря на кажущуюся простоту и сравнительно небольшое количество деталей, этот аппарат является сложным техническим устройством, в котором не все теплофизические и физико-химические процессы до конца поняты.
Вероятно, этим объясняется то обстоятельство, что два десятка работающих и ряд проектируемых ядерно-энергетических установок с реакторами на быстрых нейтронах отличаются настолько большим разнообразием применяемых конструкций парогенераторов, что ни одна из них не повторяется.
В СССР накоплен большой опыт испытаний и эксплуатации парогенераторов с охлажденным натрием на установках БОР-60, БН-350, БН-600 (семь принципиально разных конструкций). Разработаны парогенераторы для БН-800.
Авторы предлагаемой книги задались целью систематизировать некоторый опыт расчета ряда конструкций. Это — прямотрубные, с трубками Фильда и змеевиковые парогенераторы.
Изложены принципы автоматизированного конструкторского расчета парогенераторов. Структура программного обеспечения и возможность проведения конструкторского расчета на ЭВМ в диалоговом режиме являются современными методиками проектирования, имеющими значительно более общий характер, а не только в приложении к парогенераторам.
Это же относится и к гл. 7, где предлагается комплексная технико-экономическая оценка, основанная на формализации описаний конструкций с помощью построения элементной базы, матрицы интенсивностей отказов и матрицы цен. Разработанный алгоритм расчета технико-экономических показателей позволяет проводить достаточно объективное сравнение различных конструкций.
К недостаткам книги следует отнести отсутствие освещения вопросов водно-химического режима парогенераторов, разбора влияния отложений на температурные режимы, коррозию и долговечность. Это узловые вопросы эксплуатации. Рыхлость изложения некоторых глав, которую не удалось исправить при редактировании, на совести авторов и, конечно, редактора.
П. Л. Кириллов
