В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов




Скачать 301.26 Kb.
НазваниеВ настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов
страница1/3
Дата публикации12.02.2014
Размер301.26 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > География > Документы
  1   2   3

1.Введение



В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов составляет сейчас около 20%. Остальные 80% энергетических ресурсов (нефть, уголь, природный газ) расходуются для получения промышленной и бытовой тепловой энергии, на транспорте, а также используются в виде химических компонентов металлургических и химических процессов. Темп роста потребления органического топлива существенно превосходит скорость пополнения их ресурсной базы. Поэтому, вполне вероятно, что к середине текущего века спрос на энергию нельзя будет обеспечить за счет традиционных технологий использования ископаемых ресурсов. Развертывание крупномасштабной атомной энергетики позволит вытеснить более дорогой уголь, экономить нефть и газ в тех производствах, где их сложнее заменить.

Естественно, что для успешного внедрения в новые области, ядерная энергетика должна будет технически изменится. Уже много лет во многих странах мира ведутся работы по созданию высокотемпературных реакторов с гелиевым теплоносителем с рабочей температурой выходящих газов около 1000°С. Освоение высоких температур позволяет получить не только высокий КПД при производстве электроэнергии, но и эффективно использовать реакторы для обеспечения тепловой энергией различные технологические процессы в промышленности, а также для получения водорода, необходимого для экономии природного газа и снижения нагрузки на окружающую среду.

^ 2. Развитие ВТГР.
Научно-исследовательские и проектно- конструкторские разработки по созданию ВТГР бы­ли начаты в 50-х годах прошлого века. Первый ре­актор «Dragon»» тепловой мощностью 20 MВт был запущен в 1964 г. в Великобритании и проработал до 1977 г. На нем проводились радиационные испы­тания материалов (как топливных, так и конструк­ционных) в рамках международных программ, с целью дальнейшего совершенствования конструк­ционных элементов активной зоны, а также всех систем жизнеобеспечения реактора. Позже были построены АЭС «Пич-Боттом» (США) и AVR (Германия). Первые два проработали более 10 лет, последний - более 20 лет, показав надежность, высокую готовность и безопасность, низкое радиоактив­ное загрязнение первого контура, устойчивость в переходных режимах, способность длительно нагре­вать гелий до 950 °С.

Во второй половине 1970-х годов были пущены прототипные энергетические реакторы АЭС «Форт-Сент-Врейн» " (США) и THTR-300 (Германия) электрической мощностью 300 МВт. Эти ре­акторы находились в эксплуатации до второй половины 1980-х годов.

Применение ВТГР в ядерной энергетике и использование их для теплоэнергоснабжения промышленных производств базируются на двух особенностях :

  • присущей только ВТГР возможности нагрева теплоносителя на выходе из активной зоны до 1000 °С и снабжения промышленности высокотемпературным теплом вместо сжигания органического топлива;

  • высоком уровне безопасности, позволяющем размещать такие установки в непосредственной близости от жилых массивов и предприятий, что важно с точки зрения снижения потерь при транспортировке тепла, особенно с высокой температурой.


Учитывая изложенные выше факторы, во многих страх мира в последние десятилетия начато или возобновляется проектирование и строительство модульных ВТГР малой и средней мощности. Обращает на себя внимание тот факт, что на ряду с Россией, ФРГ, США, Францией, Японией - странах с традиционно развитой ядерной энергетикой, наиболее ускоренными темпами ВТГР разрабатываются в Юго-Восточной Азии (Южная Корея, Китай, Ин­дия), а также в Южно-Африканской Республике (ЮАР).

Япония в 1998 и Китай в 2003 г. пустили в экс­плуатацию экспериментальные реакторы соответст­венно ВТГР и МГР-10, на которых исследуется их применение для получения высокопотенциального тепла, теплоснабжения промышленности, производства электроэнергии в газотурбинном цикле, коммерческого использования. Температура гелия на выходе из ВТГР достигла 950 °С.

Работы по проектам установок с ВТГР ведутся во Франции и Нидерландах.

В табл. 1 приведены инновационные проекты реакторов ВТГР малой и средней мощности.

Разрабатываемые реакторы имеют как призматическую активную зону с топливными стержнями в графитовых блоках, так и насыпную активную зону с шаровыми твэлами.

В проектах реакторов PBMR, GT-MHR, GTHTR- 300 и FAPIG-HTGR предполагается использовать прямой газотурбинный цикл, в реакторе HTR-PM - непрямой газотурбинный, а проект реактора ACACIA предусматривает возможность использования как непрямого газотурбинного цикла, так и комбинацию непрямого газо- и паротурбинного циклов.

Из табл. 1 видно, что за исключением установки с реактором HTR-PM (Китай), все проекты предусматривают как выработку электроэнергии, так и многоцелевое применение. Причем для всех проектов характерно производство тепла для высокотемпературных технологических процессов, в особенности для производства водорода. Возможно также использование установок для получения питьевой воды (PBMR, GT- MHR, GTHTR-300 и ACACIA), технологического пара (GTHTR-300 и ACACIA) или для нужд теплоснабжения (GTHTR-300).

Таблица 1 – Инновационные проекты ВТГР.

Название установки, страна-разработчик

Тип реактора

Мощность тепл./эл., МВт

Назначение

Сроки реализации проекта

PBMR Южная Африка

HTGR с насыпной активной зоной

400/165

Многоцелевое использование

Начало подготовки площадки

загрузка топли­ва - середина 10-х годов

GT-MHR США+Россия

HTGR с призмат. зоной

600/287

Многоцелевое использование

~ 2015 г.

GTHTR-300 Япония

HTGR с призмат. зоной

600/274

Многоцелевое использование

Демонстрация прототипа - 2018 г.

HTR-PM Китай

HTGR с насыпной активной зоной

380/160

Производство электроэнергии

Строительство демонстраци­онной установки ~ в 2010 г.

FAPIG-HTGR Япония

HTGR с насыпной активной зоной

220/100

Многоцелевое использование

Концептуальный проект в стадии разраб. (по сост. на 2005 г.)



3. Состояние разработок ВТГР.
^ 3.1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК ПО ВТГР В РОССИИ
В настоящее время в Российской Федерации разрабатывается международный проект опытно-промышленной установки ГТ-МГР, который сочетает безопасный модульный реактор с кольцевой активной зоной из призматических ТВС и блок преобразования энергии с газотурбинным циклом производства электроэнергии (рис. 1).


Рисунок 1 - . РУ ГТ-МГР
Эффективность газотурбинного цикла преобразования энергии с к.п.д. цикла 48% делает ее конкурентоспособной по сравнению с АЭС или электростанциями на органическом топливе. Главной целью проектирования реактора является повышение температуры теплоносителя на выходе из активной зоны с 850 до 1000 оС при сохранении пассивной безопасности.

В первых разработках ВТГР в РФ использовалась интегральная компоновка с размещением активной зоны и оборудования в полостях корпуса из предварительно-напряженного железобетона, и мощность реакторов достигала 1000 МВт и более. В проектах последнего времени реализуется модульная концепция с ограниченной мощностью и размещением активной зоны в отдельном стальном корпусе, что явилось дальнейшим этапом в развитии их возможностей (см. рис. 2).

Рисунок 2 - Активная зона реактора ГТ-МГР

Прекращение цепной реакции в реакторе ГТ-МГР осуществляеться за счёт отрицательных обратных связей по температуре и мощности реактора рис 3.


а) набор мощности б) потеря теплоносителя

Рисунок 3 – Зависимость мощности реактора от времени

Расхолаживание установки пасивными средствами засчёт естественных процессов, без привышения допустимых температурных пределов рис.4.


Рисунок 4 - Расхолаживание установки пасивными средствами
Основные характеристики проектов реакторных установок с ВТГР, которые разрабатывались в РФ, приведены в табл.2.

Таблица 2 - Основные характеристики проектов реакторных установок с ВТГР РФ





ВГР-50

ВГ-400

ВГ-400ГТ

ВГМ

ВГМ-П

ГТ-МГР




Назначение




Выработка электроэнергии плюс

Характеристики

Радиационное облучен.

тепло для производства аммиака

бытовое теплоснабжение

тепло для технологи­ческих про­цессов

тепло для нефтепереработки

-




Компоновка реактора




Модульная

Интегральная

Модульная

Тепловая мощность, МВт

136

1060

1060

200

215

600

Число петель

1

4

4

1

1

1

Электрическая мощность, МВт

50

300

400

50




290

Температура гелия, оС: на входе в АЗ на выходе из АЗ

296 810

350 950

350 950

300 750...950

300 750

490 850

Давление гелия, МПа

4

5

5

5

6

7

Тип АЗ

Шаровые твэлы

Призма­тические блоки



^ 3.2 СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК ПО ВТГР В КИТАЕ
Исследовательские и опытно-конструкторские работы по ВТГР в Китае начались в 70-е годы прошлого столетия, а с 1986 г. высокотемпературное направление в реакторостроении было включено в государственную программу перспективных разработок.

Развитие технологии ВТГР в Китае проходило в три этапа.

На первом этапе в 1992 г. правительство утвердило строительство высокотемпературного исследовательского реактора HTR-10 (рис. 3)







Рисунок 3 - высокотемпературный исследовательский реактор HTR-10
тепловой мощностью 10 МВт на площадке Института ядерных и новых энергетических технологий (Institute of Nuclear and New Energy Technology - INET), которое началось в 1995 г. В декабре 2000 г. реактор достиг критичности, а в январе 2003 г. выведен на номинальную мощность.

Реактор является опытно-экспериментальной базой для проверки правильности проектирования и накопления опыта для создания промышленной демонстрационной установки. На нем была проведена серия экспериментов по исследованию свойств безопасности в ходе ожидаемых переходных процессов или аварий, а также при потере теплоносителя и несрабатывании аварийной защиты.

На втором этапе после ввода в эксплуатацию HTR- 10 INET в 2001 г. приступил к проектированию высокотемпературного реактора HTR-10GT, у которого вместо парового цикла будет использован гелий-турбинный. Основными целями проекта являются:

  • создание гелиевого цикла, связанного с реактором;

  • разработка технологии безопасной гелиевой турбинной установки;

  • исследование магнитного подшипника и динамики ротора одновальной гелиевой турбины;

  • накопление опыта разработки, монтажа, ис­пытаний и эксплуатации оборудования гелиевой тур­бины.

Если проект HTR-10GT окажется успешным, контур преобразования энергии заменят прямым гелиевым, хотя в настоящее время предпочтение отдается паровому циклу, поскольку Китай располагает готовыми паровыми турбинами.

Третий этап начался в 2004 г., когда INET начал проектные работы по реактору HTR-PM. Разрабатываемый реактор предназначен для решения следующих задач:

  • выработка электроэнергии наряду с легководными реакторами;

  • производство технологического тепла для производства водорода, заменяющего нефть;

  • повышение конкурентоспособности передовых китайских ядерных технологий.

Проектируемый реактор будет иметь кольцевую активную зону и тепловую мощность на выходе 450 МВт (см. рис. 3). Предложено два варианта АЗ - с подвижной и неподвижной центральной областью. Оба проекта имеют свои преимущества и недостатки. Кон­курентоспособность реактора должны обеспечить:

  • высокая выходная мощность модуля реак­тора;

  • упрощение системы;

  • высокий коэффициент полезного действия выработки электроэнергии;

  • непрерывная загрузка и выгрузка топлива без останова реактора;

  • стандартизация и модульность конструкции.

Строительство реактора, которое включено в госу­дарственную программу развития науки и техники, начнется в 2008-2009 гг. и закончится в 2012-2013 гг. с Сооружение его будет проводиться по самым совер­шенным технологиям с использованием опыта ФРГ и других стран и привлечением международного со­трудничества. Характеристики реакторов HTR-10, HTR-10GT и HTR-РМ приведены в табл.3.

Таблица 3 - Характеристики реакторов HTR-10, HTR-10GT и HTR-РМ





Параметр

Характеристика

Реактор




HTR-10

HTR-10GT

HTR-РМ

Тепловая мощность реактора, МВт

10

10

458

Электрическая мощность. МВт

2,5

2,5

195

Температура гелия, оС на входе на выходе

250 700

330 752

250 750

Расход гелия, кг/с

4,32

4,5б

17б

Давление гелия, МПа

3

1,б

9

Число твэлов

13б22

-

520000

Высота активной зоны/внешний диаметр/внутренний диа­метр, м

-

-

11/4/2,2


^ 3.3. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК ПО ВТГР В ЮАР
Разработка проекта модульного газоохлаждаемого реактора с насыпной активной зоной была начата в 1993 г. консорциумом ESCOM с использованием базовых разработок Германии по ВТГР.

В 2004 г. правительство ЮАР приняло решение о разработке и внедрении модульного ВТГР с насыпной активной зоной (PBMR) и финансировало реализацию этого проекта. Предполагается, что на таких реакторах будет вырабатываться 4000... 5000 МВт эл., что соответствует вводу в эксплуатацию 25...30 реакторов PBMR (рис.4) мощностью 165 МВт эл. каждый .

  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconУглеводородная эра человечества заканчивается
Доля нефти в общем потреблении энергоресурсов продолжает неуклонно расти и в настоящее время составляет более 60%. Нефть, благодаря...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconАтомные электростанции
Атомная энергия сегодня используется практически только для производства электричества, хотя существуют проекты тепловых атомных...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconОсновные риски российского рынка электроэнергии
В настоящее время российский оптовый рынок электроэнергии – это сложная система договорных отношений множества его участников, связанных...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconРеформа электроэнергетики
Крайняя изношенность технологического оборудования практически всех станций Автономной Республики Крым не позволяет в настоящее время...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconОбщие сведения о пастеризации
В настоящее время технология фермерского производства молока практически исключает возможность существования в нем туберкулезной...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconАтомная энергетика
По длительному размышлению, подкрепленному опытом, человечеству придется отказаться и от атомной энергетики по 4 причинам

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов icon1. Охватить в одном общем историческом очерке развитие разнооб­разных...
А без этого, очевидно, нельзя дать историю развития этих областей знания, которая может быть написана только лицом, самостоятельно...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов icon1. Охватить в одном общем историческом очерке развитие разнообразных...
А без этого, очевидно, нельзя дать историю развития этих областей знания, которая может быть написана только лицом, самостоятельно...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconАтомная энергетика очень сложный научно-производственный комплекс,...
Это абсолютно оправданный процесс обновления, вызванный необходимостью перемен на пороге тысячелетия, приоритетами интеграционных...

В настоящее время атомная энергетика развивается практически только для целей производства электроэнергии, доля которой в общем потреблении энергоресурсов iconПолучив в наследство от Советского Союза одну из наиболее развитых...
Изменить ситуацию может только радикальная реформа рынка, прежде всего переход к системе формирования тарифов, учитывающей не только...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<