Материал: Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

регенеративный подогреватель 4 подает конденсат в испарительные поверхности парогенератора 16. Образовавшийся в них насыщенный пар перегревается в пароперегревателе 17.

Конденсация пара в опреснительных установках исключает присос естественных примесей в питательную воду парогенераторов, так как давление пара выше, чем испаряемой воды. Однако поступление в нее продуктов коррозии стали вызвало определенные затруднения в организации водного режима парогенератора. Естественная циркуляция в испарителях паро-генерирующей установки целесообразна, так как существует возможность продувки испарителей, но принятая их конструкция с U- образными трубками Фильда затрудняла вывод железоокисного шлама и способствовала его отложениям в нижних (поворотных) участках трубок. Такие отложения особенно нежелательны в условиях повышенной тепловой нагрузки для жидкометаллического теплоносителя. В связи с этим в питательную воду парогенерирующей установки дозируется трилон Б, как это изложено в § 6.3 для парогенераторов АЭС с ВВЭР. Тем самым в воде испарителей железоокисные соединения оказываются в растворенном состоянии и эффективно удаляются с продувкой.

Только комплексонная обработка воды вывела парогенераторы блока БН-350 из аварийного состояния.

Принятие для парогенератора конструкции с трубками Фильда позволило конструкторам решить поставленную задачу минимальных затрат металла на сооружение парогенератора, однако это было сделано без учета вопросов надежности, в результате чего в течение ряда лет парогенераторы блока БН-350 находились в аварийном состоянии.

Конструкторы решили поставленную перед ними задачу, но следует помнить, что минимизация расхода металла на сооружение парогенератора не должна быть основной и тем более единственной задачей конструктора.

16.3. АЭС с реактором БН-600

Серийные паровые турбины обычной теплоэнергетики как высокого, так и сверхвысокого давления рассчитаны на начальный и промежуточный перегревы пара. Реакторы с натриевым теплоносителем предоставляют возможность использования таких турбин, которая реализована на третьем блоке Белоярской АЭС, работающем с 1980 г. с реактором БН-600. Основные характеристики этого блока приведены выше. Сопоставление этих данных с характеристиками БН-350 показывает, что БН-600 является дальнейшим развитием реактора с натриевым охлаждением не только по мощности (600 МВт), но, главное, по температуре натрия после реактора и после промежуточного натриевого теплообменника, что позволило существенно повысить температуру перегретого пара.

На рис. 16.3 представлена компоновка реактора БН-600, которая принята интегральной, бакового типа. Активная зона, насосы, промежуточные теплообменники и биологическая защита размещены совместно в корпусе реактора. Теплоноситель первого корпуса движется внутри корпуса реактора по трем параллельным петлям, каждая из которых включает в себя два теплообменника 7 и циркуляционный центробежный насос

252

погружного типа с двусторонним всасыванием. Насосы 3 снабжены обратными клапанами. Циркуляция натрия в каждой петле промежуточного контура осуществляется центробежным насосом погружного типа с односторонним всасыванием. Активная зона и зона воспроизводства смонтированы в напорной камере, где расход теплоносителя распределяется по топливным сборкам соответственно их тепловыделению. Активная зона по торцам и периметру окружена экранами — зоной воспроизводства, состоящей из сборок, заполненных двуокисью обедненного урана.

253

Рис. 16.3. Баковая (интегральная) компоновка реактора БН-600:

1 — опорный пояс; 2 — корпус; 3 — насос; 4 — электродвигатель; 5 — поворотные пробки; 6 — верхняя неподвижная защита; 7 — теплообменник; 8 — центральная колонна с механизмами СУЗ; 9 — механизм перегрузки

254

Рис. 16.4. h, s — диаграмма турбины К-200-130 для условий работы третьего блока БАЭС

Корпус 2 реактора представляет собой бак цилиндрической формы с эллиптическим днищем и конической верхней частью. Корпус через опорный пояс установлен на катковые опоры фундамента. Внутри корпуса помещена металлоконструкция коробчатого типа — опорный пояс 1, на котором укреплена напорная камера с активной зоной, зоной воспроизводства и хранилищем, а также внутрикорпусная биологическая защита. Три насоса первого контура и шесть промежуточных теплообменников смонтированы в цилиндрических стаканах на опорном поясе. В верхней части корпус имеет соответственно шесть отверстий для установки теплообменников и три отверстия — для насосов. Компенсация разности температурных перемещений между стаканами теплообменников и насосов, а также между корпусом и страховочным кожухом обеспечивается сильфонными компенсаторами. Стенки бака имеют принудительное охлаждение "холодным" натрием из напорной камеры. Биологическая защита состоит из цилиндрических стальных экранов, стальных болванок и труб с графитовым заполнителем. Бак реактора заключен в страховочный кожух. Верхняя часть кожуха служит опорой для поворотной пробки 5 и поворотной колонны, обеспечивающих наведение механизма перегрузки 9 на топливную сборку. Одновременно поворотная пробка и поворотная колонна служит биологической защитой.

Топливные сборки загружают и выгружают комплексом механизмов, куда входят: два механизма перегрузки, установленные на поворотной колонне; два элеватора (загрузки и выгрузки); механизм передачи поворотного типа, размещенный в герметичном боксе.

255

Для АЭС с БН-600 применены серийные турбины мощностью по 200 МВт с давлением пара перед турбиной 13 МПа. Однако присущие этой турбине температуры перегрева пара перед турбиной и промежуточная 540 не могли быть достигнуты из-за недостаточной температуры натрия после промежуточного теплообменника (520 ). В связи с этим для турбин установки БН-600 и начальный и промежуточный перегрев пара составляет 505 . Соответствующий процесс в h, s-диаграмме приведен на рис. 16.4. Сравнение этого рисунка с рис. 3.9 для турбины насыщенного пара среднего давления наглядно свидетельствует о преимуществах турбины перегретого пара (в условиях независимого выбора давления пара), которые связаны с большим суммарным теплоперепадом (табл. 16.1) в турбине (меньшими расходами пара) и соответственно более высоким тепловым КПД — для АЭС с БН-600 он составляет 40%.

Таблица 16.1. Теплоперепад в турбинах перегретого вара высокого давления

и насыщенного пара среднего давления, энтальпия, кДж/кг

В табл. 16.1 суммарные теплоперепады в сопоставляемых турбинах различаются в 1,6 раза. Соответственно в 1,6 раза будут отличаться расходы пара и расходы охлаждающей воды конденсаторов, что также является преимуществом турбин перегретого пара.

Для жидкометаллического теплоносителя необходимость остановов и пусков установки должна быть сведена к минимуму. В связи с этим конструкция парогенератора для высокого, но докритического давления целесообразна барабанного типа с многократной циркуляцией. Это позволило бы при надлежащей организации водного режима и установке 100%-ной очистки турбинного конденсата исключить химические эксплуатационные очистки парогенератора для удаления внутренних отложений. Эксплуатация блока БН-600 с прямоточными парогенераторами докритического давления подтверждает ошибочность выбора прямоточного парогенератора.

Для турбины К-200-130 тепловая схема установки представлена на рис. 16.5, а компоновка блока БН-600 приведена на рис. 16.6.

Дальнейшее развитие АЭС с реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем предполагает рост выходной температуры теплоносителя для повышения температуры перегрева и соответственно тепловой экономичности блоков, предполагается и увеличение их единичной мощности. Кроме того, рассматриваются варианты

256