Пример упрощенной тепловой схемы двухконтурной АЭС с водоводяным реактором

Назначение основного технологического оборудования можно продемонстрировать на примере упрощенной тепловой схемы двухконтурной АЭС с водоводяным реактором (рис. 1.9).

В реакторе 3 происходит разогрев теплоносителя (воды), который по трубопроводам первого контура, снабженного задвижкой 5, направляется в парогенератор 7. В парогенераторе происходит теплопередача от теплоносителя рабочему телу второго контура, производится пар, который подается на цилиндр высокого давления турбоагрегата. Теплоноситель из парогенератора с помощью главного циркуляционного насоса 6 по трубопроводам подается в реактор. Таким образом, назначением первого контура является передача теплоты, выделяемой в реакторе, рабочему телу. Компенсатор объема 4 предназначен для компенсации теплового расширения теплоносителя при разогреве и расхолаживании реактора.

Для поддержания чистоты воды в первом контуре на заданном уровне требуется непрерывное выведение примесей, образующихся в результате коррозии конструкционных материалов. Удаление примесей производится путем отбора (продувки) части воды, ее очистки с последующим возвращением в контур. Расход продувочной воды определяется нормативным содержанием примесей в теплоносителе и может изменяться в широких пределах для АЭС различных типов.

На рассматриваемой схеме отбор продувочной воды производится из трубопровода, расположенного между главным циркуляционным насосом 6 и задвижкой. Продувочная вода проходит через охладитель продувки 8, питаемый насосом 20, ионообменные фильтры 18 и возвращается в контур.

Еще одним методом очистки воды первого контура, используемым наряду с непрерывной продувкой, является спецводоочистка. Вода первого контура (или протечки, дренажные воды и т. д.) собирается в бак активного конденсата 23 и с помощью насоса направляется на выпарные установки 25, где за счет отбора греющего пара от турбины происходит выпаривание конденсата, который далее направляется на фильтры 18 и собирается в баке чистого конденсата 26. При наиболее глубокой очистке конденсата активность достигает 3,7*10² Бк/кг (10^-8 Ки/кг) и принимается в качестве нормируемой для конденсата одноконтурной АЭС. Выпар конденсата по спецканализации направляется в хранилище жидких отходов 24. Очищенный конденсат с помощью насоса направляется для дегазации в деаэратор подпитки 1 и подпиточным насосом 2 возвращается в реактор 3.

Пар, образовавшийся в парогенераторе 7, совершает работу в цилиндре высокого давления (ЦВД) турбоагрегата и увлажняется. Для уменьшения зависящей от влажности коррозии лопаток цилиндра низкого давления (ЦНД) турбины пар после ЦВД пропускается через сепаратор 12, где происходит отделение влаги, перегреватель 13 и направляется в ЦНД. Конденсат сепаратора поступает на дегазацию в деаэратор 10. Перегрев пара в пароперегревателе 13 осуществляется с помощью отбора острого пара от парогенератора 7.

Отработанный пар конденсируется в конденсаторе 11 и с помощью конденсатного насоса 15 через конденсатоочистку 14 и регенеративные подогреватели низкого давления (ПНД) направляется на дегазацию в деаэратор 10. Конденсация отработанного пара в конденсаторе 11 осуществляется технической водой из моря, реки, пруда-охладителя или градирни.

Назначение регенеративного подогрева питательной воды - увеличить КПД АЭС за счет отвода теплоты от пара в турбине и передачи его питательной воде для ее нагрева. Образовавшийся при этом конденсат возвращается в питательный тракт. В принципе чем больше отборов пара от турбины и больше подогревателей питательной воды, тем выше КПД цикла. Однако повышение температуры питательной воды допускается до определенного предела, пока увеличение КПД не перестает компенсировать дополнительные затраты на оборудование (регенеративные подогреватели, парогенератор).

Назначение деаэратора 10 — очистка всего образующегося конденсата от растворенных в нем газов за счет вскипания при подогреве паром от ЦВД турбины. Дегазированный конденсат собирается в баке деаэратора и с помощью питательного насоса 9 через регенеративные подогреватели высокого давления (ПВД) направляется в парогенератор 7. Подогрев питательной воды в ПВД осуществляется паром от ЦВД турбины. Образовавшийся конденсат направляется на дегазацию в деаэратор 10.

Очистка (продувка) воды второго контура от примесей производится отбором ее из парогенератора с последующей подачей в расширитель 22, охладитель 21 и фильтры 18. Очищенная питательная вода собирается в баке 16 и с помощью насоса направляется в конденсатор турбины. Подпитка питательной воды второго контура осуществляется подачей насосом 17 в осветлитель 19, сбором осветленной воды в баке 16, из которого она через фильтры 18 направляется в бак чистого конденсата 27.

Описанная тепловая схема АЭС с водоводяными реакторами в' металлических корпусах, использованная на третьем энергоблоке Нововоронежской АЭС, получила наибольшее распространение на ряде отечественных и зарубежных АЭС. По этой схеме работают Ровенская, Кольская и Армянская АЭС, а также АЭС Норд (ГДР), Козлодуй (НРБ), Пакш (ВНР), АЭС в США, ФРГ и других капиталистических странах.

На третьей очереди Нововоронежской АЭС установлен реактор ВВЭР-440, имеющий шесть циркуляционных петель (на рис. 1.9 приведена одна петля). Каждая петля имеет парогенератор и циркуляционный насос. Трубопроводы и задвижка изготовлены из аустенитной стали. Давление воды в контуре 12,3 МПа, температура на выходе из реактора 300 °С. Для каждого реактора предусмотрены две турбины типа К-220-44 (с одним ЦВД и двумя ЦНД), работающие на насыщенном паре.

В настоящее время в СССР серийное строительство АЭС основано на использовании реакторов ВВЭР-1000. Принципиальная тепловая схема этих АЭС аналогична описанной. Отличие заключается в укрупнении технологического оборудования и сокращении числа петель, охлаждающих активную зону реактора, с шести на АЭС с ВВЭР-440 до четырех на АЭС с ВВЭР-1000. Кроме того, на серийных АЭС в блоке с реактором ВВЭР-1000 устанавливается одна турбина электрической мощностью 1000 МВт.