10. Каковы главные достоинства легкой воды как теплоносителя аэс, и какие преимущества при создании и эксплуатации аэс это обеспечивает?

Вода, т.е. H₂O (или лёгкая вода), это наиболее широко используемый теплоноситель, обладающий многими достоинствами.

• Это самое распространённое на Земле вещество: дешёвое, нетоксичное, удобное в обращении.

• Вода – это основное рабочее тело всех АЭС, которое одновременно может быть и теплоносителем и замедлителем, т.е. выполнять несколько функций.

• У воды высокая интенсивность теплообмена при малых затратах на прокачку. По этому свойству вода уступает только жидким металлам, коэффициенты теплоотдачи при одинаковых скоростях у неё примерно на 30% меньше.

• Устойчивость к излучению и температуре, малая активируемость. Правда под действием излучения идёт радиолиз, т.е. разложение воды: 2Н₂О → 2Н₂ + О₂, но очень малоинтенсивно.

11. Каковы основные недостатки легкой воды, как теплоносителя аэс , и какие трудности это вызывает при создании и эксплуатации аэс?

С другой стороны воде присуще много недостатков.

• Достаточно большое сечение поглощения нейтронов, что требует обогащения топлива для достижения критичности.

• Малая температура кипения (даже при высоких давлениях), что не позволяет получить высокого КПД термодинамического цикла, вынуждает сильно повышать давление для сохранения теплоносителя в жидкой фазе, а значит и затрудняет создание реактора.

- Сильная зависимость плотности от температуры. Такие свойства воды приводят к большим значениям температурного коэффициента реактивности б_t(С точки зрения управляемости важно, чтобы б_t было <0, тогда реактор будет устойчивым - саморегулируемым) и к необходимости иметь т.н. компенсаторы объёма, т.е. устройства для поддержания давления в контуре при изменениях температуры.

• Вода – хороший растворитель, в природной воде всегда много солей, от которых её надо тщательно очищать, иначе за счёт примесей резко возрастает активация воды в реакторе.

• Высокая коррозионная активность воды, особенно при высоких температурах. Продукты коррозии могут оседать на ТВЭЛах, ухудшая их охлаждение, и сильно активируются нейтронами, проходя вместе с теплоносителем через активную зону.

12. Каким и почему должен быть реактор для одноконтурной схемы аэс с водным теплоносителем? Какие типы реакторов применяются в таких схемах?

Реактор в этом случае обязательно будет кипящим, т.е. производящим пар для турбины. Как уже отмечалось ранее, такие реакторы могут быть только с многократной циркуляцией, чтобы выполнить условие < и не попасть в область кризиса теплообмена. Используются либо корпусные реакторы (ВВРК), либо канальные (ВГРК) с давлением воды около 7,0 МПа.

13. Какие меры предприняты в одноконтурной схеме аэс с водным теплоносителем, чтобы снизить влажность пара в последних ступенях турбины? Для чего это нужно делать?

Все сегодняшние реакторы такого типа выдают только насыщенный пар из-за трудностей с перегревом пара в реакторе и с регулированием таких реакторов. При расширении в турбине насыщенный пар сразу становится влажным, и чтобы избежать чрезмерной влажности в последних ступенях турбины, между двумя частями турбины устанавливают сепаратор-пароперегреватель СПП (рис.73), где из пара удаляется влага (процесс 2 - 3) и происходит его перегрев (процесс 3 - 4) за счёт конденсации части свежего пара. Видно, что при установке СПП конечная влажность пара после расширения в турбине (т.5.) значительно уменьшается по сравнению со схемой без СПП (т.5ґ). Компенсатором объёма в такой схеме является сепарационный объём реактора, где пар отделяется от влаги.

?14. Каким образом можно организовать перегрев пара в одноконтурной схеме АЭС с водным теплоносителем? Какие преимущества может обеспечить такое решение, и какие трудности вызвать при создании реактора?

О рганизовать перегрев пара, при котором СПП станет ненужным, как на обычных ТЭС, можно только при канальной конструкции реактора (рис.74). В этом случае пароводяная смесь из испарительных каналов активной зоны разделяется на пар и воду в барабане-сепараторе. Пар идёт в перегревательные каналы и из них в турбину, а вода снова подаётся в испарительные каналы циркуляционным насосом.

15. Какой тип реактора используется в двухконтурной схеме АЭС с водным теплоносителем? Как обеспечивается в этой схеме движение теплоносителя и поддержание его давления в допустимых пределах? В каком случае можно организовать перегрев пара в двухконтурной АЭС с водным теплоносителем? Почему это не вызовет исчезновения сепаратора-пароперегревателя?

В таких схемах используются корпусные реакторы, охлаждаемые некипящей водой типа ВВРД (рис.75).

Вода первого контура (теплоноситель) прокачивается через реактор с помощью главного циркуляционного насоса, а затем отдаёт свою теплоту другой воде (рабочему телу) в парогенераторе (ПГ). Наиболее просто и в этом случае производить насыщенный пар, что делает схему второго контура такой же, как у одноконтурной АЭС. В первом контуре имеется специальный компенсатор объёма (КО), т.к. сепарационный объём в этом контуре отсутствует. При прямоточной конструкции парогенератора можно организовать слабый (на 15 - 20 °С) перегрев пара, за счёт чего обеспечить увеличение КПД примерно на 1,5 %, но избавиться от сепаратора-перегревателя за счёт такого слабого перегрева не удаётся, т.к. такого перегрева недостаточно для надёжной работы последних ступеней турбины. Давление в 1 контуре около 16,0 МПа, а во втором примерно 7,0 МПа, т.е. такое же, как на одноконтурной АЭС.