24. Каковы преимущества органических теплоносителей аэс по сравнению с обычной водой? Как это может повлиять на надежность и экономичность работы станции?
Органические теплоносители (полифенилы) обладают серьёзными преимуществами перед обычной водой.
У них меньшее, чем у воды сечение поглощения нейтронов и очень слабая активируемость.
Высокие температуры кипения при малых давлениях (>500 єС), что позволяет упростить конструкцию реактора и увеличить КПД АЭС.
Химическая инертность по отношению к конструкционным материалам и к воде (как рабочему телу).
При этом у них достаточно высокая интенсивность теплообмена, всего на 20 - 30% меньше, чем у воды.
25. Каков главный недостаток органических теплоносителей аэс? Почему для атомной станции теплоснабжения с ним удается относительно легко справляться?
Главными недостатками полифенилов являются низкая тепловая (400 єС) и радиационная стойкость, в результате чего происходит полимеризация теплоносителя (образование смол) и недопустимое загрязнение контура. Поэтому для энергетических АЭС эти теплоносители не могут конкурировать с обычной водой.
Однако сейчас эти теплоносители считаются весьма перспективными для АСТ, т.к. могут обеспечить повышенную безопасность работы в связи с малым давлением в реакторе, отсутствием коррозии и активации. На АСТ не требуется иметь температуры теплоносителя выше 200 єС, а при таких температурах полимеризация проявляется слабо, и с ней можно легко справиться за счёт очистки теплоносителя на фильтрах.
26. Какие преимущества жидкометаллических теплоносителей обеспечивают их возможность использования для реакторов на быстрых нейтронах? Какой теплоноситель считается сейчас лучшим по совокупности этих свойств?
Малое поглощение и малое замедление быстрых нейтронов, т.е. малые величины сечений уа и уs.
Очень высокая интенсивность теплообмена в связи с большой теплонапряжённостью активной зоны.
Наилучшее сочетание таких свойств имеет жидкий натрий (Na), который и используется в современных реакторах БН. У натрия кроме того, высокая температура кипения при атмосферном давлении (878 єС), что позволяет упростить конструкцию реактора и получить высокий КПД АЭС.
27. Каковы недостатки натрия, как теплоносителя аэс? к каким трудностям они приводят при создании и эксплуатации аэс?
К сожалению у натрия очень много недостатков:
Он очень сильно активируется в реакторе.
Натрий химически активен по отношению к воде и воздуху
При температурах более 500 єС Nа способствует окислению стали, вызывая её растворение на горячих участках и отложение оксидов на холодных. В связи с этим приходится ограничивать температуру натрия и иметь устройства очистки теплоносителя от оксидов (т.н. холодные ловушки).
У натрия большая температура плавления (97 єС), что требует иметь на АЭС системы предпускового разогрева натрия.
28. Почему схема аэс с натриевым теплоносителем делается трехконтурной? Почему во втором контуре этой схемы тоже используется натрий?
В связи с указанными недостатками для натриевого теплоносителя используется трёхконтурная схема АЭС (рис.78).
В первом и втором контурах натрий, а в третьем – вода (рабочее тело). Теплота от радиоактивного натрия первого контура передаётся нерадиоактивному натрию второго контура в промежуточном теплообменнике, а от него – воде в парогенераторе. Такая схема позволяет исключить контакт воды с радиоактивным натрием и избежать попадания воды в реактор, что недопустимо для реактора БН. В связи с высокой температурой натрия, в третьем контуре используется схема ПТУ с перегревом и вторичным перегревом пара (как на ТЭС), что позволяет увеличить КПД АЭС до 40 %. Естественно, что такая схема наиболее сложна.
?29. Каковы основные достоинства газообразных теплоносителей АЭС? Какие преимущества это позволяет получить при создании и работе АЭС?
Достоинства:
Малое сечение поглощения тепловых нейтронов.
Радиационная и тепловая стойкость, малая активируемость.
Слабая коррозионная активность.
Возможность получать высокий подогрев газа, а значит высокие параметры рабочего тела и высокий КПД станции.
Малая зависимость плотности от температуры, что позволяет не иметь компенсаторов объёма.