30. Каковы главные недостатки газообразных теплоносителей аэс? Какие трудности они вызывают при создании и эксплуатации аэс?

Недостатки:

1. Малая плотность и теплоёмкость, что увеличивает расход газа, его скорости, размеры оборудования и затраты на прокачку.

2. Малая интенсивность теплообмена, что приводит к росту размеров агрегатов и к необходимости увеличения давления газа, что даёт рост плотности (с) и коэффициентов теплоотдачи, но усложняет конструкции агрегатов.

31. Каковы основные достоинства и недостатки гелия как теплоносителя аэс по сравнению с диоксидом углерода (с02)? Какие преимущества это обеспечивает при создании и эксплуатации аэс?

Cейчас лучшим теплоносителем для АЭС считается гелий (Не).

1. Он химически инертен

2. Cовсем не активируется и имеет лучшую теплоотдачу, чем СО₂, позволяет повысить температуру газа до 800 – 850 ⁰С.

Главные недостатки гелия – высокая стоимость и очень малая вязкость, благодаря чему он может просачиваться через мельчайшие неплотности, что затрудняет герметизацию контуров.

При использовании гелия с высокой температурой для АЭС тоже применяется двухконтурная схема , причем во втором контуре имеется перегрев и вторичный перегрев пара, что позволяет (как и на обычных ТЭС) получить высокие КПД АЭС (до 40 - 42%).

32. Какие схемы аэс применяются при использовании газообразных теплоносителей? Почему не используется схема с газотурбинной установкой?

В принципе для газа возможна и одноконтурная схема с газотурбинной установкой (рис.82), наиболее простая, дешёвая и манёвренная. Однако при достижимых максимальных температурах газа (~850 єС) КПД такой установки был бы всего 28%, поэтому таких АЭС не строят. Кроме того, здесь бы резко обострились проблемы с утечками газа в компрессоре и газовой турбине.

33. Какие новые теплоносители пытаются в последнее время использовать для аэс с реакторами на быстрых нейтронах? Какие преимущества они обеспечивают по сравнению с жидким натрием?

Сейчас ведутся разработки по использованию гелия для реакторов типа БН, что позволило бы сделать АЭС двухконтурной, и повысить безопасность за счёт отказа от натрия. Однако, слабая теплоотдача гелия по сравнению с натрием вынуждала бы иметь давление в реакторе около 16 МПа, что резко усложняет оборудование, и вызывает большие трудности в обеспечении охлаждения реактора в аварийных ситуациях с потерей теплоносителя.

?34. Из каких соображений выбирается давление пара для одноконтурных схем АЭС с водным теплоносителем? Почему современные АЭС такого типа производят только насыщенный пар?

Р ассмотрим вначале одноконтурную схему. Как уже отмечалось, современные одноконтурные АЭС с реакторами типа ВВРК и ВГРК выдают насыщенный пар. Следовательно, давление и температура теплоносителя (он же – рабочее тело) на выходе из реактора жестко связаны. С ростом давления пара растёт КПД цикла (рис.83). Однако после 7 МПа (70 ата) скорость роста КПД резко замедляется, а критические тепловые потоки (рис.56) начинают уменьшаться, а значит будут уменьшаться и реальные тепловые потоки (132), что увеличивает габариты и стоимость реактора. При этом с ростом давления буду соответственно расти и толщины стенок всех элементов, работающих под давлением. В итоге оптимальное с точки зрения суммарных затрат и стоимости произведенной электроэнергии давление пара находится в приделах Р = 6,4 – 7,2 МПа, что соответствует температурам насыщения 280 - 285 єС.