41. Почему на первых аэс с газовым теплоносителем применялась схема двух давлений во втором контуре? Чем определялись невысокие температуры газа на входе и выходе из реактора?

Как уже отмечалось, на первых АЭС с газовым теплоносителем использовали СО₂ с давлением до 2,0 МПа и с температурой до 400 єС. Так как у газа произведение значительно меньше, чем у воды, то и затраты на прокачку значительно больше из-за необходимости сильно увеличивать объёмный расход газа. При этом становится выгодным большой подогрев газа в реакторе ≈ 200 ⁰С. Его можно было бы увеличить и ещё, но малое значение (не более 400 ⁰С) дало бы тогда слишком малое значение температуры . В итоге для таких АЭС величина

≈ 200 ⁰С. В таких условиях становится выгодной схема двух давлений (рис.87), которая обеспечивает больший КПД цикла. Оптимизация температурных напоров (примерно так же, как для водного теплоносителя) даёт наилучшии величины давлений рабочего тела 5,0 МПа / 2,0 МПа и температуры его перегрева ~ 380 єС / 280 єС. КПД таких станций не превышает 28 – 30 %.

42. Из каких соображений выбираются давление и максимальная температура теплоносителя для аэс с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами? Что позволяет достичь высоких температур газа?

Переход на гелий, как теплоноситель, позволил существенно поднять параметры газа. Так температуру газа при переходе на использование микроТВЭЛов с неметаллическими оболочками удаётся довести до 800 - 850 єС и сохранить при этом прочность всех элементов реактора (в активной зоне металла нет). Чем выше давление газа Р₁, тем меньше будут габариты агрегатов и затраты на прокачку, т.к. с ростом давления увеличиваются коэффициенты теплоотдачи б и величина комплекса , но тем сложнее обеспечить герметичность первого контура. Оптимальная величина Р₁ составляет ~ 4,5 - 6,0 МПа. Такие реакторы называются высокотемпературными газоохлаждаемми реакторами – ВТГР (HTGR).

43. Из каких соображений выбирается величина подогрева теплоносителя для АЭС с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами? Какая схема ПТУ используется во втором контуре таких АЭС и какие параметры пара она обеспечивает?

При таких высоких параметрах газа становится возможным производство пара высокого давления с перегревом и промежуточным перегревом пара (как на обычной ТЭС) (рис.88). Как и для ранних АЭС, из-за малой величины комплекса для гелия оптимальны высокие значения подогрева газа в реакторе. При = 800 – 850 єС оптимальные значения

составляют 350 – 450 єС, т.е. величина лежит в пределах 400 – 450 єС. Такие температуры позволяют во втором контуре использовать стандартные параметры пара (как на ТЭС): = 18 / 4,2 МПа и перегрев = 540 / 540 єС.

44. Из каких соображений выбираются давление и температура (на входе и выходе) в 1 и 2 контурах аэс с натриевым теплоносителем?

Так как температура кипения натрия - 878 ⁰С, то давления в первом и втором контурах выбираются из условия обеспечения прокачки натрия по контурам. В итоге в первом контуре достаточно иметь = 0,5 - 0,7 МПа, а во втором ~ 0,8 - 1,0 МПа, чтобы радиоактивный натрий не попадал во второй контур. Максимальная температура натрия ограничена коррозией стали в среде натрия и составляет 545 – 560 єС.