Підвищення ресурсу АЕС за рахунок комбінування з газотурбінною установкою

Анотація

В Україні у більшості блоків АЕС закінчився проектний термін експлуатації. У зв’язку з цим запропоновано продовжити термін експлуатації АЕС за рахунок комбінування з газотурбінною установкою (ГТУ), а саме, використання котла-утилізатора (КУ) на відпрацьованих газах для виробництва 20% номінальної витрати пари. При цьому потужність реакторної установки знижується до 80%, що дає можливість збільшити ресурс роботи реактора за рахунок зменшення швидкості накопичення флюенсу, а парова турбіна буде працювати при номінальному режимі. До того ж ГТУ може використовуватися у якості резервного джерела енергії для реакторної установки. В представлених в літературі схемах комбінування паротурбінних установок (ПТУ) АЕС з ГТУ розглядаються варіанти збільшення потужності парової турбіни. З проведеного аналізу видно, що це завжди призводить до непроектного режиму, який характеризується зниженням ефективності роботи ступенів та турбіни в цілому. В запропонованій схемі ПТУ працює в номінальному режимі з проектним ресурсом та ефективністю. В роботі розглянуто методику розрахунку запропонованої схеми ком­бінування ГТУ з АЕС та проведено оптимізацію основних параметрів (ступінь стиснення газу, температура газу після КУ, температурний напір в КУ) відносно максимуму електричного ККД ГТУ та ядерно-енергетичного комплексу (ЯЕК) (η_ГТУ = 40,79%; η_ЯЕК = 41,19%). Проаналізовано схему з про­міжним перегрівом газу в КУ. В результаті визначено, що проміжний перегрів газу в дозволяє підвищити ККД ГТУ до 45,44% (Т₀ = 1350 ºС, ступінь стиснення 25 та температура газу на виході КУ 903 К). При цьому ККД ЯЕК η_ЯЕК = 42,9%. Такий режим роботи протягом 20 років дає можливість продовжити термін експлуатації АЕС на 5 років, що достатньо для будівництва нового блоку. В автономному режимі, при байпасі КУ та нагріві повітря в регенеративному підігрівачі, η_ГТУ = 50,87%