3.4. Парогазовые установки

Парогазовая установка (ПГУ) – это установка, объединяющая в себе две ранее рассмотренных установки – газотурбинную, с высокой начальной температурой газов и паротурбинную, с низкой температурной отвода теплоты к холодному источнику. Такая комбинация позволяет снизить потери теплоты с уходящими газами газовых турбин, передав часть этой теплоты низкотемпературному циклу паротурбиной установки. Таким образом, мы получаем установку с высокой начальной температурой рабочего тела и низкой температурной отвода теплоты. Такая комбинация двух циклов позволяет получить КПД парогазовой установки порядка 60-61%. Схема парогазовой установки и ее термодинамический цикл изображены на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Принципиальная тепловая схема ПГУ(а) и цикла Брайтона-Ренкина(б)

Здесь как газотурбинная, так и паротурбинная часть установки функционируют так, как было описано ранее, за исключением того, что сжигание топлива в парогазовой установке происходит только в камере сгорания ГТУ, а генерация и перегрев пара, который поступает в паровую турбину происходит в котле утилизаторе (КУ) за счет использования теплоты горячих газов, покидающих газовую турбину.

В таблице 3.1 приведены основные показатели, характеризующие три рассмотренные технологии производства электроэнергии.

Таблица 3.1

Основные показатели, характеризующие технологии производства электроэнергии

Показатель	КЭС	ГТУ	ПГУ
КПД, %	38-40	30-35	52-61
Мощность, МВт	до 1200	до 350	до 800
Максимальная начальная температура рабочего тела, °С	620	1500	1 Осколок деления 500
Конечная температура рабочего тела, °С	15-30	400-600	15-30

3.5. Физические основы преобразования ядерной энергии. Принципиальная схема атомной электростанции

По назначению и технологическому принципу действия атомные станции практически не отличаются от традиционных тепловых станций. Их существенное различие заключается, во-первых, в том, что на АЭС в отличие от ТЭС пар образуется не в котле, а в активной зоне реактора, а во-вторых, в том, что на АЭС используется ядерное топливо, в состав которого входят изотопы урана-235 (U-235) и урана-238 (U-238).

Особенностью технологического процесса на АЭС является также образование значительных количеств радиоактивных продуктов деления, в связи с чем атомные станции технически более сложны по сравнению с тепловыми станциями.

На рисунке 3.8 представлена схема реакции делении ядер урана. При реакции деления выделяется очень большая энергия. Основная часть энергии деления выделяется в виде кинетической энергии ядер-осколков. Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько нейтронов, что создает условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции деления ядер.

Действительно, если в среде, содержащей делящиеся ядра, один нейтрон вызывают реакцию деления, то образующиеся в результате реакции нейтроны могут с определенной вероятностью вызвать деление ядер, что может привести при соответствующих условиях к развитию неконтролируемого процесса деления.