Конструктивные схемы пг с водой под давлением Характеристика теплоносителя и выбор его параметров

Требования к теплоносителям определяются условиями протекания ядерно-физических, физико-химических и теплофизических процессов в первом контуре АЭС.

По ядерно-физическим свойствам вещество теплоносителя должно иметь высокую радиационную стойкость, минимальную способность к активации и, самое главное, минимальное сечение захвата нейтронов.

По физико-химическим свойствам – минимальную химическую и электро-химическую активность по отношению к конструкционным материалам (коррозия).

По теплофизическим свойствам – вещество теплоносителя должно обеспечить интенсивный отвод тепла из реактора при высокой температуре и обеспечить min затрат на прокачку теплоносителя

,

где t_ст – определяется конструкцией; t_тепл – определяется коэффициентом теплоотдачи .

Чем больше теплоемкость, тем меньше расход G

– объемный расход.

Т.е., чем больше плотность, α и С_р тем лучше теплофизические свойства теплоносителей.

Все теплоносители делятся на жидкие и газообразные.

К жидким относятся органические жидкости (вода, жидкие металлы).

К газообразным – He, CO₂, диссоциирующие газы.

Теплоносители разделяют на низкотемпературные и высокотемпературные (t ≥ 350⁰С).

Вода – наиболее дешевый и распространенный теплоноситель. Сочетание ее свойств позволяет получить достаточно высокие коэффициенты теплоотдачи α при умеренных скоростях. Обладает достаточно высокой теплоемкостью, большой плотностью, малым коэффициентом кинематической вязкости, что приводит к небольшим затратам на прокачку теплоносителя. Т.е. с точки зрения теплофизических свойств вода хороший теплоноситель.

Вода – хороший растворитель, что усложняет водоподготовительные операции и установки, так как надо очищать воду не только от взвешенных или коллоидных частиц, но и от растворенных. Наличие в воде радиоактивных примесей приводит к выпадению их из раствора в контуре и ПГ, что делает их труднодоступными для ремонта.

Вода – с точки зрения физико-химических свойств – коррозионно-активное вещество.

Активность зависит от температуры воды, примесей, концентрации свободных ионов Н⁺ (рН). Коррозионные продукты загрязняют воду.

Вода хорошо растворяет газ и, в том числе, О₂ – необходим деаэратор.

Высокая коррозионная активность воды приводит к необходимости использовать высоколегированные стали ОХ18Н9Т – хромоникелевая сталь аустенитного класса. Недостаток этой стали – склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением в присутствии ионов Cl^– (хлорная коррозия под напряжением).

Главный недостаток воды – высокое давление насыщенных паров

0,1 МПа – ;

1 МПа – ;

15 МПа – .

Поэтому температурный уровень отвода тепла из реактора, охлаждаемого водой под давление не высок (Т_вых), поэтому не высоки и параметры рабочего пара вырабатываемого ПГ, обогреваемого водой под давлением.

Определенным недостатком Н₂О является и то, что плотность воды  существенно зависит от температуры и уменьшается с ее увеличением (возрастает удельный объем).

В связи с этим (т.е. сильным расширением воды) необходимо предусматривать специальный компенсирующий объем (установка компенсатора давления).