Конструкции зарубежных пг, обогреваемых Na

США «Энрико Ферми»

ПГ – прямоточный корпусной. Поверхность теплообмена выполнена из двухрядных плоских змеевиков. Движение рабочего тела принудительное. Газовая подушка предохраняет трубную доску от температурных ударов.

На АЭС Клинч-Риву был применен в последних конструкциях прямоточных ПГ.

Франция ПГ «Феникс»

12000 часов без аварий течи.

ПГ прямоточный, секционный. Секции состоят из модуля испарителей, пароперегревателей и промперегревателей.

Парогенераторы, обогреваемые газовым теплоносителем Характеристика теплоносителя и выбор его параметров

Газовые теплоносители обладают хорошими ядерно-физическими свойствами – малым сечением поглощения , не разлагаются и не активируются (кроме воздуха аргона и азота) в активной зоне.

С точки зрения физико-химических свойств – газы не обладают химической активностью и коррозионно инертны. Наиболее перспективными являются СО₂ и Не. Однако при попадании влаги в него СО₂ становится коррозионно активным. Кроме того при высоких давлениях СО₂ вступает в реакцию с градиентом.

С точки зрения тепло-физических свойств газы – плохие теплоносители. Они обладают малой теплопроводностью, теплоемкостью и малой плотностью – требуются большие объемный расходы теплоносителя и существенные затраты на его прокачку – возрастает мощность газодувок.

Низкая интенсивность теплообмена затрудняет получение высокой температуры на выходе из реактора и требует большой поверхности ПГ.

С точки зрения теплофизических свойств – лучший теплоноситель Не. Поверхность теплообмена ПГ при Не теплоносителем на 30 % меньше, чем при использовании СО₂. Но коэффициент теплоотдачи при обтекании Не т.о. поверхности достаточно низкий α_газ  2000; α_воды  20000; α_Na  60000. Газовые теплоносители позволяют иметь в I контуре низкое давление. Однако выбор давления для газа не однозначен. Чем выше давление газа, тем лучше его теплофизические свойства (выше   меньше расход G, улучшается теплообмен).

С другой стороны – повышение давления увеличивает толщину корпуса и, следовательно, расход металла. Поэтому Р_газа выбирается на основании технико-экономических расчетов. Но P_I  P_II.

Температура газового теплоносителя определяется разницей температур газ-стенка. Повышение температуры – за счет интенсификации теплообмена, применение жаростойких материалов. Для интенсификации теплообмена применяют ребристые и ошикованные поверхности.

Применение оребрения поверхности эффективно на той ее стороне, где интенсивность теплоотдачи низка. При продольном оребрении труб характер течения теплоносителя около них фактически неизменен по сравнению с гладкими трубами. Более эффективно поперечное оребрение, так как в этом случае в межреберных зазорах возникают циркуляционные вихри, обеспечивающие перемещение теплоносителя. Наибольшей эффективностью обладают трубы с шевронным и полизональным оребрением, а также с перфорированными ребрами.

В настоящее время t_Не  800-850⁰С.

Высокая температура Не определяет целесообразность выработки перегретого пара и применение промежуточного перегрева.

В первых проектах АЭС с газовыми теплоносителями (Великобритания «Колдер-Холл») при использовании в качестве оболочек ТВЭЛ материала магнокс и в качестве теплоносителя СО₂ Р_I < 2МПа температура на выходе из реактора не превышала 450⁰. Применение оболочек из нержавеющей стали и повышении Р₁ до 5 МПа повышает Т₁ до 650⁰С. Применение в этих же условиях Не дает возможность повысить Т₁ до 700⁰ и выше.

Использование пористых швелов из кермитов и Не позволяет получить температуру > 850⁰С.

При использовании низких параметров теплоносителя ( ) наиболее приемлемый оказался цикл двух давлений (цикл низкого давления и цикл высокого давления).

Использование цикла трех давлений при некотором повышении Т₁  450⁰ экономически еще лучше. При этом проигрыш в конструкции.

Большой температурный перепад в ПГ по температуре теплоносителя приводит к необходимости выделять экономайзер в отдельную зону.

При увеличении t₁ до 650⁰ и более использование цикла двух давлений не целесообразно. В этих условиях могут рассматриваться паротурбинные циклы сверхвысоких и закритических параметров р₂ = 16  24 МПа , что даст возможность использовать стандартное оборудование ТЭС.

1 ст. Колдер Холл (СО2)	Т1	Т2	PI	PII	t2вых
Англия (Колдер Холл)	340	135	0,76	1,45	310	 цикла В.Д.
Англия Не	750	300	5,0	17	540
США Не	800	380	3,1	24	565
СССР Не	750	348	5,0	17,5	530