13.Схемы получения тепловой энергии из ядерного топлива
Производство тепловой энергии из ядерного горючего для систем централизованного теплоснабжения возможно тремя способами: нерегулируемым отбором пара от конденсационных паровых турбин атомных тепловых электростанций (АЭС); получением тепловой энергии совместно с электрической энергией в комбинированных схемах на атомных теплоцентралях (АТЭЦ), а также получением тепловой энергии на атомных станциях теплоснабжения (ACT).
Использование нерегулируемых отборов пара от конденсационных паровых турбин не меняет технологическую схему производства электрической энергии на АЭС, однако позволяет повысить эффективность использования ядерного горючего, поэтому достаточно широко используется. АЭС мощностью 4000 МВт (электрическая) с реакторами ВВЭР-1000 может нести тепловую нагрузку ъ 1340—1650 ГДж/ч, а с реакторами РБМК-1000 — до 2520 ГДж/ч при снижении электрической мощности турбогенератора всего на 2—6 %.
Более эффективно используется ядерное горючее в схеме комбинированного производства тепловой и электрической энергии, реализуемой на АТЭЦ. Схема АТЭЦ (рис. 2.3, а), аналогичная схеме ТЭЦ на органическом топливе, имеет три контура: в первом контуре теплоноситель из атомного реактора 1 направляется в парогенератор 2, где охлаждается и затем возвращается в реактор. Во втором контуре схемы рабочее тело — вода вводится в парогенератор 2, где испаряется, и далее в виде водяного пара направляется в турбогенератор 3 для преобразования его энергии в электрическую. Отработанный пар из турбогенератора 3 направляется в конденсатор 4 и далее вода насосом 8 возвращается в парогенератор 2. Часть пара отбирается из турбины турбогенератора 3 и направляется в сетевой теплообменник 5, откуда после охлаждения и конденсации насосом 8 возвращается в парогенератор 2. В третьем контуре вода нагревается в сетевом теплообменнике 5 и подается потребителю теплоты 6, от которого насосом 8 возвращается в сетевой теплообменник 5.
Возможна схема (рис. 2.3, б), в которой теплофикационный контур включен непосредственно в контур реактора через второй парогенератор 7. В этой схеме, также являющейся трехконтурной, пар образуется в парогенераторе 7 и направляется в сетевой теплообменник 5, где теплота передается воде третьего контура, подающей тепловую энергию потребителю 6. Применение АТЭЦ целесообразно только при больших единичных мощностях (свыше 1500 МВт). При меньших мощностях более рационально одноцелевое преобразование ядерной энергии в тепловую на атомных станциях теплоснабжения (ACT).
Схема преобразования энергии расщепления ядерного горючего в тепловую энергию (рис. 2.4) является, как правило, двухконтурной: первый контур включает атомный реактор 1 и сетевой теплообменник 2, а второй кон- тур — сетевой теплообменник 2 и потребителя теплоты Эта схема является технологически более простой, чем схемы АТЭЦ, и менее капиталоемкой; ACT работают при более низких параметрах воды в первом контуре (р = = 1,6 МПа, температура 170°С), и их размещение возможно ближе к теплопотребителю, чем АТЭЦ.
