Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции (1994 г., 5-е издание)

102

103

6.5. О развитии парогенератора АЭС с ВВЭР

Известно, что в эксплуатации находится значительное (более 20) количество блоков ВВЭР-440. Не менее известны их благоприятные характеристики. В связи с этим, казалось, не будет никаких затруднений при переходе к более мощным блокам того же типа. Однако в конструкцию внутрикорпусных устройств парогенератора для блока ВВЭР-1000 были внесены существенные изменения: заменен конструкционный сплав для коллектора теплоносителя, установлен погруженный дырчатый лист, изменена схема подачи в парогенератор питательной воды, или можно сказать иначе, внутрикорпусной смешивающий водяной экономайзер, как это видно из рис. 6.4, перемещен в пространство над теплообменной поверхностью.

В этих условиях подача питательной воды над теплообменной поверхностью увеличивает вероятность воздействия ее струй на толстостенный коллектор, в частности, при работе блока па мощности, меньше номинальной, и в некоторых аварийных режимах, например, при отключении главного циркуляционного насоса. Положение усугубляется при снижении температуры питательной воды. В главе 4 были показаны недостатки используемой в настоящее время конструкции ПВД, вызывающие частые отключения всей этой группы подогревателей с подачей в парогенератор питательной воды с существенно меньшей температурой, то есть с температурой не 225 , а 165 , отвечающей температуре после деаэратора. Такие явления были, разумеется, и для блоков ВВЭР-440. Но они только расширяли область, которая была названа смешивающим водяным экономайзером. При подаче питательной воды поверх теплообменного пучка может иметь место также разгон воды вниз по обечайке и разбавление продувочной воды, что приведет к увеличению содержания примесей в парогенераторе. Возможно, что были и другие недочеты в конструкции парогенератора ВВЭР-1000. Достоверно известны лишь многочисленные выходы из строя этих парогенераторов, иногда даже чаще, чем один раз в год.

104

Рис. 6.14. Парогенератор ВВЭР-1000 с поверхностным подогревом питательной воды в нем

1 — основные пакеты труб; 2, 3 — коллекторы теплоносителя; 4 — трубы подогрева питательной воды; 5 — периодическая продувка; 6 — непрерывная продувка; 7 — коллектор питательной воды; 8 — выход питательной воды

Если коллектор парогенератора для блока ВВЭР-440 изготовлялся из нержавеющей аустенитной стали, то для блока ВВЭР-1000 — из стали 10ГН2МФА. Особенности физических и механических свойств этой стали, возможно, и явились главными причинами разрушения коллектора.

В свете существенно меньшей надежности парогенератора для ВВЭР-1000 по сравнению с парогенератором к ВВЭР-440, по-видимому, необходимо создание нового парогенератора. В этой связи целесообразно рассмотреть предложения по повышению параметров пара, в частности по введению перегрева пара, которые мотивируют необходимостью защиты органов регулирования турбины, забывая о сложностях размещения пароперегревателя в корпусе существующего парогенератора, о чем уже говорилось ранее. В противоречие с этим имеются предложения повысить давление пара, то есть пойти на увеличение влажности пара на входе в турбину, считая это безопасным. На рис. 6.14 показан вариант изменения внутрикорпусных устройств парогенератора к ВВЭР-1000. Описание его внутрикорпусных устройств понятно из подрисуночной подписи. Отметим его важнейшие особенности:

наличие внутреннего поверхностного водяного экономайзера, исключающее контакт струй питательной воды с коллекторами теплоносителя и обеспечивающее существенно меньшие недогревы воды на выходе ее в водяной объем парогенератора;

организация непрерывного "ступенчатого испарения" с выводом продувочной воды из области с наибольшей концентрацией растворимых примесей.

105

6.6. Перспективы применения ступенчатого испарения для ПГУ к ВВЭР-1000

Двухконтурная схема АЭС с водным теплоносителем занимает и, по-видимому, будет занимать значительное место в развитии атомной энергетики России и всего мира, что подчеркивает важность надежности их работы. В настоящее время на ряде парогенераторов к ВВЭР-1000 проведена модернизация внутрикорпусных устройств. Так, сделана попытка использования метода ступенчатого испарения внутри корпуса парогенератора, для чего изменена подача питательной воды с преимущественным ее расходом в части надтрубного пространства, прилегающей к одному из торцов парогенератора, непрерывная продувка перемещена в зону противоположного торца.

Обширный опыт обычной теплоэнергетики (работы ОРГ-РЭС, МЭИ, ГРЭС и ТЭЦ) показал, что "переброс" продувочной воды в первую ступень испарения в условиях единого парового объема неизбежен. Анализ этого материала свидетельствует о том, что полностью предотвратить переброс продувочной воды можно только надежно разделив паровые объемы обеих ступеней испарения, создав между их водяными объемами устойчивые, существенные перепады давления, это предложение широко используется в современной теплоэнергетике. Даже, не касаясь внутрикорпусных устройств, предлагается использовать метод ступенчатого испарения между отдельными парогенераторами ВВЭР-1000: наличие четырех параллельно работающих парогенераторов позволяет это сделать. Предлагается выделить в первую ступень испарения три парогенератора, дающие ~75% общей паропроизводительности,

106

107

Г л а в а 7

РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА

СВОДНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

7.1.Тенденции развития реакторной установки

сводным теплоносителем

Кнастоящему времени в отечественной энергетике применяют реакторы с водным теплоносителем двух типов — корпусные (ВВЭР) и канальные (РБМК), как об этом говорилось в гл. 2.

Как и для любой отрасли энергетики, общая тенденция развития основного оборудования АЭС — укрупнение. Значительное концентрирование мощности в одном агрегате позволяет создавать АЭС большой суммарной мощности. Укрупнение оборудования сокращает затраты труда и материалов при его изготовлении и монтаже, обеспечивая тем самым запланированный темп роста электроэнергетики.

Для АЭС раньше, чем в обычной теплоэнергетике, началось и продолжается использование большой единичной мощности основных агрегатов, причем реактор типа

108

РБМК даже начал свою жизнь с единичной мощности 1000 МВт, до сих пор еще не применяемой для паропроизводящих агрегатов обычной теплоэнергетики.

Развитие отечественных энергетических реакторов показано в табл. 7.1 для ВВЭР, а в табл. 7.2 дано сопоставление для единичной электрической мощности 1000 МВт, применительно к обоим типам реакторов.

Таблица 7.1. Развитие реакторов типа ВВЭР

109

Продолжение табл. 7.1

110

Таблица 7.2 Сопоставление важнейших показателей АЭС с реакторами типа

ВВЭР и РБМК для единичной электрической мощности 1000 МВт

Продолжение табл. 7.2

Из табл. 7.1 видно, что рост единичной мощности реакторов ВВЭР, используемых в составе двухконтурной АЭС, достигается за счет не только большего диаметра корпуса реактора, то есть большего диаметра активной зоны, но и повышения среднего значения плотности теплового потока. Это достигается увеличением скорости воды в активной зоне. Важным также является укрупнение парогенераторов и ГЦН, в результате которого число реакторных петель контура уменьшилось до четырех.

Корпус реактора, находящийся под воздействием нейтронного излучения, требует наибольшего внимания. На первых реакторах типа ВВЭР отсутствовала возможность

111