Cписок литературы:
1. Schneider M., Froggat A. The World Nuclear Industry Status Report 2018. Paris, London, September 2018. http://www.worldnuclearreport.org/The-World-Nuclear-Industry-Status- Report-2018.html
2. Машиностроение ядерной техники / под ред. Е.О. Адамова (Энциклопедия «Машиностроение»; том IV-25, книга 1). – М.: Машиностроение, 2005.
3.Доля АЭС в выработке электроэнергии в России в 2017 году выросла до 18,9%. http://www.rosatom.ru/journalist/news/dolya-aes-v-vyrabotke-elektroenergii-v-rossii-v-2017-godu-vyrosla-do-18-9
4. Безопасность российских АЭС. http://www.rosatom.ru/about-nuclear-industry/safety-russian-npp/
5. Канальный ядерный энергетический реактор РБМК / под общей ред. Ю.М. Черкашова. – М.:ГУП НИКИЭТ, 2008.
6. Реакторные установки ВВЭР для атомных электростанций / В.П. Денисов, Ю.Г. Драгунов. – М.: Атомиздат, 2002.
7. Быстрый реактор БН-800 в замкнутом топливном цикле. https://www.ippe.ru
/nuclear-power/fast-neutron-reactors/138-bn-800
Вопросы для студентов:
1. Основные технические характеристики энергоблоков зарубежных АЭС
2. Основные технические характеристики энергоблоков российских АЭС
3. Конструкция и параметры РБМК
4. Конструкция и параметры ВВЭР
5. Конструкция и параметры БН-600
Таблица 1 - Ядерная энергетика мира (по состоянию на 1 июля 2018 г.)
|
Страны |
Ядерные реакторы |
Доля ядерной эн-ки |
|||||
|
Действующие блоки (шт.) |
Мощн. сум. (МВт.эл) |
Средний возраст (годы) |
Строящиеся блоки (шт.) |
в элек троэнергии (%) |
в первич ной энергии (%) |
||
|
Аргентина |
2 |
1 033 |
24,2 |
1 |
4,5 |
1,7 |
|
|
Армения |
1 |
375 |
38,5 |
- |
32,5 |
? |
|
|
Бангладеш |
- |
- |
- |
1 |
|
|
|
|
Беларусь |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Бельгия |
7 |
5 918 |
38,3 |
- |
49,9 |
15,3 |
|
|
Бразилия |
2 |
1 884 |
27,1 |
- |
2,7 |
1,2 |
|
|
Болгария |
2 |
1 926 |
28,8 |
- |
34,3 |
- |
|
|
Канада |
19 |
13 554 |
35 |
- |
14,6 |
6,2 |
|
|
Китай |
41 |
38 154 |
7,1 |
16 |
3,9 |
1,8 |
|
|
Чехия |
6 |
3 930 |
27 |
- |
33,1 |
15,4 |
|
|
Финляндия |
4 |
2 769 |
39,3 |
1 |
33,2 |
18,6 |
|
|
Франция |
57 |
61 800 |
33,4 |
1 |
71,6 |
37,9 |
|
|
Германия |
7 |
9 515 |
31,8 |
- |
11,6 |
5,1 |
|
|
Венгрия |
4 |
1 889 |
33 |
- |
50 |
15,7 |
|
|
Индия |
19 |
5 761 |
21 |
7 |
3,2 |
1,1 |
|
|
Иран |
1 |
915 |
6,8 |
- |
2,2 |
0,6 |
|
|
Япония |
9 |
8 706 |
28,9 |
1 |
3,6 |
1,4 |
|
|
Мексика |
2 |
1 552 |
26,4 |
- |
6 |
1,3 |
|
|
Нидерланды |
1 |
482 |
45 |
- |
2,9 |
1,4 |
|
|
Пакистан |
5 |
1 320 |
14,9 |
2 |
6,2 |
2,3 |
|
|
Румыния |
2 |
1 300 |
16,5 |
- |
17,6 |
7,7 |
|
|
Россия |
37 |
28 238 |
29,7 |
5 |
17,8 |
6,6 |
|
|
Словакия |
4 |
1 814 |
26,3 |
2 |
54 |
- |
|
|
Словения |
1 |
688 |
36,7 |
- |
39,1 |
- |
|
|
ЮАР |
2 |
1 860 |
33,6 |
- |
6,7 |
3 |
|
|
Южная Корея |
24 |
22 494 |
20,6 |
4 |
27,1 |
11,3 |
|
|
Испания |
7 |
7 121 |
33,4 |
- |
21,2 |
9,5 |
|
|
Швеция |
8 |
8 629 |
37,9 |
- |
40,0 |
27,2 |
|
|
Швейцария |
5 |
3 333 |
43,3 |
- |
33,4 |
17,3 |
|
|
Тайвань |
5 |
4 448 |
36 |
- |
9,3 |
4,4 |
|
|
Турция |
- |
- |
- |
1 |
|
|
|
|
ОАЭ |
- |
- |
- |
4 |
|
|
|
|
Великобритания |
15 |
8 918 |
34,3 |
- |
19,3 |
8,3 |
|
|
Украина |
15 |
13 107 |
29,4 |
- |
55,1 |
23,7 |
|
|
США |
99 |
99 979 |
38,1 |
2 |
20 |
8,6 |
|
|
Евросоюз (28 стран) |
125 |
116 699 |
33,4 |
4 |
25,3 |
11,1 |
|
|
Всего в мире |
413 |
363 412 |
29.8 |
50 |
10,3 |
4,4 |
|
Таблица 2 - Основные характеристики реакторов PWR некоторых зарубежных АЭС
|
Характеристика |
«Шиппинг-порт 1» (США) |
«Сан-Онофре» США) |
«Библис-А» (ФРГ) |
«Беллефонте» США) |
|
Год выпуска |
1957 |
1968 |
1975 |
|
|
Мощность, МВт(эл) |
150 |
450 |
1204 |
1238 |
|
КПД АЭС брутто, % |
28 |
31,9 |
33 |
36 |
|
Давление в первом контуре, Мпа |
14,0 |
14,9 |
15,8 |
15,7 |
|
Температура воды, °С на входе |
266 |
291 |
284 |
300 |
|
Размеры корпуса, м: диаметр высота |
2,6 11,5 |
5,0 13,45 |
5,5 13,25 |
4,54 13,1 |
|
Средняя энергонапряженность активной зоны, МВт/м3 |
65 |
71,6 |
87 |
95,7 |
|
Загрузка урана, т |
17,4 |
57,3 |
102,7 |
106,1 |
|
Число кассет |
97 |
157 |
193 |
205 |
|
Диаметр твэла, мм |
Пластина |
15,0 |
11,0 |
9,6 |
|
Глубина выгорания топлива, МВт сут/тU |
Пластина изменялась в разных загрузка |
10000 |
31500 |
32000 |
|
Число петель |
4 |
3 |
4 |
2 |
Таблица 3 - Характеристики некоторых реакторов BWR зарубежных АЭС
|
Характеристика |
«Дрезден-1» (США) |
« Дуглас-Пойнт» (США) |
«Крюммель» (ФРГ) |
|
Год выпуска |
1960 |
Строится |
1980 |
|
Мощность, МВт(эл) |
210 |
1206 |
1316 |
|
КПД брутто, % |
29,4 |
32,6 |
34,2 |
|
Давление в первом контуре, Мпа |
7,1 |
7,31 |
7,1 |
|
Температура воды, °С: вход/выход
|
263/286
|
278/287
|
215/286
|
|
Размеры корпуса, м: диаметр/высота
|
3,6/12,44 |
6,4/21,6
|
6,7/21,85
|
|
Средняя энергонапряженность активной зоны, МВт/м3 |
36,5 |
56 |
51,6 |
|
Загрузка урана, т |
57,6 |
140 |
155,8 |
|
Число кассет |
464 |
731 |
840 |
|
Диаметр твэла, мм |
19,0 |
12,5 |
12,5 |
|
Глубина выгорания топлива, МВт-сут/тU |
12000 |
27500 |
27500 |
|
|
|
|
|
Таблица 4 - Характеристики тяжеловодных реакторов с обычной кипящей
водой в качестве теплоносителя
|
Характеристика |
«Уинфрит» |
«Джентили-1» |
«Фуген» |
«Чирена» |
|
Электрическая мощность, МВт |
100 |
250 |
165 |
38 |
|
Тепловая мощность, МВт |
300 |
832,9 |
557 |
117,5 |
|
Диаметр каландра, мм |
3710 |
|
4900 |
|
|
Высота каландра, мм |
3960 |
|
|
|
|
Высота активной зоны, мм |
3600 |
5000 |
3700 |
4000 |
|
Число рабочих каналов |
104 |
308 |
224 |
60 |
|
Внутренний диаметр каналов, мм |
130 |
104 |
117,8 |
106,1 |
|
Давление теплоносителя на выходе, МПа |
6,5 |
5,55 |
6,86 |
4,315 |
|
Температура теплоносителя на выходе, °С |
282 |
270 |
284 |
260 |
|
Среднее паросодержание на выходе, % |
11 |
16,5 |
15 |
28,5 |
|
Максимальная тепловая мощность канала, МВт |
4 |
3,2 |
|
2,3 |
|
Тепловыделение (линейное), кВт/м |
24 |
30,3 |
57,4 |
31,15 |
|
Среднее выгорание, МВт-сут/тU |
19000 |
7000 |
12000 |
4000 |
|
Год ввода в эксплуатацию |
1968 |
1972 |
1972 |
1982 |
Таблица 5 - Характеристики канадских тяжеловодных реакторов CANDU с некипящей тяжелой водой в качестве теплоносителя
|
Характеристика |
«Дуглас-Пойнт» |
«Пикеринг» (блоки 1-4) |
«Брук-Б-4» (блоки 1-4) |
«Пойнт-Лепро» |
|
Электрическая мощность, МВт |
206 |
514 |
740 |
633 |
|
Тепловая мощность, МВт |
701 |
1744 |
2855 |
2180 |
|
Диаметр каландра, мм |
5990 |
8040 |
8460 |
|
|
Длина активной зоны, мм |
5004 |
5940 |
5940 |
|
|
Число рабочих каналов |
306 |
390 |
480 |
|
|
Внутренний диаметр каналов, мм |
82,55 |
103 |
103 |
|
|
Давление теплоносителя на выходе, МПа |
10,2 |
8,82 |
9,2 |
9,96 |
|
Температура теплоносителя на выходе, °С |
293 |
293,4 |
304 |
310 |
|
Максимальная тепловая мощность канала, МВт |
2,743 |
5,125 |
5,82 |
|
|
Среднее выгорание, МВт-сут/т U |
8490 |
7420-7710 |
7160 |
7500 |
|
Тепловыделение (линейное), кВт/м |
|
27,3 |
25 |
26,1 |
|
Год ввода в эксплуатацию |
1968 |
1971, 1971, 1972,1973* |
1977, 1977, 1978,1979* |
1981 |
* Указаны годы пуска первого, второго, третьего и четвертого блоков соответственно.
Таблица 6 - Характеристики реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем
|
Характеристика |
БОР-60 (СССР) |
БН-350 (СССР) |
БН-600 (СССР) |
«Энрико Ферми» (США) |
«Клинч-Ривер» (США) |
«Феникс» (Франция) |
«Супер-феник» (Франция) |
PFR (Великобритания) |
SNR-300 (ФРГ) |
«Мондзю» (Япония) |
||
|
Год пуска |
1969 |
1973 |
1980 |
1963 |
Строится |
1973 |
Строится |
1974 |
Строится |
Закрыт |
||
|
Тепловая мощность, МВт |
60 |
1000 |
1480 |
200 |
975 |
563 |
3000 |
600 |
762 |
714 |
||
|
Электрическая мощность, МВт |
12 |
350 |
600 |
65 |
350 |
250 |
1200 |
250 |
327 |
300 |
||
|
Компоновка реактора |
Петлевая |
Интегральная |
Петлевая |
Интегральная |
Петлевая |
Петлевая |
||||||
|
Температура натрия на входе, °С |
360-480 |
300 |
377 |
288 |
338 |
400 |
395 |
400 |
377 |
390 |
||
|
Температура натрия на выходе, °С |
580-600 |
500 |
550 |
427 |
535 |
560 |
545 |
560 |
546 |
540 |
||
|
Топливо |
UO2 |
UO2 или UO2+PuO2 |
Сплав U+10% Мо |
UO2+PuO2 |
||||||||
|
Число ТВС в активной зоне |
258 |
201 |
370 |
91 |
198 |
103 |
464 |
78 |
205 |
198 |
||
|
Число твэлов в ТВС |
37 |
(169)127 |
127 |
140 |
217 |
217 |
271 |
325 |
(166)96 |
169 |
||
|
Наружный диаметр твэла, мм |
6 |
(6,1)6,9 |
6,9 |
4,01 |
— |
6,6 |
8,65 |
5,84 |
(6,0)7,6 |
6,5 |
||
|
Толщина оболочки твэла, мм |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,125 |
— |
0,4 |
— |
0,38 |
0,38 |
0,45 |
||
|
Средняя энергонапряженность активной зоны, МВт/м2 |
800 |
500 |
550 |
480 |
— |
430 |
300 |
400 |
400 |
300 |
||
Таблица 7 - Основные характеристики водоохлаждаемых отечественных графитовых реакторов
|
Характеристика |
АМБ-1 |
АМБ-П |
РБМК-1000 |
РБМК-1500 |
|
Год пуска |
1964 |
1967 |
1973 |
— |
|
Мощность, МВт: электрическая тепловая |
100 286 |
200 530 |
1000 3200 |
1500 4800 |
|
КПД, % |
35 |
37,7 |
31,3 |
31,3 |
|
Активная зона: |
|
|
|
|
|
Высота, м |
6 |
6 |
7 |
7 |
|
Диаметр, м |
7,2 |
7,2 |
11,8 |
11,8 |
|
Число каналов: испарительных перегревательных |
730 268
|
732 266 |
1693 |
1661 |
|
Загрузка топлива, т |
67 |
48 |
192 |
189 |
|
Обогащение топлива, % |
1,8 |
3 |
2,4 |
2/2,4 |
|
Глубина выгорания, МВгсут/кг |
4,0 |
14,6 |
22,5 |
20,5 |
|
Диаметр твэла, мм |
— |
— |
13,5 |
13,5 |
|
Материал оболочки |
Нержавеющая сталь |
Нержавеющая сталь |
Циркониевый сплав |
Циркониевый сплав |
|
Параметры пара на турбину: давление, МПа температура, ºС
|
9 500 |
9 500 |
6,5 280 |
6,5 280 |
Таблица 8 - Основные характеристики реакторов ВВЭР
|
Характеристика |
ВВЭР-365 |
ВВЭР-440 |
ВВЭР-1000 |
|
Год пуска |
1969 |
1971 |
1980 |
|
Мощность, МВт: электрическая тепловая |
5x73 1320 |
2x220 1375 |
2x500 3000 |
|
КПД брутто, % |
27,6 |
32 |
33 |
|
Давление пара перед турбиной, МПа |
2,9 |
4,4 |
6,0 |
|
Давление в первом контуре, МПа |
10,5 |
12,5 |
16,0 |
|
Число петель |
8 |
6 |
4 |
|
Расход воды через реактор, м3/ ч |
49 500 |
39 000 |
80 000 |
|
Температура воды на входе,°С |
250 |
269 |
289 |
|
Средний подогрев в реакторе, °С |
25 |
31 |
33 |
|
Средняя удельная энергонапряженность активной зоны, МВт/м3 |
80 |
83 |
111 |
|
Внутренний диаметр корпуса, мм |
3560 |
3560 |
4070 |
|
Активная зона: |
|
|
|
|
Эквивалентный диаметр, м |
2,88 |
2,88 |
3,12 |
|
Высота, м |
2,50 |
2,50 |
3,55 |
|
Число топливных кассет |
349 |
349 |
151 |
|
Диаметр стержневого твэла, мм |
9,1 |
9,1 |
9Д |
|
Число стержней в кассете |
126 |
126 |
317 |
|
Шаг решетки твэлов, мм |
12,2 |
12,2 |
12,75 |
|
Загрузка урана, т |
40 |
42 |
75 |
|
Число механизмов регулирования |
73 |
37 |
109 |
|
Средняя глубина выгорания топлива в стационарном режиме, МВтсут/тU |
27 000 |
28 600 |
40 000 |
|
Среднее время работы между перегрузками топлива, эфф.ч |
6500 |
7000 |
7000 |
|
Среднее обогащение топлива подпитки в стационарном режиме, % |
3,0 |
3,6 |
3,6-4,4 |
Рис. 1 Реактор РБМК в 3D-изображении
Рис.2 Технологическая схема энергоблока с РБМК-1000
Рис. 3 Реактор РБМК-1000 первого поколения: 1 – разгрузочно-загрузочная машина (РЗМ); 2 – плитный настил; 3 – тракты технологических каналов; 4 - барабан-сепаратор (БС); 5 – верхнее перекрытие (Сх. Г); 6 – пароводяные коммуникации (ПВК); 7 – верхняя биологическая защита (Сх. Е); 8 – водяная защита (Сх. Л); 9 – боковая биологическая защита (Сх. КЖ); 10 – активная зона реактора; 11 – главный циркуляционный насос (ГЦН); 12 – нижняя биологическая защита (Сх. ОР); 13 – нижние водяные коммуникации (НВК); 14 – опорная металлоконструкция (Сх. С).
Рис. 4 Технологическая схема энергоблока с ВВЭР-1000
1 — приводы системы управления и защиты; 2 — крышка реактора;
3 — корпус реактора; 4 — блок защитных труб, входные и выходные
патрубки; 5 — шахта; 6 — выгородка активной зоны; 7 — топливные
сборки и регулирующие стержни
Рис. 5 Разрез реактора ВВЭР-1000 (В-320)
Рис. 6 Технологическая схема энергоблока с БН-600
Рис. 7 Конструкция реактора БН-600:
1 - Шахта;2 - Корпус; 3 - Главный циркуляционный насос 1-го контура;4 - Электродвигатель насоса; 5 - Большая поворотная пробка; 6 - Радиационная защита;7 - Теплообменник "натрий-натрий"; 8 - Центральная поворотная колонна с механизмами СУЗ; 9 - Активная зона.
Рис. 8 Конструкция реактора БН-800
Рис.9 Реактор БН-1200 (вертикальный разрез)