2. Работа ядерной энергетической установки (яэу) и назначение ее элементов

Рассмотрим изображенную на рис. 2.1 принципиальную схему ЯЭУ. В реакторе 1 размещены тепловыделяющие элементы, ко­торые омываются теплоносителем. Теплоноситель воспринимает теплоту от ТВЭЛов, нагревается и поступает в парогенератор 4. В парогенераторе теплоноситель отдает теплоту, охлаждается, и далее с помощью главного циркуляционного насоса 9 вновь по­ступает в реактор.

Рис. 2.1. Принципиальная схема судовой ядерной энергетической установки (ЯЭУ)

Во время работы ЯЭУ средняя температура теплоносителя, а следовательно, и его объем могут изменяться. Так как кон­тур, в котором движется теплоноситель, замкнут, то изменение объема теплоносителя может привести к изменению его давле­ния. Особенно резко будет изменяться давление, если в качестве теплоносителя применяется практически несжимаемая жид­кость. Чтобы этого не произошло, контур, в котором движется теплоноситель, соединяется с сосудом 2, называемым компенсатором объема. Нижняя часть компенсатора объема заполнена теплоносителем, а верхняя — газом или паром, давление кото­рых поддерживается постоянным. Компенсация изменений объема теплоносителя осуществляется за счет изменения его уровня в компенсаторе объема.

Несмотря на высокую чистоту теплоносителя, в нем все же находятся растворенные соли и газы, а также продукты корро­зии и эрозии. Эти загрязняющие примеси проходят вместе с теп­лоносителем активную зону реактора и становятся радиоактив­ными. Часть примесей может осаждаться на оболочках ТВЭЛов, что приведет к повышению их температуры.

Для очистки теплоносителя от загрязняющих примесей и снижения уровня радиоактивности в схеме ЯЭУ предусмотрены механические и ионообменные фильтры 3. Ионообменные фильтры наполнены анионитовыми и катионитовыми

смолами, которые могут нормально функционировать при относительно низкой температуре. Поэтому перед фильтрами установлен хо­лодильник 10, предназначенный для охлаждения теплоносителя. Расход теплоносителя через фильтры составляет доли процента общего расхода через контур.

Восполнение возможных утечек теплоносителя производится насосом 11 из емкости 12.

Реактор, компенсатор объема, фильтры, холодильник, глав­ный циркуляционный насос, а также соединяющие их трубопро­воды с арматурой называют первым контуром. Среду, циркули­рующую в этом контуре, называют теплоносителем первого кон­тура или просто теплоносителем. Элементы парогенератора, соприкасающиеся с теплоносителем, также относят к первому контуру.

В парогенераторе теплоноситель отдает теплоту, которая пе­редается через стенки поверхности нагрева воде и пару. Пита­тельная вода поступает в парогенератор с помощью насоса 8. Эта вода по мере движения в парогенераторе кипит и превра­щается в пар, который затем поступает в главную турбину 5 и вспомогательные механизмы.

Турбина через редуктор вращает гребной винт 6. Отработав­ший пар из главной турбины и вспомогательных механизмов по­ступает в конденсатор 7 и конденсируется на трубах, внутри ко­торых прокачивается охлаждающая вода. Образовавшийся кон­денсат с помощью насосов вновь подается в парогенератор.

Турбину, конденсатор, питательный насос и другие, не пока­занные на рисунке механизмы и аппараты, а также соединяю­щие их трубопроводы с арматурой принято называть вторым контуром. Циркулирующую в нем воду и пар называют рабочей средой или рабочим телом. Поверхность парогенератора, сопри­касающуюся с рабочей средой, относят ко второму контуру.

Реактор и парогенераторы (один реактор работает совме­стно с двумя и более парогенераторами; на рис. 2.1 показана лишь одна ветвь) со всеми обслуживающими их механизмами и аппаратами называют паропроизводительной установкой (ППУ). ППУ размещают в необитаемом отсеке судна, изоли­руя его от смежных отсеков биологической защитой.

Совокупность паротурбинной и паропроизводительной уста­новок называют ЯЭУ.

Если в ЯЭУ в качестве теплоносителя используют природ­ную воду высокого давления, то реакторы таких установок на­зывают водо-водяными с водой под давлением (ВВРД). Собст­венно для этих реакторов вода является не только теплоноси­телем, но и замедлителем нейтронов (отсюда и двойное название «водо-водяной», так как вода выполняет две функции).

В отличие от ВВРД, в которых вода не кипит, в кипящих реакторах (ВВРК) часть теплоносителя — воды превращается в пар. Этот пар после отделения от влаги может направляться либо непосредственно в главную турбину (ЯЭУ в этом случае называют одноконтурной), либо в парогенератор, в котором конденсируется, отдавая теплоту рабочему телу (двухконтурная ЯЭУ с реактором кипящего типа).

По количеству контуров, связывающих реактор с главной турбиной, ЯЭУ могут быть одно-, двух- (см. рис. 2.1) и трехконтурными. В одноконтурных установках теплоноситель пер­вого контура является одновременно и рабочим телом. Эти ус­тановки проще, компактнее, однако имеют существенный недо­статок, заключающийся в том, что вследствие радиоактивности рабочего тела доступ в турбинный отсек становится либо во­обще невозможным, либо жестко ограниченным.

В трехконтурных ЯЭУ теплоноситель первого контура пере­дает теплоту в промежуточном теплообменнике теплоносителю второго контура, а последний — в парогенераторе рабочему телу.