EA010962B1 - Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации - Google Patents
Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- EA010962B1 EA010962B1 EA200702378A EA200702378A EA010962B1 EA 010962 B1 EA010962 B1 EA 010962B1 EA 200702378 A EA200702378 A EA 200702378A EA 200702378 A EA200702378 A EA 200702378A EA 010962 B1 EA010962 B1 EA 010962B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- turbocompressor
- turbine
- heat exchanger
- turbocharger
- coolant
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Предложен энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации. Заявленный энергоблок характеризуется тем, что в нем используется газотурбинный энегопреобразователь с замкнутым контуром и сложным термодинамическим циклом, включающий по меньшей мере две последовательно соединённые турбокомпрессорные установки, обеспечивает относительно высокий КПД (36%). В реакторе обеспечен быстрый спектр нейтронов, что позволяет получить большее энерговыделение в единице объёма активной зоны, и, следовательно, при меньшем объёме активной зоны можно достичь больших мощностей энергоблока. В первом контуре используют натриевый теплоноситель который, благодаря комплексу его теплофизических свойств, обеспечивает наилучший теплосъём среди наиболее распространённых теплоносителей, применяемых в реакторах с быстрым спектром нейтронов, кроме этого, натриевый теплоноситель в меньшей степени агрессивен к материалам первого контура по сравнению с упомянутыми жидкометаллическими теплоносителями и позволяет применить более термостойкие материалы оболочек твэлов и на этой основе получить более высокий уровень температур натрия (560°С) на выходе из реактора. Более высокие температуры теплоносителя на выходе из реактора обеспечивают более высокий КПД газотурбинного энергопреобразователя.
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано, например, в составе атомных электростанций.
Уровень техники
Известна автономная энергетическая система с газотурбинной установкой замкнутого цикла и жидкостным ядерным реактором [Кириллов Н. Г. Автономная энергетическая система с газотурбинной установкой замкнутого цикла с жидкостным ядерным реактором заявка на изобретение РФ № 96109672, приоритет от 12.05.96 г. БИ № 23 от 20.08.1998 г.].
Известное устройство включает в себя газотурбинную установку замкнутого цикла (контура), состоящую из расположенных на одном валу турбины и компрессора, охладителя, регенератора, снабжена емкостью, расположенной между регенератором и турбиной и частично заполненной расплавом солей металлов, с трубопроводами для замены расплава, сверху закрытой герметичным колпаком, так что между емкостью и колпаком образуется газораспределительная емкость. Емкость имеет каналы для движения рабочего тела, соединяющие газораспределительную полость с коллекторами, расположенными в нижней части емкости и имеющими форсунки, а также в верхней части емкости имеется центральный канал с каплеуловителем, проходящий через газораспределительную полость для отвода нагретого рабочего тела.
Недостатком известного устройства является активация оборудования газотурбинной установки, что является следствием непосредственного контакта теплоносителя с расплавом солей радиоактивных металлов. Кроме этого, в качестве недостатка следует отметить тот факт, что подобные устройства (солевые реакторы) не нашли широкого применения в энергетике по причине их малой мощности.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому энергоблоку является энергоблок, представленный в следующей работе: Михайлов А.И., Борисов В.В., Калинин Э.К. Газотурбинные установки замкнутого цикла. М.: Академия наук СССР, 1962, с. 12, 13.
В предлагаемом в упомянутой работе энергоблоке в качестве источника тепла может быть использован, в том числе, и ядерный реактор, причем упоминается газовый тип реактора. Следует отметить, однако, что специальным образом вид источника тепла в данной работе не оговаривается. Предлагаемый энергоблок включает два замкнутых контура и систему рассеивания остаточного тепла.
Второй контур энергоблока представляет собой газотурбинный энергопреобразователь в виде газотурбинной установки замкнутого контура, сложного цикла, в котором с целью увеличения эффективного КПД используется регенерация тепла и промежуточное охлаждение газа в процессе сжатия, включающий турбокомпрессорную установку, силовую турбину и теплообменник-регенератор.
Турбокомпрессорная установка (ТКУ) состоит из собственно турбокомпрессора, включающего турбину и два компрессора низкого и высокого давления, установленные на одном валу, теплообменника-подогревателя турбины и теплообменников-охладителей компрессоров низкого и высокого давления.
Второй контур образуют последовательно соединенные проточная часть второго контура теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора, турбина турбокомпрессора, силовая турбина, проточная часть низкого давления теплообменника-регенератора, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора низкого давления, компрессор низкого давления, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора высокого давления, компрессор высокого давления и низкотемпературная проточная часть теплообменника-регенератора.
Теплообменники-охладители компрессоров низкого и высокого давления другой проточной частью соединены с системой рассеивания остаточного тепла. Теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора одновременно является элементом первого и второго контуров.
Недостатком данного энергоблока является относительно низкий КПД цикла в случае применения в качестве источника тепла ядерного реактора, в котором уровень температур в теплообменникеподогревателе турбины турбокомпрессора определяется свойствами применяемых реакторных материалов и значительно ниже температур отходящих газов, например, за камерами сгорания при сжигании органического топлива. При этом наименьшие температуры присущи реакторам типа ВВЭР с водным теплоносителем первого контура.
Для исключения указанного недостатка в энергоблоке атомной электростанции, включающем два замкнутых контура, систему рассеивания остаточного тепла, причем в состав первого контура входят, по меньшей мере, ядерный реактор и проточная часть первого контура теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки, причем турбокомпрессорная установка состоит из собственно турбокомпрессора, включающего турбину и два компрессора низкого и высокого давления, установленные на одном валу, теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора и теплообменников-охладителей компрессоров низкого и высокого давления, второй контур состоит из газотурбинного энергопреобразователя, включающего турбокомпрессорную установку, силовую турбину и теплообменник-регенератор, при этом второй контур образуют соединенные последовательно проточная часть второго контура теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки, турбина турбокомпрессора турбокомпрессорной установки, силовая турбина, проточная часть низкого давления теплообменника-регенератора, проточная часть второго контура теплообменника
- 1 010962 охладителя компрессора низкого давления, турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессорной установки, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора высокого давления турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессорной установки и проточная часть высокого давления теплообменника-регенератора, а теплообменники-охладители компрессоров низкого и высокого давления другой проточной частью соединены с системой рассеивания остаточного тепла, теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора одновременно является элементом первого и второго контуров, предлагается в газотурбинном энергопреобразователе установить последовательно по меньшей мере две турбокомпрессорных установки;
в ядерном реакторе обеспечить быстрый спектр нейтронов;
в первом контуре использовать в качестве теплоносителя расплав натрия;
на вал силовой турбины установить электрогенератор, а саму силовую турбину дополнительно снабдить теплообменником-подогревателем силовой турбины, установленным по второму контуру между теплообменником-регенератором и силовой турбиной;
в первом контуре установить по меньшей мере один циркуляционный насос;
входы проточных частей первого контура теплообменников-подогревателей силовой турбины и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок соединить параллельно с выходной частью реактора, а их выходы соединить параллельно с входом циркуляционного насоса первого контура.
В частных случаях исполнения устройства предлагается в энергоблоке установить параллельно по меньшей мере два газотурбинных энергопреобразователя; в энергоблоке установить параллельно четыре циркуляционных насоса первого контура.
Известен способ эксплуатации автономной энергетической системы с газотурбинной установкой замкнутого цикла и жидкостным ядерным реактором [Кириллов Н.Г. Автономная энергетическая система с газотурбинной установкой замкнутого цикла с жидкостным ядерным реактором заявка на изобретение РФ № 96109672, приоритет от 12.05.96 г. БИ № 23 от 20.08.1998 г.].
В данном способе теплоноситель в виде расплава солей радиоактивных материалов прокачивают через жидкостной ядерный реактор и герметичную полость, частично заполненную указанным расплавом, снабженную средствами для нагрева и отвода нагретого рабочего тела (теплоносителя газотурбинной установки) к турбине газотурбинной установки, в которой энергия нагретого газа превращается в работу, расходуемую на привод компрессора. Далее газ направляют в одну из двух проточных частей регенератора, где его охлаждают и направляют в охладитель, где его дополнительно охлаждают до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и направляют в компрессор, где его сжимают до давления, необходимого для преодоления гидравлического сопротивления второго контура и обеспечения необходимых параметров циркуляции его во втором контуре, из компрессора газ направляют во вторую проточную часть регенератора, где его подогревают газом, исходящим из турбины.
Недостатком известного способа является активация оборудования газотурбинной установки, что является следствием непосредственного контакта теплоносителя второго контура с расплавом солей радиоактивных металлов в упомянутой емкости.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому способу эксплуатации энергоблока является способ, изложенный в следующей работе: Михайлов А.И., Борисов В.В., Калинин Э.К. Газотурбинные установки замкнутого цикла. М.: Академия наук СССР, 1962, с. 12, 13.
В указанном способе теплоноситель первого контура прокачивают через ядерный реактор и проточную часть первого контура теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки, подогревая его в ядерном реакторе. В теплообменнике-подогревателе турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки передают тепло от вышедшего из ядерного реактора теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура. Подогретый в теплообменникеподогревателе турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки теплоноситель второго контура последовательно прокачивают по замкнутому контуру через турбину турбокомпрессора турбокомпрессорной установки, силовую турбину, проточную часть низкого давления теплообменникарегенератора, теплообменник-охладитель компрессора низкого давления турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессорной установки, теплообменник-охладитель компрессора высокого давления турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессорной установки и проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора.
В компрессорах низкого и высокого давления повышают давление теплоносителя второго контура до значений, необходимых для обеспечения циркуляции теплоносителя во втором контуре с расходом, необходимым для преобразования тепловой энергии теплоносителя первого контура в механическую энергию силовой турбины и турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки.
В теплообменниках-охладителях компрессоров низкого и высокого давления понижают температуру теплоносителя второго контура до температуры, близкой к температуре окружающей среды, обеспечивая сброс остаточного тепла в окружающую среду.
В теплообменнике-подогревателе турбины турбокомпрессора повышают температуру теплоносите
- 2 010962 ля второго контура. В проточной части высокого давления теплообменника-регенератора повышают температуру теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора высокого давления, а в проточной части низкого давления понижают температуру теплоносителя второго контура, поступающего из силовой турбины, обеспечивая при этом регенерацию тепла.
В турбине турбокомпрессора турбокомпрессорной установки и силовой турбине понижают давление и температуру теплоносителя второго контура и превращают его тепловую энергию в механическую энергию турбин, расходуемую на привод компрессоров низкого и высокого давления и другой полезной работы. В теплообменнике-охладителе компрессора низкого давления турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из проточной части низкого давления теплообменника-регенератора, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла, в теплообменнике-охладителе компрессора высокого давления турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора низкого давления турбокомпрессорной установки, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла. В теплообменнике-подогревателе турбины турбокомпрессора турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя первого контура, поступающего из ядерного реактора, к теплоносителю второго контура, поступающего из проточной части высокого давления теплообменника-регенератора.
Недостатком данного способа энергопреобразования является относительно низкий КПД цикла в случае применения в качестве источника тепла ядерного реактора, в котором уровень температур в теплообменнике-подогревателе турбины турбокомпрессора определяется свойствами применяемых реакторных материалов и значительно ниже температур отходящих газов, например, за камерами сгорания при сжигании органического топлива. При этом наименьшие температуры присущи реакторам типа ВВЭР с водным теплоносителем первого контура.
Для исключения отмеченных недостатков в способе энергопреобразования и производства электроэнергии предлагается теплоноситель первого контура прокачивать циркуляционным насосом через ядерный реактор и теплообменники-подогреватели силовой турбины и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок;
теплоноситель первого контура подогревать в ядерном реакторе;
в теплообменниках-подогревателях силовой турбины и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок передавать тепло от вышедшего из ядерного реактора теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура;
подогретый в теплообменнике-подогревателе силовой турбины теплоноситель второго контура последовательно прокачивать по замкнутому контуру через силовую турбину, теплообменникподогреватель турбины турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, турбину турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, турбину турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть низкого давления теплообменника-регенератора, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменникаохладителя компрессора низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки и проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора;
в компрессорах низкого и высокого давления обеих турбокомпрессорных установок повышать давление теплоносителя второго контура до значений, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя второго контура с расходом, необходимым для преобразования заданной тепловой мощности реактора в механическую энергию силовой турбины;
в теплообменниках-охладителях компрессоров низкого и высокого давления обеих турбокомпрессорных установок понижать температуру теплоносителя второго контура до значений, близких к температуре окружающей среды или температуре теплоносителя системы рассеивания остаточного тепла;
в теплообменниках-подогревателях силовой турбины и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок повышать температуру теплоносителя второго контура до значений, близких к температуре теплоносителя первого контура на выходе из реактора;
в проточной части высокого давления теплообменника-регенератора повышать температуру теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, а в проточной части низкого давления понижать температуру теплоносителя второго контура, поступающего из турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, тем самым, обеспечивая регенерацию тепла;
- 3 010962 в силовой турбине и турбинах турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок понижать давление и температуру теплоносителя второго контура и превращать его энергию в механическую работу, расходуемую на привод электрогенератора и компрессоров высокого и низкого давления обеих турбокомпрессорных установок, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя второго контура с необходимым расходом;
силовой турбиной приводить во вращение ротор электрогенератора и вырабатывать электроэнергию;
в теплообменниках-охладителях компрессоров низкого и высокого давления обеих турбокомпрессорных установок передавать тепло от теплоносителя второго контура к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла;
в теплообменниках-подогревателях силовой турбины и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок передавать тепло от теплоносителя первого контура к теплоносителю второго контура.
Технический эффект предложенного технического решения состоит в том, что сочетание таких признаков, как применение в газотурбинном энергопреобразователе последовательно установленных по меньшей мере двух турбокомпрессорных установок;
обеспечение в ядерном реакторе быстрого спектра нейтронов;
использование в первом контуре натриевого теплоносителя;
обеспечивает достижение наибольшей мощности энергоблока в габаритах, ограниченных при транспортировании его составных частей по железной дороге.
Так обеспечение быстрого спектра нейтронов в реакторе позволяет получить большее энерговыделение в единице объема активной зоны, и, следовательно, при меньшем объеме активной зоны можно достичь больших мощностей энергоблока.
Использование в первом контуре натриевого теплоносителя, благодаря комплексу его теплофизических свойств, обеспечивает наилучший теплосъем среди наиболее распространенных теплоносителей (натрий, эвтектический сплав висмута и свинца, свинец), применяемых в реакторах с быстрым спектром нейтронов.
Кроме этого, натриевый теплоноситель в меньшей степени агрессивен к материалам первого контура по сравнению с упомянутыми жидкометаллическими теплоносителями и позволяет применить более термостойкие материалы оболочек твэлов и на этой основе получить более высокий уровень температур натрия (560°С) на выходе из реактора.
Более высокие температуры теплоносителя на выходе из реактора обеспечивают более высокий КПД газотурбинного энергопреобразователя.
Относительно низкий удельный вес натрия по сравнению с упомянутыми жидкометаллическими теплоносителями позволяет относительно большие скорости циркуляции теплоносителя (5 м/с), не выходя за рамки допустимых условий по эрозионной стойкости материалов первого контура.
Газотурбинный энергопреобразователь с замкнутым контуром и сложным термодинамическим циклом, включающий по меньшей мере две последовательно соединенные турбокомпрессорные установки, обеспечивает относительно высокий КПД (36%). Диаметральные размеры рабочих колес турбин и компрессоров по оценкам не превышают 2 м и потому обе турбокомпрессорные установки и турбогенераторная установка (ТГУ) помещаются в одном блок-вагоне. При этом газотурбинный энергопреобразователь обеспечивает преобразование тепловой мощности реактора 730 МВт в электрическую в диапазоне 250-300 МВт, которая в несколько раз превышает мощность паротурбинного энергопреобразователя одинаковых габаритных размеров.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена укрупненная схема предлагаемого варианта исполнения энергоблока атомной электростанции.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема одного из вариантов осуществления газотурбинного энергопреобразователя.
На фиг. 3 представлена зависимость эквивалентной себестоимости и эквивалентных отпускных тарифов (справедливого и нулевой доходности) от полной удельной стоимости установленной электрической мощности одномодульных АС с электрической мощностью от 20 до 300МВт.
Осуществление изобретения
Сущность устройства поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 представлена укрупненная схема предлагаемого варианта исполнения энергоблока атомной электростанции, включающего реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем, четырьмя параллельно установленными циркуляционными насосами первого контура, два параллельно установленных газотурбинных энергопреобразователя, что повышает эксплуатационную надежность электростанции, и систему рассеивания остаточного тепла в виде, например, градирни с присущим ей оборудованием.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема газотурбинного энергопреобразователя, включающего турбогенераторную установку, две последовательно установленные турбокомпрессорные установ
- 4 010962 ки и теплообменник-регенератор.
На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - ядерный реактор; 2 - циркуляционный насос теплоносителя первого контура; 3 - газотурбинный энергопреобразователь; 4 - система рассеивания остаточного тепла в окружающую среду; 5 - силовая турбина; 6 - электрогенератор; 7 - теплообменникподогреватель силовой турбины; 8 - турбина турбокомпрессора; 9 и 10 - компрессоры низкого и высокого давления соответственно; 11 - теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора; 12 и 13 теплообменники-охладители компрессоров низкого и высокого давления соответственно; 14 - теплообменник-регенератор.
Энергоблок атомной электростанции состоит из двух замкнутых контуров. В нем предусмотрена система рассеивания остаточного тепла 4. В состав первого контура входят, по меньшей мере, ядерный реактор 1 и проточная часть первого контура теплообменников-подогревателей 7 силовой турбины 5 и теплообменников-подогревателей 11 турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок (см. фиг. 1 и 2).
Второй замкнутый контур состоит по меньшей мере из одного газотурбинного энергопреобразователя 3, включающего последовательно установленные турбогенераторную установку, по меньшей мере две турбокомпрессорные установки и теплообменник-регенератор 14 (см. фиг. 2).
Турбогенераторная установка состоит из силовой турбины 5, электрогенератора 6, установленного на валу силовой турбины 5 и теплообменника-подогревателя 7 силовой турбины 5.
Первая и вторая турбокомпрессорные установки состоят из собственно турбокомпрессора, на валу которого установлены турбина 8 турбокомпрессора и компрессоры низкого 9 и высокого 10 давления, теплообменник-подогреватель 11 турбины 8 турбокомпрессора и теплообменники-охладители компрессоров низкого 12 и высокого 13 давления соответственно.
Выход проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 7 силовой турбины 5 подключен к силовой турбине 5, которая в свою очередь подключена к входу проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 11 турбины 8 турбокомпрессора, а выход проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 11 турбины турбокомпрессора 8 подключен к турбине турбокомпрессора 8.
Далее выходная часть турбины 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки подключена к входу проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 11 турбины 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, к выходу которого подключена турбина 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, выходная часть которой соединена с входом проточной части низкого давления теплообменника-регенератора 14, выход которой соединен с входом проточной части второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9 второй турбокомпрессорной установки.
В рамках второй турбокомпрессорной установки последовательно соединены проточная часть второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9, компрессор низкого давления 9, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя 13 компрессора высокого давления 10, компрессор высокого давления 10, выходная часть которого соединена с входом проточной части второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9 первой турбокомпрессорной установки. В рамках первой турбокомпрессорной установки последовательно соединены проточная часть второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9, компрессор низкого давления 9, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя 13 компрессора высокого давления 10, компрессор высокого давления 10, выходная часть которого соединена с входом проточной части высокого давления теплообменника-регенератора 14, выход которой соединен с входом проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки.
Теплообменники-охладители 12 и 13 компрессоров низкого 9 и высокого 10 давления обеих турбокомпрессорных установок другой проточной частью соединены с системой рассеивания остаточного тепла 4.
Теплообменники-подогреватели 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки и 11 турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок одновременно являются элементами первого и второго контуров.
В ядерном реакторе 1 обеспечен быстрый спектр нейтронов. Первый контур энергоблока заполнен жидкометаллическим теплоносителем, в качестве которого применен расплав натрия. К силовой турбине 5 подключен электрогенератор 6. В первом контуре энергоблока на входе в ядерный реактор 1 установлен по меньшей мере один циркуляционный насос 2.
Проточные части первого контура теплообменников-подогревателей 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки и 11 турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок соединены параллельно с выходной частью первого контура ядерного реактора 1 и входной частью циркуляционного насоса 2.
В частных случаях исполнения энергоблока в нем используется по меньшей мере два установленных параллельно газотурбинных энергопреобразователя 3.
- 5 010962
С использованием указанного устройства осуществляют следующий способ производства электроэнергии.
Теплоноситель первого контура циркуляционным насосом 2 прокачивают через ядерный реактор 1, подогревая его, и теплообменники-подогреватели 7 и 11 соответственно силовой турбины 5 и турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок.
В теплообменниках-подогревателях 7 и 11 соответственно силовой турбины 5 и турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок передают тепло от вышедшего из ядерного реактора 1 теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура.
Подогретый в проточной части второго контура теплообменника-подогревателя 7 силовой турбины 5 теплоноситель второго контура последовательно прокачивают по замкнутому контуру через силовую турбину 5, проточную часть второго контура теплообменника-подогревателя 11 турбины 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, турбину 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-подогревателя 11 турбины 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, турбину 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть низкого давления теплообменника-регенератора 14, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления 9 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя 13 компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления 10 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя 12 компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления 9 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, проточную часть второго контура теплообменника-охладителя 13 компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления 10 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки и проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора 14.
В компрессорах низкого 9 и высокого 10 давления турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок повышают давление теплоносителя второго контура до значений, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя второго контура с расходом, необходимым для преобразования заданной тепловой мощности реактора в механическую энергию силовой турбины 5 и турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок.
В теплообменниках-охладителях 12 и 13 соответственно компрессоров низкого 9 и высокого 10 давления турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок понижают температуру теплоносителя второго контура до значений, близких к температуре окружающей среды или температуре теплоносителя системы рассеивания остаточного тепла.
В теплообменниках-подогревателях 7 и 11 соответственно силовой турбины 5 и турбин 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок повышают температуру теплоносителя второго контура до значений, близких к температуре теплоносителя первого контура на выходе из реактора.
В теплообменнике-регенераторе 14 в проточной части высокого давления повышают температуру теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, а в проточной части низкого давления понижают температуру теплоносителя второго контура, поступающего из турбины 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки.
В силовой турбине 5 и турбинах 8 турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок понижают давление и температуру теплоносителя второго контура, превращая его энергию в механическую работу, расходуемую на привод электрогенератора 6 и компрессоров низкого 9 и высокого 10 давления турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок.
Силовой турбиной 5 приводят во вращение ротор электрогенератора 6 и вырабатывают электроэнергию.
В теплообменнике-охладителе 12 компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из проточной части низкого давления теплообменника-регенератора 14, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла 4.
В теплообменнике-охладителе 13 компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора той же турбокомпрессорной установки, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла 4.
В теплообменнике-охладителе 12 компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла 4.
В теплообменнике-охладителе 13 компрессора высокого давления 10 турбокомпрессора первой
- 6 010962 турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя второго контура, поступающего из компрессора низкого давления 9 турбокомпрессора той же турбокомпрессорной установки, к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла 4.
В теплообменнике-подогревателе 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки передают тепло от теплоносителя первого контура, поступающего из ядерного реактора 1, к теплоносителю второго контура, поступающего из проточной части высокого давления теплообменника-регенератора 14.
В теплообменнике-подогревателе 11 турбины 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя первого контура, поступающего из ядерного реактора 1, к теплоносителю второго контура, поступающего из силовой турбины 5.
В теплообменнике-подогревателе 11 турбины 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки передают тепло от теплоносителя первого контура, поступающего из ядерного реактора 1, к теплоносителю второго контура, поступающего из турбины 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки.
Важность достижения описанного выше технического эффекта: создание энергоблока наибольшей мощности при обеспечении транспортабельности его блоков заводского производства по железным дорогам России обусловлено рядом экономических показателей, которые сводятся, в конечном счете, к коммерческой доходности, себестоимости производства электроэнергии при использовании энергоблока в гражданской атомной энергетике.
Как известно, себестоимость производства электроэнергии как отношение затрат на производство продукции к объему произведенной продукции тем меньше, чем больше единичная мощность энергоблока, поскольку она входит в состав знаменателя в указанном отношении. Зависимость коммерческой доходности, выражаемой как чистый дисконтированный доход (ЧДД или ΝΡν), от единичной мощности энергоблока опосредована через себестоимость производства электроэнергии, поскольку при меньшей себестоимости и определяемом рынком уровне цен на продукцию больше прибыль и, следовательно, коммерческая доходность при производстве электроэнергии.
Пример оценки себестоимости производства электроэнергии для проектов энергоблоков различной мощности приведен на фиг. 3 [Будылов Е.Г., Ошейко Ю.В., Тревгода М.М. Справедливый отпускной тариф - инструмент сравнения и обеспечения конкурентоспособности энерготехнологий, труды международной научно-практической конференции Малая энергетика 2006, Москва, ОАО Малая энергетика, 2006, с. 311-318]. Он подтверждает, что при увеличении мощности единичного энергоблока, т.е. уменьшении удельной стоимости установленной электрической мощности себестоимость производства электроэнергии уменьшается.
Анализ технических решений энергоблоков АЭС, опубликованных в документах МАГАТЭ: [8!а!и5 οί ίηπονηΐίνο 8ша11 апб шебшш Чхсб гсасЮг бсЧщъ 2005. РсасЮгх \νίΐ1ι οοηνοηΐίοηηΐ геГиеШид хсйстсг,. ТЕСЭОС-1485. νκη^, ΙΑΕΑ, 2006] и |81а1и5 οί 5ша11 гсасЮг бсыдщ \νί11ιοιιΙ οη-δίίο гсГисПшд 2007, ТЕСЭОС-1536, ^сим, ΙΑΕΑ, 2007] показывает, что ни в одном из представленных в них проектов разработчики не ставили своей целью создание энергоблока АЭС транспортабельного по железнодорожным путям, кроме проекта АЭС Ангстрем [Блок паропроизводящей установки АТЭЦ АНГСТРЕМ 1Шρ://\ν\ν\ν.8^ρ^с55.ροбο15к.^и/I1ηаβС5/Απ85ι^с1η.1и1η1| мощностью 6 МВт(э). И потому, даже такой энергоблок, как Унитерм |81а1и5 οί 5ша11 гсасЮг бсыдщ \νί11ιοιιΙ οη-δί^ гсГисПшд 2007, ^сим, ΙΑΕΑ, 2007 ТЕСООС-1536, с. 157-181], широко известный как транспортабельный, с электрической мощностью до 6 МВт, не вписывается в габариты железнодорожного транспорта по ГОСТ 9238-83 [Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм, ГОСТ 9238-83, Москва, Государственный Комитет СССР по делам строительства, 1983], так как внешний диаметр корпуса реакторной установки превышает предельно допустимый габарит подвижного состава российских железных дорог.
Кроме того, габариты паротурбинных энергопреобразователей для мощностей 200-300 МВт(э) превышают не только габариты корпусов реакторов, но габарит подвижного состава российских железных дорог, и потому не могут быть доставлены к месту эксплуатации в виде блока заводской готовности в отличие от газотурбинного энергопреобразователя.
Пример конкретного выполнения устройства
Энергоблок атомной электростанции состоит из двух замкнутых контуров.
В энергоблоке использованы следующие основные узлы:
ядерный реактор 1 с быстрым спектром нейтронов со следующими характеристиками: тепловая мощность 730 МВт, температура теплоносителя на входе (после насоса) 410°С, температура теплоносителя на выходе 560°С, температура теплоносителя в активной зоне 410-637°С;
четыре параллельно установленных насоса 2, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя первого контура;
два параллельно установленных газотурбинных энергопреобразователя 3;
система рассеивания остаточного тепла 4, например, типа градирни с необходимым оборудованием для циркуляции водного теплоносителя, температура которого на входе 18°С, на выходе 23°С.
- 7 010962
Газотурбинный энергопреобразователь состоит из следующих основных узлов:
турбогенераторная установка, включающая силовую турбину 5 осевого типа, электрогенератор 6, установленный на одном валу с силовой турбиной 5 и теплообменник-подогреватель 7;
первая турбокомпрессорная установка, включающая собственно турбокомпрессор, состоящий из турбины 8 осевого типа и двух компрессоров 9 и 10 соответственно низкого и высокого давления также осевого типа, установленных на одном валу, теплообменник-подогреватель 11 турбины турбокомпрессора и теплообменники-охладители 12 и 13 соответственно компрессоров низкого и высокого давления;
вторая турбокомпрессорная установка повторяет комплектацию первой по номенклатуре и функциональному назначению составных частей, но отличается параметрами теплоносителя второго контура;
теплообменник-регенератор со следующими характеристиками теплоносителя второго контура по проточной части высокого давления: температура на входе 84°С, на выходе 372°С, давление на входе 14,94 МПа, на выходе 14,93 МПа, по проточной части низкого давления: температура на входе 387°С, на выходе 99°С, давление на входе 2,95 МПа, на выходе 2,9 МПа.
Параметры теплоносителей первого и второго контуров для составных частей турбогенераторной установки:
теплообменник-подогреватель 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки по теплоносителю первого контура: температура на входе 560°С, на выходе 410°С; по теплоносителю второго контура: температура на входе 372°С, на выходе 510°С, давление на входе 14,62 МПа, на выходе 14,55 МПа;
силовая турбина 5: температура на входе 519°С, на выходе 363°С, давление на входе 14,59 МПа, на выходе 8,2 МПа.
Параметры теплоносителей первого и второго контуров для составных частей первой турбокомпрессорной установки:
теплообменник-подогреватель 11 турбины турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки по теплоносителю первого контура: температура на входе 560°С, на выходе 410°С; по теплоносителю второго контура: температура на входе 363°С, на выходе 519°С, давление на входе 7,95 МПа, на выходе 4,97 МПа;
турбина 8 турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки: температура на входе 510°С, на выходе 387°С, давление на входе 4,75 МПа, на выходе 2,98 МПа;
теплообменник-охладитель 12 компрессора 9 низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки: температура на входе 99°С, на выходе 23 °С, давление теплоносителя второго контура на входе 2,88 МПа, на выходе 2,87 МПа;
компрессор 9 низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки: температура на входе 23°С, на выходе 83°С, давление на входе 2,87 МПа, на выходе 4,35 МПа;
теплообменник-охладитель 13 компрессора 10 высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки: температура на входе 83°С, на выходе 23°С, давление теплоносителя второго контура на входе 4,35 МПа, на выходе 4,34 МПа;
компрессор 10 высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки: температура на входе 23°С, на выходе 83 °С, давление на входе 4,34 МПа, на выходе 6,57 МПа.
Параметры теплоносителя первого и второго контуров для составных частей второй турбокомпрессорной установки:
теплообменник-подогреватель 11 турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки по теплоносителю первого контура: температура на входе 560°С, на выходе 410°С, по теплоносителю второго контура: температура на входе 388°С, на выходе 510°С, давление теплоносителя второго контура на входе 4,83 МПа, на выходе 4,82 МПа;
турбина 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки: температура на входе 510°С, на выходе 387°С, давление на входе 4,82 МПа, на выходе 2,96 МПа;
теплообменник-охладитель 12 компрессора 9 низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки: температура на входе 83°С, на выходе 23°С, давление теплоносителя второго контура на входе 6,57 МПа, на выходе 6,56 МПа;
компрессор 9 низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки: температура на входе 23°С, на выходе 83°С, давление на входе 6,56 МПа, на выходе 9,93 МПа;
теплообменник-охладитель 13 компрессора 10 высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки: температура на входе 83°С, на выходе 23°С, давление теплоносителя второго контура на входе 9,93 МПа, на выходе 9,92 МПа;
компрессор 10 высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки: температура на входе 23°С, на выходе 83 °С, давление на входе 9,92 МПа, на выходе 15,0 МПа.
Циркуляционные насосы 2 центробежного типа с электроприводом со следующими характеристиками: напор 0,4 МПа, расход 943 кг/с.
В первом контуре энергоблока в качестве жидкометаллического теплоносителя использован расплав натрия.
- 8 010962
Пример конкретного исполнения способа
При осуществлении способа осуществляют следующие операции и обеспечивают следующие параметры в прочных частях энергоблока:
массовый расход теплоносителя первого контура составляет 3772 кг/с;
избыточное давление теплоносителя на выходе из каждого циркуляционного насоса 2 составляет 0,6 МПа;
в активной зоне ядерного реактора 1 плотность потока быстрых нейтронов составляет ~1015 н/(см2-с);
температура теплоносителя первого контура на входе в ядерный реактор 1 составляет 410°С;
подогрев теплоносителя первого контура в ядерном реакторе 1 составляет 150°С;
температура теплоносителя второго контура на входе в теплообменник-подогреватель 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки составляет 312°С, а на выходе из него - 510°С;
температура теплоносителя второго контура на входе в теплообменник-подогреватель 11 турбины турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки 363°С, а на выходе из него 519°С;
температура теплоносителя второго контура на входе в теплообменник-подогреватель 11 турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки 388°С, а на выходе из него 510°С;
в теплообменнике-подогревателе 7 силовой турбины 5 турбогенераторной установки и теплообменниках-подогревателях 11 турбин 8 обеих турбокомпрессорных установок передают 730 МВт тепла от вышедшего из ядерного реактора 1 теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура;
в первой турбокомпрессорной установке обеспечивают следующие параметры теплоносителя второго контура:
в компрессоре 9 низкого давления на входе обеспечивают давление теплоносителя второго контура, равное 2,87 МПа, и повышение давления на 1,48 МПа;
в компрессоре 10 высокого давления на входе обеспечивают давление теплоносителя второго контура, равное 4,34 МПа, и повышение давления на 2,23 МПа;
в теплообменниках-охладителях: 12 компрессора низкого давления и 13 компрессора высокого давления понижают температуру теплоносителя второго контура соответственно на 76 и 60°С;
во второй турбокомпрессорной установке обеспечивают следующие параметры теплоносителя второго контура:
в компрессоре 9 низкого давления на входе обеспечивают давление теплоносителя второго контура, равное 6,56 МПа, и повышение давления на 3,37 МПа;
в компрессоре 10 высокого давления на входе обеспечивают давление теплоносителя второго контура, равное 9,92 МПа, и повышение давления на 5,08 МПа;
в обеих теплообменниках-охладителях: 12 компрессора низкого давления и 13 компрессора высокого давления понижают температуру теплоносителя второго контура на 60°С;
в теплообменнике-регенераторе 14 в проточной части высокого давления повышают температуру теплоносителя второго контура с 83°С на 289°С, поступающего из компрессора 10 высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, а в проточной части низкого давления понижают температуру теплоносителя второго контура, поступающего из турбины 8 турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки с 387°С на 304°С;
в силовой турбине 5 турбогенераторной установки понижают давление теплоносителя второго контура с 14,59 МПа на 6,39 МПа;
в теплообменниках-охладителях 12 компрессора низкого и 13 компрессора высокого давления соответственно второй и первой турбокомпрессорных установок передают соответственно 109, 109, 140, 109 МВт тепла от теплоносителя второго контура, поступающего соответственно из теплообменникарегенератора 14, из компрессоров низкого 9 и высокого 10 давления второй турбокомпрессорной установки, из компрессора низкого давления 9 первой турбокомпрессорной установки к теплоносителю системы рассеивания остаточного тепла 4;
в теплообменниках-подогревателях 7 турбины 5 турбогенераторной установки и 11 турбин 8 обеих турбокомпрессорных установок передают соответственно 242, 274, 214 МВт тепла от теплоносителя первого контура, поступающего из ядерного реактора 1, к теплоносителю второго контура, поступающему соответственно из теплообменника-регенератора 14, из турбины 5 турбогенератора, из турбины 8 первого турбокомпрессора;
температуру воды в градирне подогревают на 5°С;
в первом контуре прокачивают в качестве жидкометаллического теплоносителя расплав натрия.
Данный энергоблок и способ его эксплуатации позволяют обеспечить тепловую мощность, равную 730 МВт, электрическую мощность, равную 263, при КПД газотурбинного энергопреобразователя, равном 36%.
Claims (3)
1. Энергоблок атомной электростанции, включающий по меньшей мере один ядерный реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем в первом контуре, производящий тепловую энергию, снабженный по меньшей мере одним насосом, обеспечивающим прокачку теплоносителя в первом контуре, преобразователь тепловой энергии в электрическую, выполненный в виде газотурбинного энергопреобразователя, и по меньшей мере одну систему рассеивания остаточного тепла, причём газотурбинный энергопреобразователь выполнен в виде одной турбогенераторной установки, по меньшей мере двух турбокомпрессорных установок и теплообменника-регенератора, обеспечивающих сложный термодинамический цикл, причём турбогенераторная установка состоит из силовой турбины, электрогенератора, установленного на валу силовой турбины, теплообменника-подогревателя силовой турбины, установленного на её входе, а каждая из турбокомпрессорных установок состоит из собственно турбокомпрессора, включающего турбину и два компрессора низкого и высокого давления, установленные на одном валу, теплообменника-подогревателя турбины турбокомпрессора, установленного на её входе, и теплообменников-охладителей компрессоров низкого и высокого давления, установленных на входе компрессоров, проточные части указанных составных частей газотурбинного энергопреобразователя, соединённые последовательно, образуют второй контур энергоблока: проточная часть высокого давления теплообменника-регенератора, проточная часть второго контура теплообменника-подогревателя силовой турбины турбогенератора, силовая турбина турбогенератора, теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, турбина турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, турбина турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточная часть низкого давления теплообменника-регенератора, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточная часть второго контура теплообменника-охладителя компрессора низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, проточная часть второго контура теплообменникаохладителя компрессора высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки и снова проточная часть высокого давления теплообменника-регенератора; теплообменники-охладители компрессоров низкого и высокого давления другой проточной частью соединены с системой рассеивания остаточного тепла; входы проточных частей первого контура теплообменников-подогревателей силовой турбины турбогенератора и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок соединены параллельно с выходной частью первого контура реактора, а их выходы соединены параллельно с входом циркуляционного насоса первого контура.
2. Энергоблок по п.1, отличающийся тем, что в нем параллельно установлены по меньшей мере два газотурбинных энергопреобразователя.
3. Способ эксплуатации энергоблока по п.2, заключающийся в прокачке теплоносителя первого контура циркуляционным насосом через ядерный реактор и теплообменники-подогреватели газотурбинного энергопреобразователя, причем теплоноситель первого контура подогревают в активной зоне ядерного реактора, а в теплообменниках-подогревателях силовой турбины турбогенераторной установки и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок передают тепло от вышедшего из ядерного реактора теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура, подогретый в теплообменнике-подогревателе силовой турбины турбогенератора теплоноситель второго контура последовательно прокачивают компрессорами обеих турбокомпрессорных установок по замкнутому контуру через силовую турбину, теплообменник-подогреватель турбины турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, турбину турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, теплообменникподогреватель турбины турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, турбину турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, проточную часть низкого давления теплообменникарегенератора, теплообменник-охладитель компрессора низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, теплообменник-охладитель компрессора высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора второй турбокомпрессорной установки, теплообменник-охладитель компрессора низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор низкого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, теплообменник-охладитель компрессора высокого давленая турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки, компрессор высокого давления турбокомпрессора первой турбокомпрессорной установки и проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора,
- 10 010962 при этом в теплообменниках-подогревателях (7, 11) силовой турбины турбогенераторной установки и турбин турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок передают тепло от теплоносителя первого контура теплоносителю второго контура, повышая при этом его температуру до одинаковых значений на входе в каждую из турбин, например до 509°С;
в силовой турбине (5) и турбинах (8) турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок понижают давление и температуру теплоносителя второго контура и превращают его тепловую энергию в механическую, причём силовой турбиной приводят во вращение ротор электрогенератора и вырабатывают электроэнергию, а турбины турбокомпрессоров обеих турбокомпрессорных установок приводят во вращение компрессоры (9, 10) низкого и высокого давления обеих турбокомпрессорных установок;
в компрессорах (9, 10) низкого и высокого давления обеих турбокомпрессорных установок последовательно повышают давление теплоносителя второго контура до уровня, например, 14 МПа, обеспечивающего его прокачку по всему контуру, начиная с входа в проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора (14), при этом на выходе каждого из компрессоров его температура повышается;
в теплообменниках-охладителях (12, 13) обеих турбокомпрессорных установок передают тепло от теплоносителя второго контура к теплоносителю системы рассеяния остаточного тепла (4), понижая при этом температуру теплоносителя второго контура на входе каждого из компрессоров (9, 10) до уровня, не превышающего 23°С, обеспечивая тем самым снижение работы сжатия каждого из компрессоров (9, 10);
в теплообменнике-регенераторе (14) передают остаточное тепло теплоносителя второго контура, поступающего из проточной части турбины (8) второй турбокомпрессорной установки в проточную часть низкого давления теплообменника-регенератора (14), теплоносителю второго контура, поступающего из проточной части компрессора высокого давления (10) первой турбокомпрессорной установки в проточную часть высокого давления теплообменника-регенератора (14), повышая при этом температуру теплоносителя на выходе из проточной части высокого давления теплообменника-регенератора (14), например, на ~290°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200702378A EA200702378A1 (ru) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200702378A EA200702378A1 (ru) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA010962B1 true EA010962B1 (ru) | 2008-12-30 |
| EA200702378A1 EA200702378A1 (ru) | 2008-12-30 |
Family
ID=40863337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200702378A EA200702378A1 (ru) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA200702378A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10424415B2 (en) | 2014-04-14 | 2019-09-24 | Advanced Reactor Concepts LLC | Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4048012A (en) * | 1972-08-24 | 1977-09-13 | Nuclear Power Company (Whetstone Limited) | Nuclear power installations |
| JPS5484103A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Steam generator for sodium-cooled fast breeder |
| SU714505A1 (ru) * | 1978-01-19 | 1980-02-05 | Государственный Научно-Исследовательский Институт Им. Г.М.Кржижановского | Ядерна энергетическа установка |
| RU96109672A (ru) * | 1996-05-12 | 1998-08-20 | Н.Г. Кириллов | Автономная энергетическая система с газотурбинной установкой замкнутого цикла и жидкостным ядерным реактором |
-
2007
- 2007-11-28 EA EA200702378A patent/EA200702378A1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4048012A (en) * | 1972-08-24 | 1977-09-13 | Nuclear Power Company (Whetstone Limited) | Nuclear power installations |
| JPS5484103A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-04 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Steam generator for sodium-cooled fast breeder |
| SU714505A1 (ru) * | 1978-01-19 | 1980-02-05 | Государственный Научно-Исследовательский Институт Им. Г.М.Кржижановского | Ядерна энергетическа установка |
| RU96109672A (ru) * | 1996-05-12 | 1998-08-20 | Н.Г. Кириллов | Автономная энергетическая система с газотурбинной установкой замкнутого цикла и жидкостным ядерным реактором |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10424415B2 (en) | 2014-04-14 | 2019-09-24 | Advanced Reactor Concepts LLC | Ceramic nuclear fuel dispersed in a metallic alloy matrix |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200702378A1 (ru) | 2008-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Part-load performance analysis and comparison of supercritical CO2 Brayton cycles | |
| Li et al. | A comprehensive investigation on the design and off-design performance of supercritical carbon dioxide power system based on the small-scale lead-cooled fast reactor | |
| US10665355B2 (en) | Nuclear power plant | |
| Olumayegun et al. | Thermodynamic analysis and preliminary design of closed Brayton cycle using nitrogen as working fluid and coupled to small modular Sodium-cooled fast reactor (SM-SFR) | |
| JP2012145092A (ja) | 超臨界二酸化炭素（ｃｏ２）圧縮用遠心ブロア（コンプレッサー）、超臨界ｃｏ２ガスタービンならびに発電機を備えた超臨界ｃｏ２ガスタービン発電技術 | |
| El-Genk et al. | Noble-gas binary mixtures for closed-Brayton-cycle space reactor power systems | |
| US20140119881A1 (en) | Apparatus for recirculating a fluid within a turbomachine and method for operating the same | |
| Bianchi et al. | Design of a high-temperature heat to power conversion facility for testing supercritical CO2 equipment and packaged power units | |
| RU2508460C1 (ru) | Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии | |
| CN105863753A (zh) | 一种闭式冷电联供储能系统 | |
| Sienicki et al. | Utilization of the supercritical CO2 Brayton cycle with sodium-cooled fast reactors | |
| Vijaykumar et al. | Optimizing the supercritical CO2 Brayton cycle for concentrating solar power application | |
| Du et al. | Integrated design and off-design hybrid control strategy of supercritical CO2 recompression cycle for nuclear power | |
| McDaniel et al. | A combined cycle power conversion system for the next generation nuclear power plant | |
| Sienicki et al. | Dry Air Cooling and the sCO2 Brayton Cycle | |
| JPS6250650B2 (ru) | ||
| EA010962B1 (ru) | Энергоблок атомной электростанции и способ его эксплуатации | |
| CN111785397A (zh) | 一种基于热管型反应堆的核动力装置及使用方法 | |
| Kusterer et al. | Helium Brayton cycles with solar central receivers: thermodynamic and design considerations | |
| RU2586797C1 (ru) | Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии | |
| KR20180108168A (ko) | 모듈 원전 | |
| RU2522971C1 (ru) | Ядерная энергодвигательная установка | |
| JP2023042338A (ja) | 発電装置および発電方法 | |
| Song et al. | Investigation of engine waste heat recovery using supercritical CO2 (S-CO2) cycle system | |
| JP6712672B1 (ja) | 超臨界ｃｏ２ガスを用いた発電装置及び発電システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY KZ RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): BY KZ RU |