RU2729926C1 - Мобильный модульный комплекс жизнеобеспечения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к атомной энергетике. Мобильный модульный комплекс жизнеобеспечения содержит подводную с возможностью всплытия атомную электростанцию малой или средней мощности, по крайней мере один атомный энергетический модуль с реакторной зоной и с по крайней мере одним турбогенератором. Электростанция размещена на подводной заякоренной платформе с приемно-распределительными электрическими устройствами. Комплекс снабжен размещенными на берегу модулями преобразования, накопления и распределения электроэнергии, водо- и воздухоподготовки. К выходу турбогенератора присоединен полупроводниковый управляемый выпрямитель. Выходы выпрямителя с помощью биполярного подводного кабеля постоянного тока соединены с входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии, выходы которого с помощью наземных кабелей постоянного тока связаны с биполярными входами модулей водо- и воздухоподготовки, а с помощью трехфазного кабеля переменного тока соединены с береговыми потребителями электроэнергии. Модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжен биполярным накопителем электроэнергии. Выходы накопителя соединены с входами модулей и потребителей наземными кабелями постоянного тока. Достигается обеспечение надежности и мобильности. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к комплексам жизнеобеспечения и получения электроэнергии, тепла (холода), водоподготовки и воздухоподготовки на основе плавучих и подводных атомных электростанций малой и средней мощности для эксплуатации в прибрежных зонах, на островах, буровых, нефтегазодобывающих и др. изолированных объектах в ледово-опасных зонах арктических и/или дальневосточных морей.

Известна наземная атомная электростанция [US №4627213, G21C 13/00, опуб. 09.12.1986 г], имеющая размещенные на платформе (сплошном основании) по крайней мере один корпус энергоблока, содержащий реакторную зону, связанную термодинамически посредством контуров охлаждения по меньшей мере с одним парогенератором, топливный блок для переработанного и нового используемого топлива, дополнительные отсеки для размещения оборудования систем управления энергоблоком и электрооборудования, а также систему обеспечения безопасности, и корпус машинного отсека для размещения, по крайней мере, одного турбогенератора. Данная электростанция выполнена наземной. В целях обеспечения прочности и ядерной защиты элементы конструкции выполнены из бетона

Известная атомная электростанция обладает той особенностью, что при ее возведении монтаж строительной конструкции (стен) идет наряду с установкой крупногабаритного оборудования и в некоторых обстоятельствах использует, в частности, подъемно-транспортное оборудование корпусов, что снижает стоимость строительства и позволяет достичь необходимой прочности конструкции и отдельных ее структурных элементов, (например, основание, стены корпуса) в соответствии с конкретными условиями эксплуатации, определяемыми применяемым типом реактора. Однако несмотря на это известное техническое решение не позволяет обеспечить полную безопасность станции при ее эксплуатации и исключить потенциальную возможность рассеяния радионуклидов или выброса пара в аварийной ситуации, что присуще наземным станциям.

Известна плавучая атомная электростанция [RU №2188466, G21C 1/00, 9/00, В63В 35/44, опуб. 27.08.2002 г], которая может быть использована для эксплуатации в прибрежных зонах. Данная атомная электростанция выполнена в виде несамоходного судна с упрощенными формами корпуса. Электростанция включает платформу, установленные на ней и прилегающие друг к другу прочные корпуса, размещенные в них в замкнутых прочных профилированных выгородках энергоблок с реакторной зоной, связанной термодинамически посредством контуров охлаждения по крайней мере с одним парогенератором, топливный блок и отсеки для размещения оборудования систем обслуживания энергоблока, электрооборудования и систем обеспечения безопасности, а также машинный отсек по крайней мере с одним турбогенератором.

Платформа выполнена в виде корпуса судна с двойным бортом, двойным днищем и главной, верхней, средней и нижней палубами. Корпус судна разделен поперечными герметичными переборками. Переборки образуют стены прочных корпусов для размещения выгородок. Реакторная зона включает реактор, контуры охлаждения и парогенератор. В межбортном пространстве и двойном днище размещены дополнительные цистерны балластные, топливные и запаса питательной воды. В качестве реактора энергоблока используют реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут в первичном контуре охлаждения. Данная атомная электростанция обеспечивает надежность и экономичность эксплуатации станций средней мощности.

Однако, указанное техническое решение не позволяет эксплуатировать электростанцию в ледовой обстановке и в открытом море, а также организовать жизнеобеспечение береговых потребителей. Недостатком плавучей атомной электростанции является то, что, находясь на поверхности моря, она подвергается угрозе внешних экстремальных природно-климатических воздействий (ураганы, дрейфующие ледовые образования и др.), противостоять некоторым из них, например, айсбергам, без разрушений практически невозможно. Из-за этих обстоятельств использование плавучих электростанций (тепловых и/или атомных) в открытом море для бесперебойного энергообеспечения добывающих технологических комплексов на месторождениях в ледово-опасных зонах арктических и/или дальневосточных морей крайне ограничено. Данное обстоятельство сужает область применения плавучей атомной электростанции. Кроме того необходимо один раз в 7 лет осуществлять перезагрузку топлива в реакторе с использованием дополнительного судна и перерыв энергоснабжения потребителей. Причем хранение на борту отработанного ядерного топлива (ОЯТ) снижает безопасность станции, а отсутствие площадей и объемов для преобразования и распределения электричества и водоподготовки ограничивает возможности применения.

Для гарантированного энергоснабжения мощных энергопотребителей в удаленных ледово-опасных районах шельфа целесообразно использовать опыт, накопленный в подводном судостроении и арктических подледных плаваний атомных подводных лодок.

Известен комплекс технических средств на основе подводной атомной станции, обеспечивающей снабжение электрической энергией потребителей в закрываемых льдами акваториях шельфа, который принят за прототип [RU №2399104, G21D 1/00, G21C 1/00, В63В 35/44, опуб. 10.09.2010 г, бюл. №25]. Подводная атомная электростанция размещена на притопленной заякоренной платформе с приемно-распределительными электрическими устройствами и выкидными кабельными линиями, источником энергии электростанции является, по крайней мере, один подводный с возможностью всплытия атомный энергетический модуль с, по крайней мере, одним турбогенератором. Для обслуживания станции производят периодические циклы всплытия-погружения платформы.

Данная электростанция обеспечивает надежное круглогодичное энергоснабжение потребителей в ледово-опасных регионах арктического шельфа. Это достигается за счет увода электростанции с поверхности моря под воду на безопасную (ниже килей айсбергов) глубину и ее исполнением. Платформа способна принимать подводные атомные энергетические модули, осуществляющие с ней стыковку, для чего платформа оборудована посадочными местами для энергетических модулей с направляющими кранцами и ловильно-стыковочными устройствами. Сменность атомных энергомодулей позволяет все операции с ядерным топливом и ремонт производить в условиях специализированных заводов по ремонту атомных подводных лодок, а ротацию энергомодулей (замену «отработавшего» энергомодуля на «свежий») производить в море непосредственно на позиции подводной атомной электростанции. Подводные атомные энергомодули являются автономными, способными, как подводные лодки, самостоятельно совершать подводно-подледное плавание, осуществлять маневры по наведению, швартовке и стыковке с платформой подводной атомной электростанции.

Однако, недостатком прототипа, как и предыдущего аналога, является ограниченность возможности его применения, а также снижение надежности на время замены топлива в энергоустановке и повреждением одной из фаз кабеля переменного тока для связи с берегом. Кроме этого недостатком является отсутствие мобильности комплекса из-за наличия посадочных мест для сменных энергетических модулей, ограниченность возможностей жизнеобеспечения (в части водо- и воздухоснабжения) прибрежных населенных районов и затруднения эксплуатации сменными экипажами в ледовой обстановке или сильном волнении. Кроме того, использование самоходных подводных энергомодулей неоправданно экономически в связи с простоем двигательных установок и другого оборудования, присущего самоходным подводным аппаратам (лодкам), которое не используется в процессе эксплуатации и удорожает стоимость установки.

Задачей и техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение является обеспечение надежности, экономичности эксплуатации и мобильности при расширении функциональных возможностей путем введения дополнительных функций преобразования, накопления и распределения электроэнергии, и обеспечения водо- и воздухоподготовки и доставки их к потребителю, находящемуся на берегу в ледово-опасных регионах арктического шельфа.

Технический результат достигается тем, что мобильный модульный комплекс жизнеобеспечения на основе подводной атомной электростанции, содержащий подводную с возможностью всплытия атомную электростанцию малой или средней мощности, источником энергии которой является, по крайней мере, один атомный энергетический модуль с реакторной зоной и с, по крайней мере, одним турбогенератором, размещенную на подводной заякоренной платформе с приемно-распределительными электрическими устройствами, соединенными с потребителями выкидными кабельными линиями, согласно полезной модели комплекс дополнительно снабжен размещенными на берегу отдельными технологическими модулями: модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии, модулем водоподготовки и в зависимости от нужд потребителя модулем воздухоподготовки, к выходу турбогенератора присоединен полупроводниковый управляемый выпрямитель, выходы которого с помощью биполярного подводного кабеля постоянного тока соединены с биполярными входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии, выходы которого с помощью наземных кабелей постоянного тока связаны с биполярными входами модуля водоподготовки и модуля воздухоподготовки, а с помощью трехфазного кабеля переменного тока соединены с береговыми потребителями электроэнергии, при этом модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжен биполярным накопителем электроэнергии, выходы которого соединены со' входами модулей и потребителей наземными кабелями постоянного тока.

Введение в комплекс размещенных на берегу отдельных технологических модулей: модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии и модуля водоподготовки, а также дополнительное снабжение в зависимости от нужд берегового потребителя модулем воздухоподготовки обеспечивает мобильность при расширении функциональных возможностей. Мобильность обеспечивается возможностью комплекса оперативного развертывания и передислокации в необходимую точку на берегу в зависимости от нужд потребителей.

Присоединение к выходу турбогенератора полупроводникового управляемого выпрямителя, выходы которого с помощью биполярного подводного кабеля постоянного тока соединены со входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии, выходы которого с помощью наземных кабелей постоянного тока связаны с биполярными входами модулей водоподготовки и воздухоподготовки, а с помощью трехфазных кабелей переменного тока - с береговым потребителем электроэнергии, позволяет обеспечить надежность и экономичность эксплуатации комплекса. Наличие кабельных линий постоянного тока позволяет снять ограничения по пропускной способности и длине, присущие кабелям переменного тока. Благодаря протеканию тока по всему сечению жилы на постоянном токе сечение кабеля может быть снижено, его длина не лимитирована, а число полюсов равное двум меньше, чем три фазы кабеля переменного тока, при том, что в кабельных линиях постоянного тока экран отсутствует. А реализация биполярного управляемого выпрямителя позволяет выполнить соединение в виде биполярной передачи, которая может пропускать ток при повреждении одного из полюсов выпрямителя или кабеля при форсировке другого полюса, что резко повышает надежность энергоснабжения.; При этом может использоваться от двух до трех кабелей (два - при кратковременном возврате тока по морю).

Введение в состав модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии биполярного накопителя электроэнергии статического или динамического типа обеспечивает бесперебойное снабжение электроэнергий потребителя в случае необходимости замены атомного энергоблока или повреждении одного из полюсов подводного кабеля постоянного тока.

Для повышения надежности, экономичности и улучшения условий работы турбогенератора, компенсации его реактивной мощности выходы управляемого выпрямителя соединены с помощью биполярного кабеля постоянного тока со входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии через трансформатор или конденсатор в сочетании с биполярным мостовым преобразователем тока, или через реактор в сочетании с биполярным преобразователем напряжения.

Для удешевления операции преобразования электрического тока при выдаче электроэнергии на берег и в связи с возможностью использования стандартных комплектующих управляемый выпрямитель и модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжены биполярными преобразователями тока на тиристорах или биполярными преобразователями напряжения на приборах типа IGBT.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия создания мобильного модульного комплекса жизнеобеспечения, обеспечивающего надежность и экономичность эксплуатации при расширении функциональных возможностей путем введения дополнительных функций преобразования, накопления и распределения электроэнергии, и получения технической и питьевой воды, а также воздухоподготовки для снабжения потребителя, находящемуся на берегу в ледово-опасных регионах арктического шельфа.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Изобретении иллюстрируется чертежами:

на фиг. 1 изображена подводная с возможностью всплытия атомная электростанция;

на фиг. 2 изображена структурная схема мобильного модульного комплекса жизнеобеспечения;

на фиг 3 представлена блок-схема варианта связи турбогенератора атомного энергоблока с модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через трансформатор;

фиг. 4 - представлена блок-схема варианта связи турбогенератора атомного энергоблока с модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через конденсатор;

фиг. 5 - представлена блок-схема варианта связи турбогенератора атомного энергоблока с модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через реактор;

на фиг. 6 представлена блок-схема варианта выдачи на берег потребителю электричества переменным током модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через трансформатор;

на фиг. 7 представлена блок-схема варианта выдачи на берег потребителю электричества переменным током модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через конденсатор;

на фиг. 8 представлена блок-схема варианта выдачи на берег потребителю электричества переменным током модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии через реактор;

на фиг. 9 изображена блок-схема варианта выдачи на берег потребителю электричества модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии посредством кабеля постоянного тока.

Принимаются следующие обозначения:

1 - атомная электростанция,

2 - платформа,

3 - якорная система,

4 - кабели,

5 - плавучий лед,

6 - атомный энергетический модуль с турбогенератором,

7 - модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии,

8 - модуль водоподготовки,

9 - управляемый выпрямитель,

10 - модуль воздухоподготовки,

11 - биполярный кабель постоянного тока,

12 - трехфазный кабель переменного тока, либо биполярный кабель постоянного тока,

13 - трехполюсный выключатель переменного тока,

14 - однополюсный выключатель постоянного тока,

15 - биполярный преобразователь тока на тиристорах,

16 - биполярный преобразователь напряжения на приборах IGBT или IGCT,

17 - трансформатор,

18 - конденсатор,

19 - реактор,

20 - накопитель электроэнергии,

Модули 7, 8, 10 - технологические и могут быть дополнены по необходимости.

Устройство комплекса выполнено следующим образом. Мобильный модульный комплекс жизнеобеспечения (фиг. 1.) содержит размещенную на притопленной с помощью якорной системы 3 платформе 2 с приемно-распределительными электрическими устройствами и выкидными кабельными линиями 4 подводную с возможностью всплытия (или плавучую с возможностью погружения); атомную электростанцию 1, источником энергии которой является, по крайней мере, один подводный атомный энергетический модуль с, реакторной зоной (не показано) и, по крайней мере, одним турбогенератором 6. Платформа может быть погружена на глубину, исключающую столкновение с подводной частью плавучих льдов 5.

Структурная схема приведена на фиг. 2. Комплекс дополнительно снабжен размещенными на берегу отдельными технологическими модулями: модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии 7, модулем водоподготовки 8 и в зависимости от нужд берегового потребителя модулем воздухоподготовки 10. На выходе турбогенератора 6 дополнительно устанавливается управляемый полупроводниковый выпрямитель 9 по схеме биполярного преобразователя тока 15, который через согласующий трансформатор 17 (фиг. 3) или через последовательно включенные конденсаторы 18 (фиг. 4) для компенсации реактивной мощности, подключен к трем фазам турбогенератора 6. Более дорогим, но оправданным является выполнение управляемого выпрямителя 9 по технологии ММС в виде полумостов или мостов на приборах IGBT или IGCT по схеме биполярного преобразователя напряжения 16 с реакторами 19 (фиг. 5). Последний вариант минимизирует гармоники тока без дополнительных фильтров для улучшения условий работы турбогенератора. Наличие биполярного подводного кабеля постоянного тока 11 на выходе выпрямителя позволяет минимизировать емкость конденсаторов на выходе выпрямителя и [повысить надежность электроснабжения при аварии одного полюса выпрямителя или кабеля.

Блок-схема вариантов реализации управляемого выпрямителя 9 для соединения с модулем преобразования, накопления и распределения 7 приведена на фиг. 3-5, где на фиг. 3 приведен вариант использования соответственно трансформатора 17 или конденсатора 18 (фиг. 4) в сочетании с биполярным преобразователем тока 15, а вариант (фйг.5) использует реактор 19 в сочетании с преобразователем напряжения 16.

Блок-схема реализации модуля 7 с выдачей электричества на берег переменным током приведена на фиг. 6-8. Варианты, представленные на фиг. 6, 7 используют преобразователи тока 15 на тиристорах, а вариант, представленный на фиг. 8 использует преобразователь напряжения 16 на приборах типа IGBT или IGCT.

Оптимальной для выдачи на берег электричества постоянным током, является блок-схема фиг. 9, которая минимизирует число элементов и кабелей сравнительно со схемами фиг. 6-8 и обеспечивает более надежное энергоснабжение потребителей на берегу даже при пропадании одного из полюсов преобразователей или кабелей в отличии от блок-схем на фиг. 6-8, в которых пропадание одной фазы сопровождается отключением трех фаз. Наличие в указанной схеме только статических или динамических накопителей электроэнергии 20 и выключателей постоянного тока 14, которые с помощью биполярных наземных кабелей связывают модуль 7 с модулями 8, 10 и, возможно, с другими технологическими модулями, позволяет минимизировать число конструктивных элементов и кабелей, а также подключить дополнительные возобновляемые источники электроэнергии (ВИЭ).

Передача электричества на модули 8, 10 осуществляется двумя или тремя кабелями постоянного тока, а на берег для потребителей-трехфазным кабелем переменного тока в соответствии с фиг. 6-8. Выбор варианта применения соответственно с трансформатором 17 (фиг. 6), конденсатором 18 (фиг. 7) или с реактором 19 (фиг. 8) определяется мощностью и возможностью использования стандартных комплектующих для удешевления преобразователя. Применение варианта (фиг. 8) является предпочтительным, несмотря на большую стоимость из-за наличия пассивной нагрузки на берегу. Указанные варианты электроснабжения на переменном токе предполагают использование существующей береговой инфраструктуры и ограничены по пропускной способности и условиям подключения дополнительных источников, а также требуют создания на берегу дополнительной распределительной подстанции.

В любом варианте реализации предполагается использовать накопитель электроэнергии 20 статического или динамического типа, мощность и электроемкость которого определяется мощностью потребителей и временем замены энергетического модуля на сменный модуль из-за необходимости перезагрузки топлива или при возникновении аварии. Конструктивно модули 7, 8, 10 выполняются контейнерного типа заводского исполнения с полным обеспечением собственных нужд, полностью автоматизированные, размещаемые на малотоннажных и с малой осадкой судах, которые причаливают к берегу, а контейнеры на их палубах имеют салазки и перетаскиваются на берег с помощью лебедки и устанавливаются на небольшом удалении от уровня прилива и воздействия волн и льда. Подходящие кабели от модуля 6 и трубопроводы забора воды для модуля 8 укладываются и крепятся на ложементах для исключения их повреждения за счет прибоя, льда и др. воздействий. Возможно применение контейнеров 7, 8, 10 на воздушной подушке наряду с дополнительной распределительной подстанцией.

Более предпочтительным является использование постоянного тока в модуле 7, при этом нет необходимости применения дополнительной распределительной подстанции. Блок-схема модуля 7 с выдачей электричества постоянным током приведена на фиг. 9. Наряду с потребителями на берегу к шинам постоянного тока могут присоединяться при их наличии: плавучие или наземные возобновляемые источники энергии (ВИЭ), которые могут выполнять функции пиковых и резервных генераторов, экономя расход топлива в модуле 6, а в ряде случаев заменяя модуль 6, например, при авариях, замене топлива, при сильном шторме. В качестве ВИЭ могут использоваться приливные, геотермальные, ветровые, фотоэлектрические и др. источники. Модуль 6 предполагается необитаемым, необслуживаемым и не требующем автономной системы воздухоподготовки, т.к. обслуживание предполагается при всплытии платформы.

Каждый модуль оснащен автономной цифровой интеллектуальной системой управления, регулирования, защиты, автоматики, мониторинга (СУРЗАМ), которая включает датчики-, АЦП преобразователи и исполнительные органы, действующие автономно с передачей информации по телеканалам на модули 6, 7 и на береговой диспетчерский пункт при его наличии.

Наличие накопителя 20 на фиг. 9 позволяет сгладить и нивелировать случайные сбросы и пики нагрузки, а также нестабильную работу ВИЭ, обеспечивая базисную нагрузку модуля 6 даже при отсутствии оператора в составе модуля 6.

Рекомендуемый диапазон мощностей комплекса от 2 до 40 МВт напряжением 6 (10) кВ постоянного и переменного тока. Оборудование отечественное, преимущественно стандартное, освоенное производством. Опытные образцы накопителей, преобразователей, выключателей постоянного тока имеются. Предполагается применение кабелей постоянного тока с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабелей), которые дешевле и легче за счет отсутствия экранов, чем на переменном токе, имеют большую пропускную способность, надежность и стойкость. Создаваемая кабельная сеть постоянного тока становится высоконадежной даже при выходе из строя одного из полюсов (кабеля, преобразователя, накопителя) за счет форсировки другого неповрежденного полюса и возврата тока по заземленному третьему кабелю или при его отсутствии по морю. Применение кабельных линий взамен воздушных линий является безальтернативным из-затруднений фиксации опор последних в условиях вечной мерзлоты, проблем логистики в условиях бездорожья, а также необходимости обеспечения мобильности и прочности электрической изоляции в условиях солевых загрязнений.

Мобильный модульный комплекс работает следующим образом.

При доставке комплекса буксиром к месту дислокации в составе трех-четырех модулей, осуществляется их размещение: модуль 6 - на достаточной глубине от промерзания и волнения моря - на якорях, модули 7, 8, 10 - на берегу вдали от линии прибоя и приливов. Затем с помощью буксира прокладывается с запасом на случай дрейфа подводные кабельные линии постоянного тока между модулями 6 и 7. Модули 7, 8, 10 и выход к береговым потребителям связывают наземными кабельными линиями. После монтажа комплекса осуществляют запуск реактора и вспомогательных устройств, подключение нагрузок, автономные испытания модулей, пробный пуск и проверки комплекса. Нагрузки изменяют ступенями с выдержкой времени и фиксацией с отражением в протоколах испытаний. Модуль водоподготовки 8 в связи с большим электропотреблением подключают в последнюю очередь, причем возможна разновременная работа модулей 7 и 8: модуль 7 - днем, модуль 8 - ночью. Аналогично присоединение возобновляемых источников энергии (ВИЭ), например, солнечных батарей, ветровых генераторов и т.п. может происходить по мере необходимости: заряд накопителей электроэнергии (НЭЭ) в модуле 20 - ночью, разряд НЭЭ - днем в пике потребления.

В установившемся режиме турбогенератор модуля 6 вырабатывает трехфазный переменный ток, который выпрямляется управляемым полупроводниковым выпрямителем и по подводным кабельным линиям постоянного тока передается на берег к модулю 7. Модуль 7 по схеме согласно фиг. 9 передает электричество постоянным током береговым потребителям и при необходимости - на модуль 8 для водоподготовки и модуль 10 для воздухоподготовки. Модуль 8 осуществляет забор морской воды через прибрежные трубопроводы, осуществляет водоподготовку и накопление приготовленной воды в береговых балластных цистернах, включая контроль количества и качества питьевой воды исходя из предполагаемых потребностей. Модуль 10 подключается; по необходимости. Перед окончанием расхода топлива в модуле 6 и перед приходом другого заправленного модуля 6 осуществляется полная зарядка НЭЭ в модуле 20, а также присоединение ВИЭ для питания потребителей на время замены модулей 6. Отработавший модуль 6 с помощью буксира доставляется на централизованный пункт заправки топлива.

В нормальных режимах значение передаваемой мощности от модуля 6 задается уставкой мощности от берегового диспетчерского пункта, которая по телеканалу передается на модуль 7 и на модуль 6 с разделением этой уставки на две составляющие с приоритетом в части стабилизации предшествующего режима модуля 6. Изменение уставки мощности и режима модуля 6 сопровождается плавным изменением углов управления выпрямителя 9, который с помощью своего регулятора тока изменяет ток в подводном биполярном кабеле в сторону заданной уставки, одновременно изменяя уставку тока регулятора заряда или разряда накопителя 20 модуля 7. Ток биполярного кабеля при симметрии - напряжений полюсов выпрямителя 9 модуля 6 в нейтральном кабеле, соединяющем средние точки выпрямителя 9 и модуля 7 отсутствует. При возникновением аварии в одном из полюсов подводного кабеля аварийный полюс мгновенно отключается с помощью его выключателей постоянного тока 14, а уставка тока в регуляторе неповрежденного полюса выпрямителя 9 повышается вдвое, компенсируя снижение вдвое потока активной мощности для потребителей. При этом ток из неповрежденного полюса переходит в нейтральный кабель или при его отсутствии кратковременно протекает по морю. Наличие автоматики перевода в инверторный режим в управляемом выпрямителе 9 позволяет осуществить отключение поврежденного полюса даже при замене выключателей 14 на разъединители путем их отключения в безтоковую паузу, что однако сопровождалось бы кратковременным перерывом энергоснабжения потребителей при отсутствии накопителей 20. Наличие этих накопителей смягчает условия протекания рассматриваемого предельного аварийного режима. Восстановление исходного нормального режима сопровождается предварительным замыканием отключенных выключателей 14 с последующим плавным изменением углов управления аварийного полюса выпрямителя 9 и снижением уставки регулятора тока неповрежденного полюса до исходного значения.)

В случае передислокации комплекса осуществляется обратная последовательность операций по демонтажу с предварительным заглушением реактора модуля 6 и отключением потребителей. Реактор модуля 6 выполняется с жидкометаллическим теплоносителем, является взрывобезопасным и допускает периодическое изменение режимов работы в отличие от водоводяных реакторов и не ухудшает экологическую обстановку в регионе.

Плавучая (погружаемая) атомная электростанция в виде модуля энергоблока 6 является морским несамоходным судном, предназначенным для выработки электроэнергии мощностью до 40 МВт с помощью атомной установки и передачи энергии на береговые приемные модули преобразования электричества, водоподготовки и воздухоподготовки. Судно с энергоблоком может эксплуатироваться в прибрежных акваториях с глубинами не менее 10-15 м. Конструкция корпуса типовая, упрощенная, с двойным бортом и двойным днищем, плоскими скосами носового и кормового отсеков, корпус разделен герметичными переборками, система набора корпуса смешанная.

Транспортировка модулей 6 к месту назначения может быть осуществлена с помощью судов, предназначенных для транспортировки буровых вышек, например судов с погружаемой палубой, или посредством буксировки морскими буксирами. Отсутствие движительной установки, средств навигации и т.п. на судне удешевляет эксплуатацию этих модулей, которые должны длительное время находиться на приколе, а также упрощает их конструкцию.

Расчеты показывают, что для плавучей с возможностью погружения электростанции мощностью до 40 МВт с одним реактором и одним турбогенератором может быть использовано несамоходное судно длиной; 98 м, шириной (наибольшей) 18 м, высотой борта 6,5 м и средней осадкой 4,5 м. Материал корпуса - судостроительная сталь. Такое судно имеет полное водоизмещение порядка 5000-7000 т, а годовая выработка электроэнергии, передаваемой на берег, составляет около 330 106 кВт при выработке турбогенератором напряжения порядка 6-10 кВ. Энергопотребление парогенератора составляет около 500 кВт, а турбогенератора и другого вспомогательного оборудования - около 300 кВт. Ресурс активной зоны реактора на быстрых нейтронах в 50 тыс. эфф. час позволяет эксплуатировать плавучую АЭС циклами примерно по 7 лет или более между перезарядками реактора, с периодическим пополнением запаса дизельного топлива для автономных источников электроэнергии. Общий срок службы плавучей АЭС, определяемый сроком службы основного оборудования, составляет около 30 лет. В работе станции исключаются выбросы загрязненных радиоактивных сред (вода, инертный газ, воздух) в атмосферу и акваторию, что обеспечивает экологически чистую эксплуатацию плавучей АЭС.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле, позволяет получить достигаемый технический результат, который заключается в обеспечении надежности и экономичности эксплуатации, использовании модульной мобильной структуры комплекса с дополнительными функциями преобразования, накопления и распределения электричества, а также модулей водоподготовки и воздухоподготовки. Анализ заявленного технического решения на соответствии условиям патентования показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о: выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для получения материальных объектов и может быть использован для жизнеобеспечения;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует условию «промышленная применимость».

Claims (6)

1. Мобильный модульный комплекс жизнеобеспечения на основе подводной атомной электростанции, содержащий подводную с возможностью всплытия атомную электростанцию малой или средней мощности, источником энергии которой является по крайней мере один атомный энергетический модуль с реакторной зоной и с по крайней мере одним турбогенератором, размещенную на подводной заякоренной платформе с приемно-распределительными электрическими устройствами, соединенными с потребителями выкидными кабельными линиями, отличающийся тем, что комплекс дополнительно снабжен размещенными на берегу отдельными технологическими модулями: модулем преобразования, накопления и распределения электроэнергии, модулем водоподготовки и в зависимости от нужд потребителя модулем воздухоподготовки, к выходу турбогенератора присоединен полупроводниковый управляемый выпрямитель, выходы которого с помощью биполярного подводного кабеля постоянного тока соединены с биполярными входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии, выходы которого с помощью наземных кабелей постоянного тока связаны с биполярными входами модуля водоподготовки и модуля воздухоподготовки, а с помощью трехфазного кабеля переменного тока соединены с береговыми потребителями электроэнергии, при этом модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжен биполярным накопителем электроэнергии, выходы которого соединены с входами модулей и потребителей наземными кабелями постоянного тока.

2. Комплекс жизнеобеспечения по п. 1, отличающийся тем, что выходы управляемого выпрямителя соединены с помощью биполярного кабеля постоянного тока с входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии через трансформатор в сочетании с биполярным мостовым преобразователем тока.

3. Комплекс жизнеобеспечения по п. 1, отличающийся тем, что выходы управляемого выпрямителя соединены с помощью биполярного кабеля постоянного тока с входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии через конденсатор в сочетании с биполярным мостовым преобразователем тока.

4. Комплекс жизнеобеспечения по п. 1, отличающийся тем, что выходы управляемого выпрямителя соединены с помощью биполярного кабеля постоянного тока с входами модуля преобразования, накопления и распределения электроэнергии через реактор в сочетании с биполярным преобразователем напряжения.

5. Комплекс жизнеобеспечения по п. 1, отличающийся тем, что управляемый выпрямитель и модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжены биполярными преобразователями тока на тиристорах.

6. Комплекс жизнеобеспечения по п. 1, отличающийся тем, что управляемый выпрямитель и модуль преобразования, накопления и распределения электроэнергии снабжены биполярными преобразователями напряжения на приборах типа IGBT.

Images