P4250061

Rozwój reaktorów chłodzonych wodą lekką zapoczątkowano w USA. W roku 195? zbudowano tam pierwszą siłownię z reaktorem wodno-ciś-nietiiowym (PWR preasurt water reacior) w Shippingport. W roku 1960 i.m.K homiono pierwszą siłownię jednokonturową z reaktorem BWR (boiliny wwrer nwtrork Dresden 1.

Rozwiązanie BWR jest tańsze, gdyż unika się dodatkowego generatora parv Około 4(1% siłowni z reaktorami lekkowodnymi posiada reaktory na wodę wrzącą BWR, 60% przypada na reaktory wodnociśnieniowe PWR.

7.1. Dobór parametrów pary świeżej w siłowniach z reaktorami lekkowodnymi

Jak wiadomo, sprawność obiegu termodynamicznego rośnie ze wzrostem górne) temperatury obiegu. W przypadku siłowni nuklearnych z reaktorami chłodzonymi wodą lekką PWR, BWR - temperatura wytwarzanej pary wynika z możliwości reaktora, wiążąc się bezpośrednio z dopuszczalną temperaturą czynnika chłodzącego reaktor.

W reaktorze BWR (na wodę wrzącą) wybór ciśnienia uwzględnia przede wszystkim wartość współczynnika wymiany ciepła między ściankami elementów paliwowych a wodą wrzącą. Współczynnik ten jest najwyższy przy ciśnieniu około 70 bar, co odpowiada temperaturze nasycenia t_r« 285°C. Zastosowanie tych parametrów pozwala na minimalizację gabarytów i kosztów reaktora.

W reaktorach PWR (wodnociśnieniowych) parametry wody chłodzącej reaktor muszą z pewnym zapasem leżeć poniżej punktu krytycznego 22,13 M Pa, 374,15°C. Zazwyczaj przyjmuje się temperaturę ogrzanej w reaktorze wody

r„ a |i < 350°C,

najczęściej

f_rl = (290 —320)°C,

której odpowiada ciśnienie nasycenia p_r< 165 bar.

Temperatura pary wytwarzanej w kotle wodnym musi być niższa od górnej temperatury wody chłodzącej reaktor. Zazwyczaj

dl, = f_r«-t|=(35-55)°C,

stąd temperatura pary świeżej leży w obszarze

t, ^ (260 — 300)°C

Cienienie pary świeżej nie może przekraczać ciśnienia nasycenia odpowiadającego temperaturze t,.

Przeważnie stosuje się

p, = 60 - 70 bar - w siłowniach z reaktorami BWR, p₍*40-70 bar - w siłowniach z reaktorami PWR,

Dobór parametrów pary świeżej dla turbiny współpracującej z reaktorem na wodę wrzącą BWR jest dokonywany w momencie decyzji dotyczącej ciśnienia wody chłodzącej reaktor. Skoro w reaktorze produkuje się parę nasyconą, to jej temperatura t, - f„(p,).

W przypadku reaktorów wodnociśnieniowych PWR istnieje pewien margines swobody. Warunki brzegowe dla doboru parametrów pary są określone temperaturą wody chłodzącej na wejściu i wyjściu z reaktora.

Podgrzew wody w reaktorze wynosi przeciętnie

Al_t — f_rj f_r2 — (25—40)°C.

Minimalna różnica temperatur zdefiniowana jako różnica pomiędzy temperaturą wody grzejnej na wypływie z wytwornicy a temperaturą nasycenia produkowanej pary wynosi

^ = ^~'n(P,)MI0-l5)°C. Sytuację tę zilustrowano na rysunku 11.33.

0/0,

Rys. 11.33. Wykres temperatur w wytwornicy pary; i, - temperatura wody grzejnej, r„ - temperatura czynnika pobr r -jacego ciepło

0

Najwyższą sprawość obiegu rzeczywistego otrzymuje się w tym przypadku przyjmując możliwie najwyższe ciśnienie pary, co prowadzi do obiegu na parę nasycona (rys. 11.34). Wykres podany na tym rysunku dotyczy obiegu rzeczywistego prostego - bez przegrzewu wtórnego i bez regeneracji. Przykładowo, przyjmując górna tempera Utrę obiegu f, - 275°C otrzymujemy