Почему на некоторых атомных электростанциях нет градирен?

 

 

 

I.Способ охлаждения определяет необходимость градирен

 

Основным требованием атомной электростанции к охлаждению является отвод отходящего тепла от выхлопного пара паровых турбин. Системы охлаждения подразделяются на три типа:после-охлаждения, рециркуляционное охлаждение с замкнутым-контуром, ивоздушное охлаждение. Градирни используются только в системах рециркуляционного охлаждения с замкнутым-контуром.

 

 

 

2. Замкнутый-циркуляционный контур охлаждения (требуются градирни)

 

Внутренние атомные электростанции, ограниченные водными ресурсами, принимаютоборотная вода + градирнярежим. Циркулирующая вода поглощает тепло в конденсаторах, а затем перекачивается в градирни для рассеивания тепла и снижения температуры за счет испарения, а затем возвращается обратно для повторного использования, что позволяет избежать потерь воды. Проекты внутренней атомной энергетики (например, некоторые внутренние атомные электростанции в Европе и США) должны быть оборудованы градирнями в стандартной конфигурации.

 

3. Система воздушного охлаждения (традиционные градирни не требуются)

 

На некоторых электростанциях в засушливых регионах применяется прямое или косвенное воздушное охлаждение, при котором рассеивание тепла достигается за счет прямого или косвенного контакта между воздухом и теплообменным оборудованием. Этот метод не предполагает потерь на испарение и не требует использования градирен, но имеет меньшую эффективность теплообмена и требует увеличения площади теплообмена и более высокого энергопотребления вентиляторов.

.

II. Ключевое влияние географических и водных условий

 

1.Преимущества прибрежных/речных-расположений

 

Обильные морская и речная вода могут удовлетворить потребности в заборе и сбросе воды при однократном-охлаждении, что устраняет необходимость в градирнях. В настоящее время все действующие АЭС в Китае расположены вдоль побережья, поэтому градирни вообще не устанавливаются.

 

2. Ограничения внутренних территорий/водных-дефицитных территорий

 

Внутренние регионы сталкиваются с нехваткой воды. Проходное-охлаждение ограничивается нормами защиты окружающей среды и ограничениями по объему воды, поэтому рециркуляционное охлаждение с замкнутым-контуром становится обязательным выбором, а градирни, таким образом, становятся стандартным компонентом. Например, все внутренние атомные электростанции в США и Франции оснащены большими гиперболоидными градирнями.

.

 

 

III. Различия в типах реакторов и теплоносителях

 

Конструкции систем охлаждения различаются в зависимости от типа реакторов, а некоторые типы реакторов по своей сути не требуют традиционных градирен.

 

Тип реактора	охлаждающая жидкость	Характеристики охлаждения	Требования к градирне
Реактор с водой под давлением (PWR)	Вода под высоким-напором	Первичный и вторичный контуры разделены; второй контур требует охлаждения отходящего пара	Не требуется для прибрежных установок, использующих однократное-проходное охлаждение; требуется для внутренних установок, использующих охлаждение с замкнутым-контуром
Реактор с кипящей водой (BWR)	Вода	Охлаждающая жидкость напрямую кипит с образованием пара; выхлопной пар необходимо конденсировать	Не требуется для прибрежных установок, использующих однократное-проходное охлаждение; требуется для внутренних установок, использующих охлаждение с замкнутым-контуром
Быстрый реактор с натриевым-охлаждением	Жидкий натрий	Жидкий металл обеспечивает высокую эффективность теплообмена; не требуется испарительное охлаждение	Как правило, традиционные градирни не требуются.
Высокотемпературный-реактор с газовым-охлаждением	Гелий	Охлаждение газа с отводом тепла через теплообменники	Не требуются традиционные градирни
Реактор на расплавленной соли на основе тория-	Расплавленная соль	Охлаждение расплавленной соли; конструкция системы не требует испарения воды для отвода тепла	Не требуются традиционные градирни

 

 

 

 

IV.Компромисс-между охраной окружающей среды и экономическими факторами

 

1. Экологическое соответствие

Проходное-охлаждение должно соответствовать экологическим стандартам в отношении температуры выпускной воды и теплового загрязнения. Прибрежные районы имеют большие объемы водоемов, что позволяет легко соблюдать нормативные требования. Рециркуляционное охлаждение с внутренним замкнутым-контуром контролирует отвод тепла через градирни в соответствии с экологическими нормами.

 

 

2.Экономика

Проходное-охлаждение обеспечивает низкие капитальные затраты на строительство и эксплуатационные расходы, но зависит от ограничений по источникам воды. Рециркуляционное охлаждение с замкнутым-контуром требует строительства градирен, что требует больших капиталовложений, но подходит для районов с-дефицитом воды. Системы воздушного охлаждения экономят-воду, но потребляют большое количество энергии вентиляторами, что приводит к более высоким долгосрочным-эксплуатационным затратам.

                                                

Специальные сценарии и оптимизация конструкции

 

1.Атомные энергетические установки (корабли/подводные лодки)

Из-за ограниченного пространства применяются компактные системы охлаждения (например, однократное-охлаждение морской водой в сочетании с высокоэффективными-теплообменниками) без установки градирен.

 

2. Малые модульные реакторы (ММР).

В некоторых конструкциях используется встроенное охлаждение или воздушное охлаждение, что упрощает систему и устраняет необходимость в больших градирнях.

 

В заключение следует отметить, что вопрос о том, оснащена ли атомная электростанция градирнями, является комплексным решением, основанным на методах охлаждения, географических условиях, конструкции реактора и экономических факторах. Прибрежные системы проточного-проточного охлаждения, специальные типы реакторов (например, быстрые реакторы с натриевым-охлаждением, высоко-реакторы с газовым-охлаждением) и системы воздушного охлаждения не требуют традиционных градирен, в то время как внутренние системы рециркуляционного охлаждения с замкнутым-контуром должны быть оборудованы градирнями. С распространением ядерной энергетики во внутренние районы и районы с-дефицитом воды применение градирен станет более распространенным. Между тем, технологии воздушного охлаждения и новые типы реакторов также способствуют диверсификации разработки систем охлаждения.