Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

6.5. témakör Villamosenergia-termelés nyomottvizes atomerőművekben.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "6.5. témakör Villamosenergia-termelés nyomottvizes atomerőművekben."— Előadás másolata:

1 6.5. témakör Villamosenergia-termelés nyomottvizes atomerőművekben

2 Tartalom 1. Vízhűtésű atomerőművek. 2. Atomreaktor, mint hőforrás. 3. Nukleáris gőzfejlesztő rendszer. 4. Gőzkörfolyamat. 5. Energetikai jellemzők. 6. Környezeti hatások. 7. EPR reaktor.

3 1. Vízhűtésű atomerőművek Vízhűtésű reaktorok: – nyomottvizes (PWR, VVER), – forralóvizes (BWR, RBMK). Nyomottvizes reaktorok: – radioaktív primerkör, – inaktív szekunderkör. Forralóvizes reaktorok: – radioaktív gőzerőmű. Lényegében gőzerőmű, GK helyett NGR (forralóvizes reaktor), alacsony gőz kezdő jellemzők, telített és nedves gőz a gőzturbinában, 2-2,5-szer nagyobb munkaközeg tömegáram.

4 Nyomottvizes atomerőmű kapcsolása

5 Forralóvizes atomerőmű kapcsolása

6 2. Atomreaktor, mint hőforrás A hasadt uránmagok nukleárisan kötött energiája felszabadul. A felszabaduló energia nagyobb része (≈84%) a keletkező részecskék kinetikus energiájává (Ek) alakul, kisebb részét (≈16%) a különböző sugárzások viszik magukkal. A fűtőelem-tablettákban a nagy sebességű (kinetikus energiájú) részecskék ütköznek a szilárd fűtőelemben levő részecskékkel, s az ütközésnél a részecskék kinetikus energiája hővé alakul. Végső soron a sugárzási energia döntő része is hővé alakul. A keletkező hőt folyamatosan el kell vonni!

7

8 VVER-440 kazetta (zárt kazettafal)

9 VVER-1000 (összes PWR) kazetta (nincs kazettafal)

10 A reaktor hőteljesítménye A reaktor egy elemi δV térfogatrészéből a maghasadás révén kinyerhető hőteljesítmény: –Σ f makroszkopikus hatáskeresztmetszet, –Φ termikus neutronfluxus a δV térfogatrészben, –q h ≈200 MeV/hasadás=3, J/hasadás

11 A reaktor hőteljesítménye Az atomreaktorok aktív zónája rendszerint henger alakú. Az R sugarú és H magasságú aktív zóna n cs számú hűtőcsatornát (fűtőelem körül, kazetta, aktív zóna), amelyben elvárás az azonos tömegáramú víz:

12 Hengeres atomreaktor hűtőrendszere (a) és hűtőcsatornája (b) [Büki]

13 A hűtőcsatorna-hőteljesítmény és a vonalmenti hőteljesítmény változása a reaktorsugár (R) ill. a reaktorhossz (H) függvényében [Büki]

14 Az üzemanyag-csatorna sugármenti hőmérséklet- eloszlása [Büki]

15 Hűtőközeg, üzemanyag és burkolat hőmérsékletváltozása a forrócsatornában [Büki]

16 A hűtőközeg felmelegedése a reaktor sugara mentén [Büki]

17 Tüzelőanyag Tüzelőanyag: urán-oxid pasztillák (U- 235 (0,72%) dúsítva: 1,6, 2,4, 3,6 (4-4,5) % + U-238 (99,27 %). Kiégési szint (H ü ): kWnap/kg=(4,5-6) J/kg=(4,5-6).10 6 MJ/kg (fosszilis: 47-6 MJ/kg), a jelenlegi hasznosítás mellett 5 nagyságrend különbség!

18 Biztonsági filozófia 1./ Kerámia mátrixú pasztillák, o C olvadási hőmérséklettel. 2./ A pasztillák cirkónium-ötvözetű, zárt fűtőelem pálcákban. 3./ A fűtőelem pálcákból kazetták, a kazetták reaktortartályba helyezve, nyomottvizes (nagynyomású folyadékfázisú) víz keringtetése, a kazetták hűtése, a hő elvonása a gőzfejlesztőkben (FKSZ, hurkok, gőzfejlesztők). 4./ Containment vagy hermetikus tér (p max =5 ill. 1,5 bar) a radioaktív szennyeződések kikerülése esetén, egy hurokcső törése esetén az aktivitáshordozók környezetbe való kikerülésének megakadályozása érdekében. 5./ Inherens (önbiztosító) reaktorok: a teljes primerkör nagy bórsav-tartalmú víz alatt, medencében (3. generáció). Az eddigi tapasztalatok: az emberi tévedések a balesetekben, ezért ezek kiküszöbölése.

19 3. Nukleáris gőzfejlesztő rendszer (NGR) NGR (GF, tv-1): a nukleárisan kötött energia felszabadítása a reaktorban, az aktív zónában a keletkező hő elvonása nagynyomású, folyadékfázisú („nyomott”) áramló hűtővízzel ( o C), a hűtővíz lehűtése a gőzfejlesztő csőterében (primerkör), a gőzfejlesztő köpenyterében a vízgőz munkaközeg felmelegítése, elgőzölögtetése (szekunderkör).

20 PA primerköri kapcsolás

21 VVER-440 fekvő gőzfejlesztő

22 Felső tápvíz-bevezetéssel

23 PWR álló gőzfejlesztő

24 GF T-Q diagram T ki E t v Q T T be Q GF = m g (h 1 -h tv ) Q R = m hv c(T ki -T be ) T S =[P GF ].....

25 4. Gőzkörfolyamat Tápvízelőmelegítés T1 T2 Sz TH tvtv 1’’ 2 2’ u’ (1-x) x u’’ u 1 1TH u1

26 K gőzturbina elvi kapcsolása

27 Hőkörfolyamat

28 NGR hőteljesítmény Reaktor: Gőzfejlesztők: η pr =0,99.

29 Gőzturbina tengelyteljesítmény Gőzturbina (1-u, u1-2): a kisnyomású (44-70 bar) telített (ω≈0,005) vízgőz termikus energiájának forgási energiává alakítása. Teljesítmény: η C =0,40-0,45, η irrT =0,80-0,85.

30 η C nem növelhető! p 1 nem növelhető 44 bar (p pr =125 bar, t hv =296/265 o C) ill. 70 bar (p pr =160 bar, t hv =336/305 o C). Megcsapolásos (regeneratív) tápvízelőmelegítés. ω max =0,1-0,15→nedvesség-leválasztás, közbenső túlhevítés frissgőzzel. Végnyomás (p 2 ≈0,03 bar) elérte a határt.

31 VVER-440 CSTH

32 PWR cseppleválasztó

33 5. Energetikai jellemzők Generátor, transzformátor (lásd 6.1. témakör). Kondenzátor-hűtővíz rendszer (lásd 6.1. témakör) Hatásfok: Fajlagos tüzelőhő-felhasználás:

34 6. Környezeti hatások Radioaktív kibocsátás: légköri és folyékony → tisztítás és szigorú ellenőrzés. Radioaktív hulladékok („szemét”): – nagy aktivitású: kiégett fűtőelemek (transzuránok T1/2=millió év) → néhány ország reprocesszálás + hulladék nefelin mártixba és hordóba. PA: KKÁT – kivárás, reménybeli technológia: transzmutáció. – kis és közepes aktivitású (T 1/2 (Co-60)=5,3 év): feldolgozás az AE-ben, PA: 100 m 3 /év blokk, 200 ill. 400 l hordók: szilárd → tisztaság, szervezeti intézkedésekkel, folyékony cementmátrix?, elhelyezés átmeneti tárolóba (Mo: Bátaapáti).

35 Paksi Atomerőmű

36

37

38

39

40 Reaktorok generációja

41 7. EPR reaktor

42 Adatok Termikus teljesítmény: 4200/4500 MW th, Villamos teljesítmény: 1600 MW e, Hatásfok: %. Primerkör: –4 hurok, 241 üzemanyag-kazetta, összesen 128 t UO 2, –89 szabályozó és biztonságvédelmi rúd, –üzemi nyomás: 154 bar, –be/kilépő hőmérséklet: 296/327 o C. Szekunderkör: –kilépő telített gőz: 78 bar/290 o C, –Gőzturbina: 1 db nagy- és 3 db kisnyomású turbina ház.

43 Biztonsági filozófia Dupla falú hermetikus védőépület, (nagy utasszállító repülőgép rázuhanására méretezve) Megakadályozni a telephelyen kívüli következményeket. Javítani a balesetek megelőzését szolgáló rendszereket: – Egyszerűsítés, fizikai szeparáció, emberi hibák lehetőségének csökkentése. –Zónasérülés valószínűsége / év, de a zónasérülés sem jelent nagy kibocsátást –Súlyos balesetek esetén csökkenteni a következmények súlyosságát (konténment hűtése, zónaolvadék felfogása és hűtése, talapzat hűtése alulról).

44 Versenyképesség Az elektromos áram termelési költsége az EPR-rel várhatóan –10%-kal alacsonyabb, mint a jelenlegi atomerőművekben, –20 %-kal alacsonyabb, mint a jelenleg fejlesztés alatt álló legnagyobb kombinált ciklusú gázerőművekben. Az externális költségeket (CO 2 -adó) beszámítva az arány még kedvezőbb. A versenyképesség okai: –1600 MW e -os, nagy teljesítményű blokkok; –36-37%-os hatásfok (ez a legmagasabb a vízhűtésű reaktorok között); –rövid konstrukciós idő (építés megkezdésétől a normál üzemig optimális esetben akár 48 hónap); –60 évre tervezett élettartam; –Akár 92% rendelkezésre állás (hosszú üzemanyag-ciklusok, rövid leállások, és üzem közbeni karbantartások).


Letölteni ppt "6.5. témakör Villamosenergia-termelés nyomottvizes atomerőművekben."

Hasonló előadás


Google Hirdetések