Почему для парогенераторов с жидкометаллическим теплоносителем обычно выбирается прямоточная схема движения рабочего тела в испарителе?

Основным фактором при выборе той или иной схемы должны быть параметры установки. При давлениях менее 10 МПа преимущество следует отдать многократной естественной циркуляции, при больших давлениях целесообразно использовать прямоток.

Прямоточные парогенераторы для электростанций, работающих на органическом топливе, достаточно изучены и показывают хорошие эксплуатационные характеристики.

Модуль 2.

1.Перечислите основные требования, предъявляемые к теплоносителям ПГ атомных электростанций.

Т/н ПГ АЭС бывают жидкие(натрий, вода,натрий+калий, свинец+висмут) и газообразные(гелий,углексилый газ)

К теплоносителям предъявляются след.требования: в отношении ядерно-физических свойств (малое сечение захвата, радиационная устойчивость); в отношении теплофизических свойств (высокие теплопроводность и теплоемкость, низкая вязкость);в отношении коррозионно-эрозионных свойств (минимальное коррозионное и эрозионное воздействие на кон-струкционные материалы); в отношении эксплуатационных свойств (термическая стойкость, низкая химическая активность, нетоксичность, доступность, низкая стоимость и др.)

2.Назовите основные достоинства и недостатки воды как теплоносителя в парогенераторах АЭС.

Достоинства: дешевизна, распространенность;благоприятные ТФС (большие λ и Cp, невысокая μ);неплохие ядерно-физические свойства;термическая и радиационная стабильность; удовлетворительная совместимость чистой воды с конструкционными материалами;

Недостатки: сравнительно низкая T_КИП;существенная зависимость плотности от температуры; большая коррозионная активность

3.Перечислите основные достоинства и недостатки жидкого Na как теплоносителя в ПГ АЭС. Натрий является исключительно активным и реакционно-способным элементом. Металлический натрий имеет серебристо-белый цвет, при соприкосновении с воздухом быстро тускнеет, покрываясь слоем окиси и гидрата окиси вследствие реакции взаимодействия с кислородом и водяными парами.

Достоинства: хорошие ТФС (большая λ, низкая μ; высокая T_КИП,низкая Т_{ПЛАВЛЕНИЯ}); неплохие ядерно-физические свойства; совместимость с конструкционными материалами. Недостатки: низкая теплоемкость;

сравнительно высокая T_ПЛАВ; существенная активация (²⁴Na; T_1/2 = 15 ч); большая активность по отношению к воде.

4.Чем опасно соприкосновение натрия с водой. Как протекает соответствующая реакция? При использовании натрия в качестве теплоносителя необходимо учитывать опасность, возникающую в результате возможной реакции натрия с водой.

Реакция натрия с водой сопровождается выделением газообразного водорода и большого количества тепла и может привести к аварии установки. При условии протекания этой реакции на большой поверхности она может вызвать взрыв. Если реакция между натрием и водой происходит в жестком герметичном сосуде, то образующийся водород создает высокое давление в контейнере и может привести к разрыву его стенок. Механизм протекания реакции следующий. При соприкосновении жидкого натрия с водой выделяющийся газообразный водород тотчас же разделяет реагирующие вещества, в связи с чем время, необходимое для завершения реакции, зависит главным образом от условий перемешивания реагирующих веществ. При температурах, меньших точки плавления гидрата окиси натрия NaOH (318 °С), взаимодействие натрия и воды всегда приводит к образованию NaOH даже в случае избытка натрия. При температурах выше 318 °С избыточное количество натрия вступает в реакцию с NaOH, образуя окись натрия и газообразный водород.

5.Назовите основные достоинства и недостатки He как теплоносителя в парогенераторах АЭС. Гелий - газ совершенно бесцветный и без запаха; он не горит и не поддерживает горения. В химическом отношении гелий совершенно пассивен; он не взаимодействует ни с одним из известных простых или сложных веществ. Достоинства: неплохие ТФС (высокая λ, низкая μ); хорошие ядерно-физические свойства; отсутствие активации; хорошие эксплуатационные свойства; очень хорошая совместимость с конструкционными материалами. Недостатки: низкие плотность и теплоемкость; дороговизна; текучесть. Гелий инертен и даже при очень высокой температуре не вступает в химические соединения, не агрессивен по отношению к карбидам, в форме которых возможно использование ядерного горючего в реакторах на быстрых нейтронах. В сравнении с жидкометаллическим теплоносителем (см. гл. 16) гелий упрощает эксплуатацию АЭС на быстрых нейтронах, удешевляет оборудование такой АЭС, ускоряет ее строительство

6.В парогенераторах какого типа гелий может быть использован в качестве теплоносителя? П арогенераторы с газовым и жидкометаллическим теплоносителями вы­полняются вертикальными.

7.Перечислите основные достоинства и недостатки углекислого газа как теплоносителя в ПГ АЭС. 8. В парогенераторах какого типа углекислый газ используется в качестве теплоносителя? CO2 представляет собой бесцветный газ с кислым запахом, обладающий слабыми токсическими свойствами. Углекислый газ имеет сравнительно низкие критические значения давления и температуры (71,6 бар и 31 ºС), и поэтому при охлаждении или сжатии он легко переходит в жидкое состояние.Достоинства: возможность получения высокой температуры на входе в ПГ; неплохие ТФС (высокая λ, низкая μ); хорошие ядерно-физические свойства; отсутствие активации; хорошие эксплуатационные свойства; совместимость с конструкционными материалами (при отсутствии влаги). Недостатки: низкая плотность (необходимость высоких скоростей и профилированных трубок), небольшая теплоемкость.

9.Назовите основные достоинства сплава свинец-висмут (Pb-Bi), делающие его перспективным теплоносителем в ПГ АЭС. Наинизшей температурой плавления (125 ºС) обладает сплав эвтектического состава (44,5% Рb и 55,5% Bi). Температура кипения этого сплава равна 1670 ºС, увеличение объема при плавлении составляет 1,3 %, что резко сокращает размеры компенсатора объема и позволяет в то же время обеспечить достаточный для аварийного расхолаживания уровень естественной циркуляции теплоносителя.Достоинства: высокая T_КИП; неплохие ядерно-физические свойства; химическаяинертность (без выделения H₂), низкий коэффициент объемного расширения (сокращение размеров КО), хорошая совместимость с конструкционными материалами. Недостатки: низкая теплоемкость; сравнительно высокая T_ПЛАВ; невысокая теплопроводность λ; существенная активация за счет образования радиоактивного газа полония-210 (T_1/2=138 дней)

10.Перечислите основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам парогенераторов АЭС.

В ПГ осуществляется производство рабочего пара с
использованием тепла, отводимого из активной зоны реактора охлаждающей
средой, направляемой в поверхности нагрева ПГ. Основными конструкционными материалами в парогенераторостроснии являются стали различных марок и разных классов: углеродистые, низколегированные и высоколегированные перлитно­го класса, нержавеющие аустенитные. Выбранные марки стали помимо удовлетворения требованиям надежной эксплуатации должны об­ладать высокой пластичностью, хорошей свариваемостью и т. п. Все элементы ПГ должны обладать безусловной надежностью и абсолютной безопасностью. Конструкция элементов ПГ должна быть проста и компактна, должна обеспечивать удобство монтажа и эксплуатации, возможность обнаружения и ликвидации повреждений, возможность полного дренирования. Схема и конструкция ПГ должны обеспечить высокие технико-экономические показатели. При проектировании ПГ бывают заданными вид и параметры теплоносителя и рабочего тела на входе и выходе. Поэтому особое значение для получения оптимальных технико-экономических показателей ПГ имеет правильный выбор его конструкционной схемы, материалов, размеров элементов поверхностей теплообмена, скоростей теплоносителя и рабочего тела.