Эксплуатационные свойства АЭС

Как энергетическому объекту АЭС присущи следующие особенности:

1. Практически полное отсутствие зависимости АЭС от транспорта топлива;

2. Отсутствие загрязняющих воздушный бассейн выбросов в виде пыли и газа, обычно сопровождающих работу традиционных ТЭС;

3. Радиоактивность, имеющая место на АЭС, локализуется средствами радиационной защиты;

4. Практически полная независимость работы АЭС от окружающей среды за исключением зависимости от водных бассейнов (очень много воды необходимо для охлаждения). Считается, что АЭС несут тепловое загрязнение окружающей среды;

5. Принципиальная невозможность полного сжигания ядерного горючего, вследствие чего для выгрузки и загрузки горючего необходимы периодические остановы АЭС. В последнее время имеется положительный опыт перезагрузки горючего без останова с использованием специальных роботов.

Эксплуатационные свойства определяются ее тремя основными элементами: ядерным реактором, паровой турбиной и электрическим генератором. На АЭС обычно применяют дубль-блоки, причем не по реактору, а по паровой турбине.

Особенности эксплуатационных свойств АЭС определяется, прежде всего, ядерным реактором. Это следующее:

- невозможность мгновенного сброса нагрузки из-за невозможности мгновенного прекращения работы источника тепла. АЭС не могут участвовать в регулировании нагрузок энергосистем;

- АЭС является, в отличие от ГЭС и КЭС, многоцелевой установкой. Она может применяться, например, для опреснения воды, для наработки плутония;

- для АЭС характерен переходный период работы реактора, характеризующийся постепенным ростом нагрузки с момента его пуска. Для первых электростанций этот период оставлял до 10 лет;

- АЭС являются наиболее капиталоемкими объектами;

- для АЭС характерен более длительный и сложный режим пуска атомного реактора из нерабочего состояния.

Пуск ядерного реактора подразделяется на две стадии: физический и собственно эксплуатационный пуск.

Физический пуск включает в себя сборку реактора, помещение в центре реактора источника нейтронов и постепенное заполнение рабочих каналов ТВЭЛами. Целью физического пуска является проверка физических свойств, определение критической массы, распределение нейтронного потока, эффективность работы ТВЭЛов, проверки работы КИП и средств защиты реактора. Физический пуск занимает от 10 мин. до нескольких часов.

После физического пуска начинается подготовка к эксплуатационному пуску: заполнение теплоносителями систем охлаждения и установление его циркуляции при рабочем давлении; включение вентиляции производственных помещений, средств диспетчерского контроля, средств сигнализации и защиты. Затем идет эксплуатационный пуск в три этапа, которые различаются по мощности реактора (10-5 от номинальной, от минимальной до 10-2от номинальной, от 10-2до 100). Этот период может занимать до десятков часов.

АЭС обычно работает в энергосистеме в базисном режиме (7000 часов в год);

- АЭС могут регулировать нагрузку в диапазоне от 100 до 70%;

- скорость набора нагрузки 5 Мвт/мин. и ограничивается турбиной.

Пуск реактора из холодного состояния занимает 60-72 часа, а после кратковременной остановки – 16-24 час.

АЭС с реакторами ВВР необходимо останавливать на 15-20 дней на перезагрузку топлива. Обычно это происходит в дни ремонта (который длится до 60 дней) и перезагружается 1/3 топлива.

Эксплуатация АЭС связана с большими трудностями.

 

Эксплуатационные свойства специальных типов

Электростанций

В связи с разуплотнением графика нагрузки для покрытия пиковой части необходимы специальные типы станций, наибольшее применение, среди которых нашли ГАЭС и ГТУ.

ГАЭС присущи многие свойства ГЭС. Они оборудованы обратимыми гидроагрегатами, которые работают то в режиме турбины, то в режиме насоса.

Особенности эксплуатационных свойств ГАЭС:

1. Практически их полная независимость от располагаемого водотока – вода используется многократно.

2. Отсутствие других водопользователей позволяет использовать ГАЭС только для энергетических целей.

3. ГАЭС имеет 100% регулировочный диапазон.

4. К.п.д. ГАЭС меньше к.п.д. ГЭС и составляет 0,65-0,70, но все равно использование ГАЭС выгодно.

5. Умеренные значения к.п.д. ГАЭС предопределяют необходимость ее минимального использования в течение суток, как правило, до 8 часов. Иначе обстоит дело, если энергия, потребляемая в часы зарядки дешевле энергии, которую заменяют ГАЭС в режиме турбоагрегата. Такие случаи возможны в энергосистемах с большим удельным весом АЭС и когда потребление энергии ГАЭС в режиме зарядки исключает ежесуточные остановы блочного оборудования КЭС. В случае потребления энергии в ночные часы ГАЭС позволяет снижать или исключать холостые сбросы воды на ГЭС, что имеет место во время паводка, либо во время дождей. Фактор же, ограничивающий возможности ГАЭС – малый объем водохранилища.

ГТУ в отличие от ГАЭС не привязаны к водотоку и могут располагаться в любой точке энергосистемы. Эксплуатационные свойства ГТУ примерно такие же высокие как у ГАЭС. Регулирующий диапазон 100%, время пуска – до 20 мин., капиталовложение в ГТУ примерно в два раза ниже, чем в ГАЭС. ГТУ допускают возможность полной автоматизации. Особенно эффективно использовать ГТУ, отработавшие свой ресурс в авиации. Так, ГТУ двигатели ТУ-154 – 50 Мвт (1 турбина), ТУ-104 – 25 Мвт, Антей – 180 Мвт.

Ограничивающий фактор использования ГТУ – высокая стоимость горючего. ГТУ могут ликвидировать утренний пик и не могут регулировать ночной минимум нагрузки.