Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 305
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
Институт энергетики
Кафедра: «Тепловая и атомная энергетика» имени А. И. Андрющенко
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Атомные электрические станции»
Тема курсовой работы:
«АЭС мощностью 4800 МВт на базе реактора ВВЭР-1200»
Выполнил: студент группы с-АЭС-51
ИнЭН, очной формы обучения,
Симанов Никита Сергеевич
Проверил: профессор каф. ТАЭ, д.т.н. Юрин В.Е.
г. Саратов, 2022
Задание на курсовое проектирование
Тема проекта – проектирование АЭС 4800 МВт
Мощность одного блока – 1200 МВт
Количество блоков – 4
Основное оборудование
Реакторные установки 3×ВВЭР-1200
Турбоустановки 3×К-1200-6,8/50
Реферат
Пояснительная записка содержит XX листов, XX рисунков, XX таблиц, X источников использованной литературы.
ГЛАВНЫЙ КОРПУС, ТУРБИНА, ПАРОГЕНЕРАТОР, СЕПАРАТОР, ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ, КОМПЕНСАТОР ОБЪЕМА, РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ, ДЕАЭРАТОР, КОНДЕНСАТОР, НАСОСЫ, ГЕНЕРАТОР, ТРАНСФОРМАТОР.
Проект АЭС мощностью 4800 МВт, состоящая из трех блоков по 1200 МВт с реакторами ВВЭР-1200.
Цель: проектирование АЭС мощностью 4800 МВт, состоящая из четырех блоков по 1200 МВт с реакторами ВВЭР-1200. Расчёт станции на номинальном и пониженном режимах, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчёт среднегодовых показателей станции.
СОДЕРЖАНИЕ
Реферат 3
Введение 5
Выбор оборудования и исходные данные 7
Расчет тепловой схемы. Определение параметров в характерных точках 22
Уравнения теплового баланса 31
Расчет тепловой схемы на пониженном режиме 41
Определение энергетических показателей работы АЭС 54
Заключение 57
Список литературы 58
Введение
На сегодняшний день ядерная энергетика является важной и неотъемлемой частью мировой экономики. Сегодня в мире насчитывается 441 действующих энергоблоков. Большая часть энергоблоков эксплуатируется в США (93), Франции (56), Китае (54), России (38), Японии (33), общая генерирующая мощность АЭС составляет свыше 393 ГВт. Основными предпосылками развития и функционирования ядерной энергетики являются, во-первых, высокая калорийность ядерного топлива (примерно в 2×106 раза выше, чем органического топлива). Поэтому на основе ядерной энергетики можно развивать энергетическую базу районов, лишенных собственных запасов энергетического сырья, без увеличения затрат на его доставку. Во-вторых, малое, в условиях нормальной эксплуатации,
загрязнение окружающей среды, что характерно при сжигании органического топлива, где расходуется огромное количество кислорода и происходит выброс продуктов сгорания в окружающую среду.
Суммарное производство электроэнергии на АЭС в год в настоящее время эквивалентно сжиганию на ТЭС-550×106 тонн угля или 320×106 тонн нефти. ТЭС электрической мощностью 1000 МВт потребляет в год 3×106 тонн угля, производя при этом 7×106 тонн углекислого газа, 120×103 тонн диоксида серы, 20×103 тонн оксидов азота и 750×103 тонн золы. Накопление в атмосфере диоксида углерода и ряда других продуктов сгорания уже к 2030 году может привести к парниковому эффекту и глобальному росту температуры на 1,5-4,5 К, в результате уровень мирового океана поднимется на 0,8-1,7 м.
Проект АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения учитывает положительный опыт эксплуатации и направлен на снижение вероятности тяжелых аварий путем использования высоконадежных активных и пассивных систем безопасности. Атомная энергетика в экономике многих стран занимает значительное место, что отказ от неё уже невозможен. В России эксплуатируется 36 энергоблоков на 10 АЭС. В этих условиях становится очевидна необходимость строительства АЭС.
Характеристика электрических нагрузок
На рисунке 1 показан график электрических нагрузок. Так как АЭС работает в базовой части графика, то продолжительное время АЭС работает на номинальном режиме. Всего в году данная АЭС работает 8088 часов, из них 2664 часов - на пониженной нагрузке. Остальное время в году производятся ремонтные работы.
Пониженный режим 0,925
Рисунок 1- Годовой график электрической нагрузки станции
Выбор оборудования и исходные данные
Каждый блок данной АЭС является двухконтурным, включающий в себя ядерную паропроизводительную установку (ЯППУ/ППУ) с ядерным реактором и паротурбинную установку (ПТУ).
Данная ППУ основана на реакторе ВВЭР-1200 (В-491) с тепловой мощностью примерно 3200 МВт. Реактор ВВЭР-1200, 4 главных циркуляционных петли (ГЦП), компенсатор давления (КД), соединенный с горячей ниткой ГЦП, и вспомогательные системы образуют главный циркуляционный контур (ГЦК). Каждая петля состоит из главного циркуляционного насоса (ГЦН) ГЦНА-1391, парогенератора (ПГ) ПГВ-1000МКП, где со стороны второго контура образуется пар, и главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ),
состоящего из горячей, промежуточной и холодной ниток.
В то же время ПТУ конвертирует тепло, производимое ППУ, в электрическую энергию с помощью турбогенератора с номинальной электрической мощностью брутто близкую к 1200 МВт.
Ядерный реактор
Источником тепла является гетерогенный реактор с водой под давлением ВВЭР-1200. Активная зона формируется 163 гексагональными тепловыделяющими сборками (ТВС), каждая из которых включается в себя 312 твэлов с максимальным обогащением до 4,95% со средним обогащением 4,79%. Жесткость ТВС обеспечивается одним инструментальным каналом, 18 направляющими каналом, к которым приварены 13 дистанционирующих решеток. Вода в реакторе является замедлителем и теплоносителем, работающая под давлением 16,2 МПа. Тепловая мощность контролируется 121 органами регулирования системы управления и защиты (ОР СУЗ) и борной кислотой. Другие параметры приведены в таблице 1.
Таблица 1— Параметры ВВЭР-1200
| Характеристика | Значение |
| Активная зона | |
| Номинальная тепловая мощность ЯППУ, МВт | 3 212 |
| Давление, МПа | 16,2 |
| Число ГЦК | 4 |
| Температура на входе, С | 298,2 |
| Температура на выходе, С | 328,9 |
| Средний линейный тепловой поток, кВт/м | 167,68 |
| Объемный расход, м3/ч | 86 000 |
| Число ОР СУЗ | 121 |
| Коэффициент готовности оборудования РУ | 0,99 |
| Максимальный коэффициент использования | 0,92 |
| КИУМ | 0,90 |
| Коэффициент запаса до кризиса теплообмена | 1,38 |
| Корпус реактора | |
| Диаметр и высота, мм | 4 250х11 185 |
| Толщина в области АЗ, мм | 197,5 |
| Масса, т | 330 |
| Срок службы, лет | 60 |
| Топливная таблетка | |
| Внешний диаметр, мм | 7,6 |
| Диаметр центрального отверстия, мм | 1,2 |
| Среднее обогащения по 235U, % | 4,79 |
| ТВЭЛ | |
| Материал оболочки | Э-110 |
| Внешний диаметр оболочки, мм | 9,1 |
| Внутренний диаметр оболочки, мм | 7,76 |
| Высота топливного столба, мм | 3 730 |
| ТВС | |
| Число | 163 |
| Число ТВС | 312 |
| Число дистанционирующих решеток | 13 |
| Число направляющих каналов | 18 |
| Масса UO2, кг | 534 |
| Высота, мм | 4,570 |
| Максимальная глубина выгорания топлива, МВт·сут/кг | 60-70 |
| Продолжительность топливного цикла, мес | 12-18 |
Главный циркуляционный трубопровод
Горячая нитка ГЦП от реактора до ПГ, промежуточная нитка от ПГ до ГЦН и холодная нитка от ГЦН до реактора образуют ГЦТ. Номинальные внешний диаметр и толщина составляют 990 мм и 70 мм соответственно, а длина ГЦТ составляет 146 м. Трубопровод спроектирован с учетом обеспечения работы в течение 60 лет.
Главный циркуляционный насос
ГЦНА-1391 основан на ГЦН-195М серийного реактора ВВЭР-1000 (В-320). Данный насос является вертикальным и одноступенчатым со сферически сварно-кованным обечайкой. Напор обеспечивается маховым колесом, которое в случае потери энергии (LOPA) может обеспечить циркуляцией на некоторое время. Главной особенностью ГЦН является возможность замены основных компонентов, не требуя замены насоса. Мотор насос является асинхронным и двухскоростным при этом первая скорость рассчитана на пуск и останов реактора, а вторая — для работы реактора на мощности. Основные характеристики ГЦН указаны в таблице 2.
Таблица 2 — Характеристики ГЦНА-1391
| Характеристика | Значение |
| Объемный расход, м3/с | 5,97 |
| Напор, МПа | 0,610±0,025 |
| Температура теплоносителя, С | 298,2+2 (-4) |
| Давление на всасывание, МПа | 16,02 |
| Рабочее давление, МПа | 17,64 |
| Частота вращения, мин-1 | 1 000 (750) |
| Номинальное напряжение, В | 10 000 |
| Частота питающего тока, Гц | 50 |
| Протечки уплотнений, м3/ч | 1,2 |
| Масса (без мотора), т | 75,5 |
| Срок службы, лет | 60 |
| Мотор ДАВДЗ-7100/2800-10000-6/8 АМ О5 | |
| Мощность (мотор), кВт | 5000 |
| КПД (мотор) | 0,945 |
| Масса (мотор), т | 45,5 |
Парогенератор
Парогенератор ПГВ-1000МКП является горизонтальным теплообменником для отвода тепла из АЗ за счет генерации пара со стороны оболочки ПГ. Питательная вода подводится к горячему коллектору ПГ. Погружной дырчатый лист (ПДЛ) находится ниже зеркала испарения, что позволяет выровнять зеркало испарения. После чего осушиваемый за счет гравитации пар проходит через потолочный дырчатый лист (ПДЛ) для равномерного распределения пара по длине ПГ. Циркуляция котловой воды естественная. Основные характеристики данного ПГ находятся в таблице 3.
Таблица 3 — Характеристики ПГВ-1000МКП
| Характеристика | Значение |
| Основные | |
| Номинальная тепловая мощность, МВт | 803 |
| Максимальная тепловая мощность, МВт | 859 |
| Массовый расход, т/ч | 1 602+112 |
| Давление на выходе, МПа | 7,0±0,1 |
| Температура на выходе, С | 285,8±1,02 |
| Минимальная сухость на выходе | 0,998 |
| Номинальная температура ПВ, С | 225±5 |
| Давление на входе, МПа | 16,14±0,30 |
| Диаметр корпуса, м | 4,2 |
| Число трубок | 10 978 |
| Теплообменная поверхность, м2 | 6104,9 |
| Размер трубок, мм | 16x1,5 |
| Расположение трубок | Коридорное |
| Объем воды по второму контуру, м3 | 63 |
| Масса, т | 330 |
| Продувка | |
| Максимальный суммарный массовый расход из солевого отсека, т/ч | 40 |
| Максимальный массовый расход продувки всех ПГ при условии нахождения одного ПГ на периодической продувке, т/ч | 140 |
| Непрерывная продувка | |
| Максимальный массовый расход из зоны максимальной концентрации примесей в области днища со стороны холодного торца через Ду50, т/ч | 15 |
| Массовый расход из нижней образующей днища через Ду50, т/ч | 2-5 |
| Массовый расход из карманов коллекторов через штуцер Ду30, т/ч | 2-5 |
| Периодическая продувка | |
| Массовый расход через днище через Ду50, т/ч | 20 |
| Массовый расход из карманов через Ду30, т/ч | 20 |
Компенсатор давления
Компенсатор давления является вертикальным и имеет цилиндрическую форму с эллиптическим днищем. В нижней части КД установлены подогреватели для поддержания давления за счет паровой подушки, компенсирующие тепловые расширения воды, что также справедливо и для переходных режимов работы. Во время аварий КД позволяет избежать повышение давление выше допустимых пределах. В случае запаривания избыточный пар сбрасывается через предохранительный