CC BY
109
УДК: 621.039
© 2011: А.П. Еперин; ФНО «XXI век»
О ПРОБЛЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЫ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ
А.П. Еперин
Институт ядерной энергетики (филиал) Санкт-Петербургского государственного политехнического университета в г. Сосновый Бор, Россия
Эл. почта: [email protected] Получено редакцией 16.02.2011, принято к печати 25.02.2011
Обоснована целесообразность использования градирен сухого типа для охлаждения технической воды атомных электрических станций и оценены перспективы применения этого подхода для строящихся АЭС, в том числе, второй очереди АЭС в г. Сосновый Бор Ленинградской области.
Ключевые слова: атомные электрические станции, техническая вода, градирни, тепловое загрязнение среды.
ON THE PROBLEM OF PROCESS WATER COOLING AT NUCLEAR POWER STATIONS
A.P. Yeperin
Nuclear Power Institute at Saint-Petersburg Polytechnical University, Sosnoviy Bor, Leningrad Oblast, Russia
E-mail: [email protected]
The expediency of using of dry-type graduation towers for process water cooling at nuclear power stations is substantiated. The prospects of using this approach in the design of nuclear power stations under construction, including the one in Sosnoviy Bor of Leningrad Oblast, are considered.
Keywords: nuclear power stations, graduation towers, process water, thermal pollution.
Известно, что при КПД строящихся АЭС, составляющем ~30%, и тепловой мощности - ~ 3000 МВт лишь ~ 1000 МВт используется для выработки электрической энергии, а остальные ~ 2000 МВт идут на нагрев окружающей среды. И при проектировании АЭС необходимо сводить до минимума воздействие выделяемого тепла на окружающую среду и человека.
В статье В.М. Болдырева, начальника отдела координации научно-технической деятельности концерна «Росэнергоатом», убедительно показано, что, в этом смысле, в настоящее время «альтернатив для сухих градирен нет... длительный срок службы АЭС и усугубление экологических проблем уже в ближайшей перспективе обусловят необходимость отказа от применения испарительного охлаждения технической воды на АЭС» [1].
Суммарный вклад водяного пара и углекислого газа в парниковый эффект для различных энергетических установок с сухими градирнями (без учета указанного выше изменения КПД) можно оценить следующими величинами в СО2-эквиваленте: Для ТЭС на угле - 1340 г на кВт^ч Для ТЭС на газе - 651,5 г на кВт^ч Для АЭС он будет нулевым!
Поэтому игнорировать вклад водяного пара в «парниковый эффект» при производстве электроэнергии на ТЭС и АЭС значит игнорировать от 22,5% до 100% такого воздействия. Можно утверждать, что методика проведения мониторинга антропогенных выбросов в атмосферу газов, оказывающих непосредственное пар-
никовое воздействие на атмосферу Земли, основанная на учете только потребления топливно-энергетических ресурсов, но не учитывающая антропогенные выбросы водяного пара, представляется недостаточно корректной для оценки регионального и глобального изменения климата.
Применение «сухих» градирен, позволяющих отказаться от расхода воды рек и озер для сброса тепла, исключает выбросы электростанциями в атмосферу паров воды, что во многом решает проблему парникового эффекта.
Строительство «сухих» градирен на АЭС-2006 при смешивающих конденсаторах приведет к удельному удорожанию системы охлаждения циркуляционной воды в ~ 2 раза ( на ~ 1,5 млрд руб.) при сокращении капитальных затрат по машинному залу на 0,9-1,0 млрд руб., т.е. суммарное увеличение капитальных затрат по энергоблоку составит около 0,5 млрд руб. (см. табл. 1).
Изготовление элементов «сухих» градирен - дельт может быть организовано на отечественных энергомашиностроительных заводах, или они могут быть закуплены за рубежом.
В настоящее время фирма GEA-EGI обеспечила пуск «сухих» градирен для безводных районов Ирака, Турции, Италии, Сирии.
Эксплуатируется реактор BWR (Kraftwerk Union) в Германии (рис. 1), введен в эксплуатацию в 2007 г. энергоблок мощностью 600 МВт на угольной ГРЭС в Китае, где внедрена «сухая» градирня в провинции Яангшень,
38
А.П. ЕПЕРИН
Табл. 1.
Основные характеристики систем технического водоснабжения электростанций
Показатель Прямоточная система Оборотная система
с водохранилищем-охладителем с градирнями с воздушно-конденсационными установками
Среднегодовая температура охлаждающей воды, °С 8-14 10-16 20-25 25-30
Среднегодовое давление в конденсаторе, кПа 3,5-4,5 4-5,5 6-7,5 7,5-9
Удельная площадь, м2/кВт - 3-8 0,01-0,02 0,01-0,025
Относительные удельные капиталовложения (без учета стоимости земли) 1 1,25 1,75 2
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема энергоблока с BWR (Kraftwerk Union):
1 - реактор; 2 - циркуляционные насосы; 3 - сепаратор и подогреватель, 4 - турбина; 5 - генератор; 6 - «сухая» градирня, 7 - переливной бассейн; 8 - насос контура охлаждения конденсатора; 9 - система очистки воды для охлаждения конденсатора; 10 - конденсатор; 11 - подогреватель; 12 - питательный насос.
Рис. 2. Схема оборотного водоснабжения с воздушно-конденсационной установкой Геллера:
1 - паровая турбина;
2 - форсунки конденсатора;
3 - смешивающий конденсатор;
4 - циркуляционный насос;
5 - охлаждающие колонны;
6 - трубопровод нагретой воды;
7 - вытяжная башня;
8 - трубопровод охлажденной воды;
9 - гидротурбина;
10 - конденсатный насос;
11 - генератор.
39
и готовится поставка такого агрегата на энергоблок мощностью 1000 МВт.
Сегодня достаточно хорошо изучены и освоены башенные «сухие» градирни, в которых техническая вода охлаждается воздухом за счет естественной тяги, и вентиляторные «сухие» градирни: в них воздух для охлаждения воды в радиаторных теплообменниках (дельтах) принудительно прокачивается вентиляторами [2, 3] (рис. 2.)
Башенные «сухие» градирни были установлены в 1970 г. на Разданской ГРЭС в Армении, а вентиляторные - в 1973 г. на Билибинской АТЭЦ (Чукотка). «Сухие» градирни применяются также на ПГУ-ТЭЦ в Сочи и ПГУ-ТЭЦ, которая обеспечивает энергоснабжение в системе «Москва-Сити».
Управление экологической ситуацией в настоящее время невозможно без объективной и всесторонней радиационно-гигиенической оценки состояния среды обитания человека и её влияния на здоровье населения.
В «Основных положениях государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечения устойчивого развития», утвержденных Указом президента РФ от 4 февраля 1994 г., создание безопасных в радиоэкологическом отношении условий жизнедеятельности населения провозглашено одним из способов реализации конституционного права граждан на жизнь в благоприятной окружающей среде.
В январе 1996 г. вступил в силу закон «О радиационной безопасности населения», определяющий правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях его здоровья.
Необходимо отслеживать судьбу каждого радиоактивного атома от момента его появления до исчезновения или изоляции от биосферы, то есть необходимо обеспечить мониторинг радиоактивности.
Исходя из вышеизложенного, необходимо решение отрасли о переходе на «сухое» охлаждение технической воды строящейся ЛАЭС-2.
Литература
1. Болдырев В.М. Похоже, альтернатив для сухих градирен нет // Росэнергоатом РЭА. -2008. - № 6. - С. 6-9.
2. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции:
Учеб. для вузов /2-е изд., перераб. - М.: Из-во МЭИ, 2000. - С. 308-322.
3. Хрусталев В.А., Гудым А.А. Реакторы атомных электростанций. Конструкции, топливо, безопасность: Учеб. пособие. - Саратов: СГТУ, 2001.
40
