Введение
Среди методов получения водорода электролизом воды есть так называемый высокотемпературный электролиз пара.
Немного подробнее об этом методе здесь:
В моей статье
я говорил о главной проблеме высокотемпературного электролиза пара и о том, что технология высокотемпературного газоохлаждаемого реактора или ВТГР единственная, которая сможет эффективно интегрироваться с данным способом получения водорода.
Но что такое технология ВТГР?
1. Актуальность и особенности ВТГР
Наиболее рациональным способом обеспечения возрастающих потребностей в энергии может стать преобразование ядерной энергии в электричество. С этой точки зрения наибольший интерес представляют высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР) с присущей только им возможности нагрева теплоносителя на выходе из активной зоны до 1000 °С и снабжения промышленности высокотемпературным теплом вместо сжигания органического топлива.
2. Конструктивное устройство активной зоны
Конструкция активной зоны ВТГР определяется применяемым типом ТВЭЛов (ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент):
- шаровые;
- шестигранные графитовые стержневые.
В более ранней концепции ВТГР применялись именно шаровые ТВЭЛы. Современный проект ВТГР предусматривает применение графитовых стержневых ТВЭЛов, но об этом в след. публикации.
Активная зона ВТГР с применением ТВЭЛов шарового типа представляет собой свободную засыпку из ТВЭЛов в полый цилиндр, выполненный из графитовых блоков, служащих отражателем. Отличительной особенностью активных зон такого типа состоит в том, что перегрузка шаровых ТВЭЛов может осуществляться непрерывно в процессе работы реактора. На реакторе предусмотрена система механизмов и шлюзовых камер, которые обеспечивают загрузку и выгрузку ТВЭЛов без сброса давления и снижения мощности.
Тепловыделяющая часть шарового твэла выполняется в виде смеси порошка графита и микротвэлов. Шар заключен в оболочку из графита. Возможны два варианта шарового твэла:
- сборный твэл – шаровая оболочка твэла вытачивается из графитовой заготовки, а топливо помещается во внутреннюю полость, которая герметизируется графитовой пробкой и пироуглеродом;
- монолитный твэл – оболочка шарового твэла формируется вместе с сердечником из порошка графита.
Внешний диаметр шарового твэла 60 мм. Уран в таких ТВЭЛах вводится в виде микротоплива в графитовой матрице.
3. Принципиальная схема акт. зоны
ТВЭЛы подаются в верхнюю часть активной зоны через шлюзы и направляющие каналы. Свободная засыпка ТВЭЛов медленно (5-6 мм/сут.) движется вниз.
Выгоревшие ТВЭЛы выгружаются через нижние выгружные каналы.
Основу разработки реактора составляют следующие положения:
- использование в активной зоне свободной засыпки шаровых твэлов;
- осуществление принципа непрерывного прохождения твэлами активной зоны при работе реактора на мощности;
- использование в качестве замедлителя графита, слабо поглощающего нейтроны;
- использование в качестве теплоносителя гелия;
- обеспечение высокой степени безопасности за счет отрицательного температурного коэффициента реактивности при высокой теплоемкости активной зоны;
- расположение стержней системы управления и защиты в боковом отражателе и стержней, непосредственно вводимых в шаровую засыпку.
4. Принцип работы энергоустановки с ВТГР
Циркуляция теплоносителя в реакторе осуществляется центробежными газодувками. Охлажденный в двух парогенераторах теплоноситель, нагнетаемый газодувками, поступает в реактор по 4-м трубопроводам в нижнюю часть корпуса и поднимается вверх по кольцевому зазору между корпусом и графитовой кладкой.
Основная часть теплоносителя направляется непосредственно в активную зону, одна часть (примерно 8%) поднимается вверх, охлаждает крышку реактора, верхнюю защиту и верхний отражатель, после чего направляется в активную зону.
Другая часть теплоносителя (примерно 10%) направляется вниз в пространство между графитовой кладки и днищем корпуса реактора.
При этом часть потока направляется в каналы стержней СУЗ, а также в каналы выгрузки для охлаждения твэлов.
Потоки теплоносителя из активной зоны и из нижней части реактора поступают в коллектор горячего газа, из которого по 4-м трубопроводам отводятся из реактора в парогенераторы, замыкая контур циркуляции.
Выводы
- Технология ВТГР является единственной, что позволяет получить нагрев газообразного теплоносителя (гелий) до температуры порядка 1000 °С.
- В активной зоне ВТГР в ранней концепции применялись шаровые ТВЭЛы, которые непрерывно движутся через активную зону, совершая цикл с последующим возвратом. Шаровые ТВЭЛы подразделяются на сборные и монолитные. Уран внутри них находится в виде микротоплива. Современный проект предусматривает использование графитовых стержневых ТВЭЛов.
- Первый отечественный реактор ВТГР (ВГР-50) имел тепловую мощность 136 МВт с температурой гелия на выходе из реактора порядка 800 °С.
- Энергетическая установка с реактором ВТГР предусматривает помимо отвода тепла от ядерного реактора в парогенератор также охлаждение реактора и систему циркуляции шаровых ТВЭЛов.
Смотрите еще интересный и познавательный материал на моем канале:
Подписывайтесь на канал, если Ваши интересы каким-либо образом совпадают с материалом канала.
Прожмите лайк, если материал понравился.
Напишите комментарий, на который я обязательно дам подробный и ясный ответ.
+