велах активної зони і, таким чином, збільшує надійність ППУ. Це особливо актуально для ЯЕУ стаціонарної енергетики великої потужності, де корпусні конструкції під високим тиском мають великі товщини стінок.
Крім того, зменшення D tяр при фіксованій температурі теплоносія на виході з реактора збільшує температурний напір теплопередачі в парогенераторі, завдяки цьому може бути зменшена теплопередаючих поверхні парогенератора. На малюнку 4 цей ефект показаний стосовно до варіанту ПГ з багаторазовою циркуляцією робочого тіла і з неявно вираженою економайзерной зоною.
Малюнок 4 - Збільшення середнього температурного напору в парогенераторі за рахунок зменшення ступеня нагріву теплоносія в активній зоні
Якщо ж віддати перевагу економічності установки, то зменшення величини D tЯР при тому ж температурному напорі і, отже, тій же величині поверхні теплопередачі дозволить збільшити температуру пари і його тиск і, таким чином, збільшити економічність установки ( див. малюнок 5).
Малюнок 5 - Збільшення температури кипіння робочого тіла в парогенераторі за рахунок зменшення ступеня нагріву теплоносія
Однак, при виборі величини D tяр слід мати на увазі, що вона однозначно визначається витратою теплоносія через реактор Gт. Дійсно, для деякої теплової потужності ядерного реактора Qяр можна записати
яр=Gт? cp? Dtяр (6)
Звідси випливає, що зменшення D tяр може бути забезпечене тільки пропорційним збільшенням Gт. Збільшення ж витрати теплоносія при фіксованих геометричних і гідродинамічних параметрах траси першого контуру може бути здійснено тільки при значному збільшенні тиску насоса - по гідравлічної характеристиці траси першого контуру пропорційно квадрату збільшення витрати рідини. У результаті різко збільшується потужність насоса - пропорційно кубу витрати теплоносія.
Дійсно
Nцн=рцн? Gцн? v/hцн=А? Gцн3 (7)
Якщо ж є можливість зменшити гідравлічні опору траси першого контуру (скорочення довжини траси, збільшення кількості паралельних гілок, зменшення місцевих опорів та ін.), то можна збільшити витрату теплоносія при прийнятних значеннях потужності циркуляційного насоса першого контуру ( ЦНПК).
Потужність ЦНПК становить помітну величину в балансі енергій - 0, .. 0,9% теплової потужності ядерного реактора. Тому за рахунок її зменшення можна дещо збільшити ККД установки. Але зменшення потужності ЦНПК недоцільно доводити до рівня, коли неминуче при цьому збільшення D tяр помітно негативно позначиться на параметрах пари і, таким чином, на ККД установки.
Оптимальне значення D tяр може перебувати в досить широких межах - від 30 ... 45 до 45 ... 65оС. Оптимум D tяр істотно залежить від компонування ППУ та її складових елементів, від прийнятих параметрів теплоносія і робочого тіла.Воно може бути визначене тільки в результаті ретельних техніко-економічних розрахунків. На ескізної стадії проектування ЯЕУ при виборі значення D tяр слід орієнтуватися на параметри близького за компонуванні ядерного реактора і траси трубопроводів першого контуру.
Як приклад наведемо значення D tяр для деяких ядерних реакторів:
а) ВВЕР - 440 -Dtяр=tт1 - tт2=300 - 269=31оС;
б) ВВЕР - 1000-Dtяр=322 - 290=32оС;
в) PWR -Dtяр=326 - 292=34оС;
г) ЯР АЕС - 2006Dtяр=329,7 - 298,6=31,1 оС.
У ЯР ВВЕР - 1000 «великої серії» з першого контуру виключили відсічні гідравлічні засувки парогенераторів. У результаті зменшилися гідравлічні опору першого контуру, збільшився рсход теплоносія в кожній петлі і в активній зоні, зменшилася величина нагріву теплоносія в ЯР. За керівним документам України типове значення температур теплоносія для цих ЯР становить: D tяр=tт1 - tт2=317 - 287=30 0С. Ці значення температур також можна приймати як прототипні.
При дослідженнях температурного поля активної зони ядерного реактора на різних режимах роботи, а також у практиці експлуатації ЯЕУ широко використовується поняття середньої температури теплоносія tт.ср У цьому випадку осредняются величини tт1 і tт2. Так як значення tт.ср безпосередньо впливає на реактивність ядерного реактора, то його величину визначають як середньозважену в активній зоні. У загальному випадку
т.ср=a? tт2 + (1 a)? tт1 (8)
Якщо частка холодної та гарячої" води в активній зоні приблизно рівні, то a=0,5, і тоді середньозважена температура теплоносія може бути визначена як середньоарифметична
т.ср=(tт2 + tт1)/2 (9)
При розгляді режимів роботи системи компенсації тиску теплоносія визначають середню температуру теплоносія в контурі в цілому. Залежності для визначення tт.ср для ко...
