5.2. Парогенераторы установок АЭС на быстрых
нейтронах
5.2.1. Конструкции парогенераторов АЭС
Одной из актуальных задач в развитии ядерной энергетики с реакторами на
быстрых нейтронах, охлаждаемых натрием, является создание надежного и
достаточно экономичного парогенераторного оборудования. ПГ являются
наиболее напряженными узлами, так как в них имеется сочетание высоких
рабочих температур и давлений, и именно в них сосредоточено максимальное
количество тонких стенок и технологических соединений, разделяющих тракт
вода — пар от натрия, где любое нарушение плотности вызывает бурно
протекающую (вплоть до взрывного характера) химическую реакцию
взаимодействия. Очевидно, что от. успешного разрешения проблемы ПГ
натрий — вода в существенной степени зависит проблема АЭС с реакторами
на быстрых нейтронах.
Анализ различных вариантов ПГ для реакторов на быстрых нейтронах
(действующих и проектируемых) показывает большое разнообразие типов,
этих агрегатов: с естественной многократно принудительной циркуляцией,
прямоточные, а также с различными конструкциями теплообменных труб
(прямыми, U-образными, спиральными, L-образными, трубками Фильда),
выполненных из разных материалов.
По-видимому, это расхождение возникает из-за многообразия значений,
которые проектировщики задают для эксплуатационных параметров в
соотношении с собственной практикой, проектирования и опытом
эксплуатации электростанции на ископаемом топливе. Режим работы ПГ для
реакторов на быстрых нейтронах незначительно отличается от режима работы
ПГ для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора или для обычной
ТЭС. Однако серьезные проблемы, связанные с утечками воды,
взаимодействующей с натрием, заставляют тщательно относиться к
проектированию ПГ.
Утечки в ПГ могут привести к простоям оборудования, которые бывают более
продолжительными и более дорогостоящими, чем в современных водяных и
газоохлаждаемых реакторах. Поэтому нормы по герметичности, которые
устанавливаются при изготовлении и во время эксплуатации натриевых ПГ,
должны привести к существенному усовершенствованию современных
реакторов.
Общие требования к конструкции ПГ таковы: 1) эксплуатационная
надежность; 2) длительная работоспособность; 3) экономичность; 4)
безопасность при разрушении теплопередающих трубок и возможность
локализации аварии; 5): отсутствие значительных вибрационных,
термических и компенсационных напряжений; 6) обеспечение равномерной
раздачи сред на всех мощностных режимах; 7) отсутствие мест с тепловыми
потоками, близкими к критическому, или создание гарантированных условий,
исключающих разрушение конструкции при критических тепловых потоках; 8)
возможность оперативного обнаружения дефекта (течи) и от-ключения
поврежденной части теплообменной поверхности; 9) обеспечение доступа для
контроля и глушения труб, возможность осмотра состояния поверхностей;
10)' возможность демонтажа ПГ или его частей с целью оперативной замены;
11) технологичность изготовления, возможность проведения надежного
минимума монтажных сварочных работ; 13) возможность эффективного
использования ПГ для расхолаживания реактора; 14) полная дренируе-мость
парогенератора.