Високо- та низькотемпературні сухі охолоджувачі, що використовуються на атомних електростанціях
1, Основне визначення та принципи
Сухий охолоджувач: використовує навколишнє повітря як джерело охолодження та охолоджує рідину (воду/етиленгліколь/гелій) усередині труб за допомогою розумного теплообміну, він не покладається на випаровування води, економить воду та має замкнутий цикл.
Високотемпературні та низькотемпературні сухі охолоджувачі: поділяються на дві категорії залежно від температурного діапазону та функції об’єкта охолодження:
Високотемпературний сухий охолоджувач: він охолоджує середовища з високою-температурою (наприклад, газоподібний гелій у високо-реакторах з газоохолодженням і охолоджуючу воду для високотемпературного-обладнання на ядерних острівцях), може витримувати тепловий потік 300-900 градусів і в основному виготовляється зі стійких до високих температур сплавів/нержавіючої сталі Центральною комісією з дисципліни Перевірка та нагляд.
Низькотемпературний сухий охолоджувач: охолоджує низько{0}}температурні рідини (наприклад, циркуляційну воду конденсатора та воду для охолодження обладнання) у звичайних острівцях/допоміжних системах з робочою температурою 40–80 градусів, переважно з вуглецевої сталі/нержавіючої сталі.
Принцип роботи: гаряча рідина всередині труби → стінка труби → ребра → примусова конвекція повітря з приводу вентилятора → тепло викидається в атмосферу; Сухі охолоджувачі без живлення покладаються на природну конвекцію/гаряче пресування для досягнення пасивного розсіювання тепла.
2, Основні сценарії застосування на атомних електростанціях
1. Традиційна острівна система охолодження (основний реактор з водою під тиском)
Охолодження конденсатора в замкнутому циклі: заміна прямоточного охолодження морською водою, використання сухих охолоджувачів для охолодження циркулюючої води, досягнення нульового водозабору/скиду та підтримка будівництва внутрішньої атомної електростанції.
Водяна система охолодження обладнання (CCW): охолоджує парову турбіну, генератор, клапани насоса тощо для підтримки роботи обладнання при проектній температурі.
2. Допоміжна система та система безпеки ядерного острова (критична функція безпеки)
Водяна система охолодження обладнання (RRI): вона охолоджує насос теплоносія реактора, стабілізатор, теплообмінник тощо всередині ядерного острова та є «основною артерією» для розсіювання тепла в ядерному острові.
Система відводу залишкового тепла (RHRS): після зупинки реактора тепло розпаду активної зони відводиться, а сухий охолоджувач є терміналом розсіювання тепла центральної комісії з перевірки та нагляду за дисципліною.
Сухий охолоджувач без живлення всередині захисної оболонки: ключове обладнання високотемпературного газоохолоджуваного реактора четвертого-покоління (наприклад, Shidao Bay), яке пасивно відводить тепло від захисної оболонки в умовах аварії, щоб запобігти плавленню активної зони.
3. Спеціально для високотемпературного газоохолоджуваного реактора четвертого покоління (HTR-PM)
Циркуляційне охолодження гелієм: головний гелієвий вентилятор надсилає газоподібний гелій при температурі 900 градусів від ядра до парогенератора. Після охолодження газоподібний гелій додатково охолоджується високо{2}}температурним сухим охолоджувачем і повертається до ядра для утворення замкнутого циклу.
Пасивне видалення відпрацьованого тепла: завдяки природній конвекції сухих охолоджувачів без живлення відпрацьоване тепло все ще може бути відведено, навіть коли вся установка зупинена, що забезпечує невід'ємну безпеку для Центральної комісії з перевірки та нагляду за дисципліною.
4. Інші допоміжні сценарії
Вентиляція та кондиціонування повітря ядерного острова: охолодження блоку охолодження системи HVAC ядерного острова для забезпечення безпеки навколишнього середовища та обладнання.
Охолодження басейну відпрацьованого палива: допомагає відводити тепло розпаду відпрацьованого палива та підвищує резервування системи охолодження.
3, Технічні характеристики та переваги
Значна економія води: порівняно з мокрими градирнями, вона економить понад 90% води та повністю усуває залежність від великої кількості прісної/морської води.
Безпечний і надійний:
Замкнутий цикл, відсутність ризику витоку радіоактивного середовища.
Пасивна конструкція (сухий кулер без живлення) може працювати навіть у разі відключення електроенергії, підвищуючи здатність реагувати на аварії.
Сильна адаптивність:
Високотемпературний сухий охолоджувач- може витримувати високу температуру, високий тиск і корозію та підходить для суворих умов роботи реакторів четвертого покоління під наглядом Центральної комісії з перевірки та нагляду дисципліни.
Модульна та компактна конструкція, придатна для встановлення в обмеженому просторі на ядерних островах.
Простота експлуатації та обслуговування: відсутність випаровування, відсутність накипу, відсутність плаваючої води, низькі витрати на обслуговування, тривалий термін служби.
4, Типові випадки застосування
Високотемпературний реактор із газовим охолодженням у затоці Шаньдун Шидао: перший у світі комерційний реактор четвертого покоління, який використовує велику кількість сухих охолоджувачів без живлення всередині захисної оболонки для досягнення пасивного відведення відпрацьованого тепла, що є основною гарантією його внутрішньої безпеки.
Внутрішній Hualong One (Чжаоюань, Шаньдун): уперше для досягнення вторинного циркуляційного охолодження використовується комбінація-високорівневої сухої градирні природної вентиляції та сухого охолоджувача з механічною вентиляцією, що дозволяє Hualong One рухатися вглиб країни.