Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Энергетические системы и комплексы

Диссертационная работа:

Шутиков Александр Викторович. Эффективность повышения мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 : 05.14.01 Шутиков, Александр Викторович Эффективность повышения мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 :на примере Балаковской АЭС : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.01 Саратов, 2007 215 с., Библиогр.: с. 206-215 РГБ ОД, 61:07-5/4724

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПРЕДИСЛОВИЕ 6

1. ВВЕДЕНИЕ 14

1.1. Обоснование возможностей и практика эксплуатации АЭС с водоводяными энергетическими реакторами (ВВЭР) на повышенной мощности в России 14

1.2. Повышение мощности энергоблоков АЭС с PWR сверх номинального уровня за рубежом 27

1.3. Решение вопросов безопасности при переходе на повышенную мощность АЭС с ВВЭР и PWR 35

1.3.1. Обеспечение безопасности при повышении мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР в России 35

1.3.2. Анализ безопасности и меры по выполнению ограничений при повышении мощности (на примере энергоблоков Балаковской АЭС) 37

1.3.3. Анализ теплогидравлических характеристик реактора ВВЭР-1000 при повышении тепловой мощности до 104% номинальной (на примере энергоблока №2 Балаковской АЭС) 60

1.4. Цель и задачи исследования 68

2. ПРИНЦИПЫ ОБОСНОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ ПРЕДЕЛОВ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ РЕАКТОРНОЙ ЧАСТИ 70

2.1. Обоснование уточненного метода определения мощности реакторной установки 70

2.2. Резервы повышения мощности совершенствованием внутриреакторного контроля и расчетных процедур 74

2.3. Анализ возможности повышения паропроизводительности парогенераторов и подачи главных циркуляционных насосов 89

3. ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ТЕПЛОСИЛОВОГО И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВЫШЕ НОМИНАЛЬНОЙ 98

3.1. Анализ возможности увеличения мощности турбины энергоблоков АЭС 1000 МВт (на примере К-1000-60/1500-2М) 98

3.2. Выбор программ регулирования парогенераторов в режимах со сверхноминальной мощностью турбоустановки К-1000-60/1500-2М... 105

3.3. Реализация повышенной мощности обводным пропуском пара в ЦВД и СПП турбоустановки К-1000-60/1500 109

3.4. Модернизация узла конденсатных насосов и обеспечение вакуума с учетом повышенной мощности турбоустановки 118

3.4.1. Оценка надежности конденсатных насосов 1-го и 2-го подъемов при повышении мощности турбоустановки до 110%NHOM 118

3.4.2. Обеспечение эксплуатационного вакуума на режимах с повышенным пропуском пара в конденсатор 123

3.5. Анализ работы электрооборудования турбогенератора блока 1000 МВт на повышенной мощности 126

3.6. Коррекция водно-химического режима второго контура энергоблока 1000 МВт с учетом работы на повышенной мощности 128

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АЭС НА ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ 149

4.1. Обоснование мероприятий, оценка необходимого объема модернизации (на примере Балаковской АЭС) 149

4.2. Системная эффективность повышения мощности АЭС с ВВЭР-1000

с учетом роста КИУМ, надежности и экологии 154

4.2.1. Эффективность топливоисполъзования и обоснование надежности топлива при работе на повышенной мощности... 154

4.2.2. Эффективность инвестиций в повышение мощности энергоблоков АЭС выше номинальной 166

4.2.3. Оценка экономического и экологического эффекта "вытеснения" выработки электроэнергии на ТЭС 176

4.3. Эффективность участия АЭС в системном регулировании частоты при увеличении располагаемой мощности 196

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 202

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 206 

Введение к работе:

Актуальность темы. Атомная энергетика имеет сегодня прочные позиции в электроэнергетической отрасли России АЭС с водоводяными корпусными реакторами (ВВЭР) занимают в ней ведущее место. Намечаемая программа ввода АЭС с ВВЭР мощностью 1000 МВт и с повышенной мощностью позволит поднять долю выработки на АЭС по стране с 13% в 2007 г. до 20% к 2020 г

Наравне с наращиванием новых мощностей АЭС, в условиях инвестиционных трудностей в атомно-энергетической отрасли весьма важным становится также более эффективное использование и повышение мощностей действующих энергоблоков выше установленного номинального значения. За рубежом и в России разработаны и в последнее время широко внедряются различные способы и пути повышения эффективности, надежности, безопасности энергоблоков АЭС с корпусными водоводяными реакторами (PWR) и ВВЭР средней и повышенной мощности. Сегодня приемлемыми можно признать только такие пути повышения мощности и эффективности, которые, во-первых, не снижают надежность и безопасность по всем регламентируемым показателям, и это может быть доказательно обосновано, и во-вторых, при обязательном выполнении первого условия характеризуются наибольшей экономичностью К таким приоритетным способам повышения энерговыработки уже действующих энергоблоков с ВВЭР-1000 следует отнести перевод их на работу с повышенной сверх номинального уровня мощностью Принципиально такой режим работы обосновывался в конце 80-х - начале 90-х годов для АЭС с PWR в США, Германии, для АЭС с ВВЭР-440 в России (Кольская АЭС), несколько позднее для АЭС с ВВЭР-1000 Практически во всех публикациях как у нас, так и за рубежом отмечалось, что основным лимитирующим фактором при этом является ядерная паропроизводящая установка (ЯППУ), в особенности реактор и в меньшей мере - турбоустановка со вспомогательным оборудованием.

Работа реактора на повышенной мощности сегодня становится возможной потому, что 1) непрерывно уточняются нейтронно-физические константы и расчетные коды, позволяющие доказательно обосновывать обеспечение принятых (нормативных) коэффициентов запасов при меньшей консервативности подходов, 2) в процессе совершенствования методов и аппаратуры контроля нейтронного потока, неравномерности полей энерговыделения в активной зоне, улучшения представительности и точности обработки данных СВРК реактора и подсчета тепловой мощности и КПД снижаются запасы на неточность оценок мощности, 3) более рациональные методы управления неравномерностями энерговыделения в осевом и радиальном направлении, переход к стратегиям перегрузок, сочетающим принципы "малых утечек" и "низкой неравномерности", более совершенное и эффективное топливо (усовершенствованные ТВС с гадолинием, твэлы с уменьшенным объемом газосборников и др ), контролируе-

мое выравнивание полей энерговыделения в процессе длительного выгорания топлива также приводят к возможностям повышения мощности при высокой эксплуатационной надежности

Намечена программа постуленчатого повышения максимальной мощности этих энергоблоков в начальном периоде до 104, затем до 107 и 110%

Наряду с научно-проектными обоснованиями по первому контуру не менее важно исследовать и решать задачи обеспечения повышения мощности энергоблоков со стороны второго контура Это оптимальные характеристики водно-химического режима (ВХР) обоих контуров, рациональные программы регулирования тепло- и паропроизводительности в парогенераторах, повышение до необходимого уровня агрегатной мощности лимитирующих элементов тепловой схемы (например, подачи конденсат-ных насосов 1-го и Ц-го подъемов, некоторых характеристик низкопотенциального комплекса (НПК)) и др.

По вопросу, что лучше в ближайшей перспективе для атомной энергетики России новый проект и ступень мощности или эволюция серийной модели, в пользу этапного планомерного повышения мощности высказались в научных публикациях более 15 лет назад ученые и специалисты ИАЭ им И В Курчатова (РНЦ "КИ"), ОКБ ПО "Ижорский завод", Саратовского гостехуниверситета совместно с ПОАТ "ХТЗ" и Балаковской АЭС

Сегодня необходимы критерии эффективности внедрения такого метода работы не только внутристанционного (КПД, себестоимость, внутренняя доходность, прибыль), но и общесистемного характера К ним относится, например, рост КИУМ, или возможность сочетать высокие КИУМ с умеренным участием АЭС в недельном и сезонном регулировании графиков нагрузки (в околономинальных режимах и при Nn > NHOm); замещение газа как ценного экспортного ресурса при росте выработки на АЭС, вытеснение низкоэкологичных топлив и снижение общетоксичных выбросов и газов с парниковообразующим эффектом Ряд вопросов из перечисленных выше не нашли еще полного методического и расчетного решения.

Данная диссертационная работа посвящена решению актуальной проблемы оценки возможностей и обоснования эффективности эксплуатации энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 на мощности выше номинального уровня

Цель работы

Оценка возможностей и обоснование эффективности эксплуатации энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 на повышенной мощности (на примере Балаковской АЭС)

Основные задачи исследования

1. Разработка методических положений анализа эффективности работы АЭС на повышенной мощности с учетом системных факторов и без снижения уровня безопасности.

2 Оценка допустимых пределов повышения мощности эксплуатируемого оборудования энергоблоков 1000 МВт и необходимого объема модернизации с использованием данных, полученных в РНЦ "КИ" и ОКБ "Гидропресс"

3 Анализ и выбор наивыгоднейших эксплуатационных приемов, технологических путей и программ регулирования реактора, парогенераторов, паровпуска турбины для реализации сверхноминальной электрической мощности блока.

4. Расчет эффективности и подготовка к поэтапному внедрению работы на повышенном уровне мощности блоков 1000 МВт (на примере Балаковской АЭС).

Методы исследования: математическое моделирование характеристик реакторной части и всего энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 в целом в условиях работы в энергосистеме, методы системного технико-экономического анализа эффективности работы АЭС с ВВЭР-1000 на повышенной мощности, включая топливоиспользование, структурную и системную надежность и природоохранную значимость (экологичность) В работе использованы методы расчета себестоимости и прибыли на основе корректных оценок эффективности топливоиспользования

Научная новизна:

  1. Обоснованы возможности повышения мощности выше номинального уровня реакторных; установок ВВЭР-1000 на основе анализа разработок РНЦ "КИ", ОКБ "Гидропресс" и данных эксплуатации Балаковской АЭС

  2. Разработаны методические положения оценки системной эффективности работы с повышенной мощностью при обеспечении требуемого уровня безопасности

  3. Предложены научные основы выбора технических решений и программ регулирования, обеспечивающие работу энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 на повышенном уровне мощности

  4. Обоснован способ участия энергоблоков АЭС с повышенной мощностью в первичном регулировании частоты в энергосистеме, защищенный патентом России.

Практическая значимость. Обоснованы допустимые уровни повышения тепловой мощности РУ ВВЭР-1000 при совершенствовании систем внутриреакторного контроля (СВРК). Оценены технико-экономические преимущества повышения мощности энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 на основе экономических критериев себестоимости, чистой прибыли АЭС и минимума системных затрат Показаны возможные влияния системных факторов: изменения потребного резерва мощности в энергосистеме, ограничения предельной доли АЭС в проблемных энергорайонах с отсутствием (недостатком) маневренных мощностей, снижения экологического вреда воздушному и водному бассейну, вытеснения природного газа из энергетики как более ценного экспортного ресурса.

На защиту выносятся:

  1. Результаты обоснования повышения тепловой мощности выше номинального уровня РУ ВВЭР-1000 на основе анализа имеющихся разработок РНЦ "КИ", ОКБ "Гидропресс" и имеющихся данных эксплуатации Балаковской АЭС

  2. Методические положения, результаты анализа и расчетов системной эффективности работы на повышенном уровне мощности энергобло-

ков АЭС с ВВЭР-1000 при обеспечении требуемой их безопасности

  1. Схемные и технические решения по обеспечению возможности работы энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 на повышенном уровне мощности

  2. Способ участия энергоблоков АЭС с ВВЭР в системном регулировании частоты при повышенной располагаемой мощности

  3. Результаты анализа системной эффективности эксплуатации АЭС с ВВЭР-1000 на повышенном уровне мощности

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснованы положениями методики системных исследований в атомной энергетике, теории структурной (поэлементной), теплофизической, тешюгидравли-ческой надежности активной зоны, надежности элементов и блока АЭС в целом, термодинамического анализа реальных влажнопаровых циклов АЭС, теории автоматического регулирования тепловых процессов в энергоблоке" АЭС с ВВЭР-1000 Проведено сопоставление полученных результатов и выводов диссертации с имеющимися данными других исследований.

Личный вклад автора заключается в следующем-

1. Разработаны методические положения анализа эффективности работы АЭС на повышенной мощности при обеспечении требуемого уровня безопасности При этом учтены рост КИУМ, вытеснение замещаемого топлива, системная надежность и экология

  1. Оценены допустимые пределы повышения мощности эксплуатируемого оборудования энергоблоков 1000 МВт и необходимый объем модернизации для условий конкретных энергоблоков.

  2. Проанализированы и выбраны наивыгоднейшие технические пути и программы регулирования реактора, парогенераторов и паровпуска турбины для реализации сверхноминальной электрической мощности блока

  3. Предложен и защищен патентом России способ участия АЭС с ВВЭР-1000 при повышенной располагаемой мощности в первичном регулировании частоты в энергосистеме, что позволяет в системах с высокой долей АЭС снизить вероятность развития системных аварий

5 Обоснована расчетная эффективность работы на повышенном
уровне мощности блоков 1000 МВт (на примере Балаковской АЭС)

Апробация работы. Изложенные в диссертации материалы опубликованы в научных статьях и докладывались на научных конференциях и семинарах в 1998-2007 гг. в городах Москве, Балаково, на международных симпозиумах в Болгарии (АЭС "Козлодуй", 2005 г ) и Литве (АЭС " Игна-лина ", 2007 г)

Публикации. По материалам диссертации автором опубликованы 7 печатных работ, из них б в журналах и сборниках, включенных в список изданий, рекомендуемых ВАК при Министерстве образования и науки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 104 наименования, изложена на 215 стр, содержит 41 рисунок, 85 таблиц.

Подобные работы
Михальчук Александр Васильевич
Обоснование системной эффективности и способов повышения коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) АЭС С ВВЭР-1000
Дмитриев Андрей Сергеевич
Повышение эффективности управления городским теплоснабжением
Чащин Виктор Вячеславович
Повышение эффективности работы асинхронного тягового электродвигателя с учетом его теплового состояния
Николаев Юрий Евгеньевич
Основы повышения эффективности теплоснабжающих комплексов городов
Коваленко Павел Юрьевич
Комплексная оценка повышения эффективности энергоблоков ТЭС путем утилизации теплоты уходящих газов в системах регенерации турбин
Константинова Елена Георгиевна
Повышение эффективности электроснабжения нефтегазовых комплексов
Козлитин Павел Анатольевич
Системная эффективность повышения безопасности мазутного хозяйства и ХВО ТЭЦ с учетом риска
Долотовский Игорь Владимирович
Системный анализ и повышение эффективности энергетического комплекса газоперерабатывающих предприятий : на примере Астраханского газоперерабатывающего завода
Криволуцкий Алексей Сергеевич
Повышение эффективности работы тепловых сетей за счет кавитационной обработки воды
Дмитриева Юлия Ивановна
Разработка методов повышения эффективности региональной электроэнергетики

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net