ПЕРСПЕКТИВЫ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ АТОМНЫХ ТЭЦ
В связи с напряженностью топливно-энергетического баланса, особенно в европейской части Союза, все большее значение приобретают вопросы использования атомной энергии для энергоснабжения городов и промышленных центров. Предполагается, что мощность атомных электростанций в СССР возрастет до 20—22 млн. кВт в 1980 г., а в дальнейшем будет составлять существенную долю в суммарном приросте электрической мощности европейской секции ЕЭЭС [45]. Расчеты показывают, что в случае использования ядерного горючего только на цели электроснабжения даже на уровне 2000 г. оно составит не более 8% общего расхода топливно-энергетических ресурсов в СССР. Его применение для производства электрической и тепловой энергии позволит существенно увеличить размеры вытесненного органического топлива. Поэтому внедрение атомных источников тепла и разработка основных технических решений по их применению представляют важнейшую и актуальную проблему [7—9, 13, 35, 36, 64]. Применение ядерной энергии Для целей теплоснабжения городов и промышленных центров может быть реализовано путем:
1) строительства атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ);
2) сооружения атомных районных котельных (АРК);
3) установки на атомных конденсационных электростанциях (АКЭС), расположенных вблизи городов, теплофикационных блоков;
4) использования нерегулируемых отборов конденсационных турбин АКЭС.
Экономическая целесообразность каждого из этих направлений должна определяться в зависимости от конкретных условий. Ниже рассматривается одно из них — применение АТЭЦ.
Очевидно, что при разработке требований к оборудованию и тепловым схемам атомных ТЭЦ не следует в полной мере копировать опыт развития теплофикации в СССР на базе органического топлива.
В частности, развитие теплофикации на органическом топливе до настоящего времени базируется на концепции, согласно которой основным назначением ТЭЦ является производство электроэнергии на тепловом потреблении, поэтому теплофикационные турбины должны работать преимущественно с минимальным пропуском пара в конденсатор.
В то же время основной целью применения атомных ТЭЦ является не экономия ядерного горючего, а замена им дорогостоящего органического топлива. В связи с этим на АТЭЦ оказывается экономичной максимальная выработка электроэнергии также и по конденсационному режиму, поскольку при этом обеспечивается наибольшее вытеснение органического топлива.
Существенно различаются АТЭЦ и ТЭЦ на органическом топливе по их воздействию на окружающую среду, по начальным параметрам пара и т. п. Указанные и другие различия предопределяют необходимость иных подходов при определении направлений развития теплофикации на базе АТЭЦ.
При этом первоочередными задачами являются выбор:
1) типа и единичной мощности реакторов, теплофикационного оборудования и тепловых схем АТЭЦ;
2) оптимальной концентрации их мощности;
3) оптимальной удаленности Их of бородой, и промышленных центров (по условиям безопасности и водоснабжения);
4) оптимальных соотношений тепловой и/электрической мощности;
5) областей применения одно- и двухтрубных систем теплоснабжения и др.
Наиболее сложным и важным для АЭЦ является выбор типа и единичной мощности реакторов. На основании имеющихся данных по освоенным типам реакторов [31, 32] в СССР возможны два направления развития атомных ТЭЦ:
1) на основе применяемых на АКЭС и проектируемых для них водо-водяных (типа ВВЭР и возможно кипящих типа ВК) и водо-графитовых (типа РБМ.К) реакторов, что вызывает необходимость создания теплофикационных турбин, работающих на насыщенном паре;
2) применение на АТЭЦ выпускаемых промышленностью теплофикационных турбин, что потребовало бы серийного выпуска реакторов с ядерным перегревом пара (наряду с реакторами на насыщенном паре для АКЭС).
На ближайшую перспективу наиболее реальным является первое направление развития атомных ТЭЦ. При этом по условиям радиационной безопасности для АТЭЦ более перспективны реакторы типа ВВЭР или кипящие типа ВК.
Следует отметить, что при работе АТЭЦ на насыщенном паре сложным и пока нерешенным является вопрос покрытия технологической тепловой нагрузки. В то же время доля расхода тепла на технологические цели утех в общем теплопотреблении городов и промышленных центров достаточно велика. Так, в европейской части СССР, являющейся наиболее перспективной для развития атомной теплофикации, значение утех по максимальной тепловой нагрузке в период 1975—1980 гг. составит около 36%. В дальнейшем эта проблема может быть эффективно решена путем применения на АТЭЦ реакторов с высокими начальными параметрами пара: газо-графитовых; усовершенствованных водо-графитовых с ядерным перегревом пара, прототипом которых являются реакторы, установленные на Белоярской атомной электростанции, или реакторов на быстрых нейтронах (типа БН).
