Ånggenerator - en värmeväxlare för produktion av vattenånga med ett tryck över atmosfärstrycket på grund av värmen från det primära kylmediet som kommer från en kärnreaktor [1] [2] .
Tidigare användes termen "ånggenerator" också för att namnge ångpannor [3] [4] , men efter tillkomsten av kärnkraftverk började den moderna betydelsen ersätta den ursprungliga. Det är inte tillåtet att kalla ångpannor för ånggeneratorer enligt modern standard [5] . Även inom vissa kunskapsområden kan termen förstås som elpannor och spillvärmepannor [6] .
Ånggeneratorer används i kärnkraftverk med två och tre slinga. På singelkrets spelas deras roll av själva kärnreaktorn . Ånggeneratorer, tillsammans med turbinkondensorer och mellanvärmeväxlare (med ett trekretsschema), är kärnkraftverkens huvudvärmeväxlare, vars egenskaper avsevärt påverkar anläggningens effektivitet och ekonomiska egenskaper.
De flesta kärnkraftverk använder ett typiskt schema för att omvandla atomenergi till elektricitet: kärnreaktioner värmer kylvätskan (oftast vatten). Varmvatten från reaktorn pumpas genom ånggeneratorn, där det avger en del av värmen, och går tillbaka till reaktorn igen. Eftersom detta vatten står under högt tryck förblir det i flytande tillstånd (i moderna reaktorer av VVER -typ, cirka 160 atmosfärer vid en temperatur av ~330 °C [7] ). I ånggeneratorn överförs denna värme till det sekundära kretsvattnet, som är under mycket lägre tryck (halva trycket från primärkretsen eller mindre), och därför kokar. Den resulterande ångan kommer in i ångturbinen som roterar den elektriska generatorn, och sedan till kondensorn, där ångan kyls, kondenserar den och går in i ånggeneratorn igen. Kondensorn kyls med vatten från en extern öppen vattenkälla (t.ex. kyldamm).
Både den första och andra kretsen är slutna, vilket minskar sannolikheten för strålningsläckage. Dimensionerna på de primära kretsstrukturerna minimeras, vilket också minskar strålningsriskerna. Ångturbinen och kondensorn samverkar inte med det primära kretsvattnet, vilket underlättar reparationer och minskar mängden radioaktivt avfall vid nedmontering av stationen.
En typisk ånggenerator består av tusentals rör genom vilka den primära kylvätskan pumpas. Rören är nedsänkta i den sekundära kylvätskan. Det är uppenbart att under den långa (tiotals år) driften av stationen kan defekter utvecklas i rören. Detta kan leda till läckage av den primära kylvätskan in i den andra. Under planerade avstängningar av reaktorn övervakas därför värmeväxlingsrörens tillstånd och de defekta blockeras (fastnar). I sällsynta fall är det nödvändigt att byta ut hela ånggeneratorn, men vanligtvis är ånggeneratorns livslängd lika med reaktorns livslängd.
Ånggeneratorn är en rekuperativ värmeväxlare där värmeenergi överförs från kylvätskan i primärkretsen till arbetsvätskan i sekundärkretsen genom värmeväxlarytan och på så sätt genereras ånga som matar turbinen . Med ett trekretsschema ( snabb neutronreaktor ) finns det också mellanliggande värmeväxlare. Värme överförs genom dem från den första kretsen till den andra (båda är flytande metall), och i ånggeneratorer överförs värme från den andra kretsen till den tredje, vattenkretsen [2] [8] .
Sammansättningen av ånggeneratorn kan innehålla olika element: economizer , förångare , överhettare , mellanöverhettare (återvärmning kan också utföras i speciella värmeväxlare som inte är en del av ånggeneratorn).
Ånggeneratorer klassificeras [8] :
Uppgiften för det automatiska styrsystemet för ånggeneratorn är att tillhandahålla den erforderliga belastningen, konstansen hos parametrarna för överhettad ånga och den mest ekonomiska bränsleförbränningen. Problemet med reglering är olika parametrars beroende av varandra. En förändring i matarvattenflödet påverkar således enhetens prestanda, tryck och temperatur på ångan. Huvudkontrollparametern är den överhettade ångtemperaturen, eftersom den påverkas av att de flesta parametrar ändras. Så ånggeneratorn är ett komplext kontrollobjekt, med många inbördes relaterade parametrar, så automatisk kontroll upptar en viktig plats för normal drift av ånggeneratorn.
Vid brott mot det normala driftsättet för ånggeneratorn avviker det kontrollerade värdet från de angivna värdena. För att undvika nödsituationer i driften av ånggeneratorn är det nödvändigt att ha ett värde vid vilket skyddet kommer att fungera. Dessa värden kallas tripinställningen. Skyddssignaler är vanligtvis hörbara och/eller visuella, som visas på kontrollpanelen.
Säkerhetsanordningarna som används i ånggeneratorskyddssystem är följande: