Соотношение температуры насыщения и давления

В качестве теплоносителя в реакторах используют жидкие и газообразные рабочие тела. Принятый теплоноситель должен удовлетворять заданным условиям теплопереноса, обеспечивать возможно меньший расход энергии, необходимой для его прокачивания через систему, а также удовлетворять определенным физико-нейтронным характеристикам и требованиям по коррозионным и эрозионным свойствам. В качестве теплоносителей могут быть использованы обычная и тяжелая вода, жидкие металлы (калий, натрий, их сплавы и др.), органические жидкости различные газы (гелий, углекислый газ, азот и т.п.).

Коэффициент полезного действия идеального цикла определяется по формуле

,

(8.7)

где T ₂ – наивысшая температура цикла (температура конденсата), ˚К; Т ₁ – наивысшая температура цикла (температура теплоносителя на выходе из реактора, ˚К.

Из этой формулы видно, что при фиксированном значении T ₂ для повышения к.п.д. цикла необходимо стремиться к повышению Т ₁.

Температура водного теплоносителя на выходе из реактора определяется теплофизическими свойствами воды. При жидко-металлических и газовых -теплоносителях температураза реактором лимитирyeтcя уже не свойствами теплоносителя, а свойствами материалов активной зоны, их возможностью работать в области принятых расчетных температур, а также свойствами материалов другого оборудования. ЯЭУ

Вода получила наибольшее распространение в качестве теплоносителя. В некипящих водо-водяных реакторах температура воды на выходе из реактора должна быть несколько ниже температуры кипения при данном давлении:

,

(8.8)

Недогрев до кипения , равный 10¸30˚С, вводится для предупреждения закипания воды в каналах реактора на случай тепловой и гидравлической неравномерностей и возможных в эксплуатации отклонений мощности реактора, расхода теплоносителя и давления в первом контуре и от допустимых значений. При недогреве до кипения 20˚С температура теплоносителя на выходе из реактора при давлении 100 кгс/см² составляет всего 289˚С. Повышение температуры до 344˚С достигается увеличением давления в первом контуре до 200 кгс/см². Относительно низкая температура и высокое давление воды первого контура являются основным недостатком водяного теплоносителя.

Выбор давления, а следовательно и температуры теплоносителя за реактором производят исходя из поставленных требований.

На IV блоке НВАЭС давление в первом контуре равно 125 кгс/см², это позволило поднять температуру за реактором до 295˚С. На V блоке НВАЭС давление теплоносителя принято 160 кгс/см² и соответственно температура на выходе из реактора равна 321,9˚С. Очевидно, что при более высокой температуре теплоносителя может быть достигнут и больший к.п.д. установки.

При оценке давления в первом контуре учитывают не только экономический эффект, связанный с ростом температуры теплоносителя за реактором, но и другие факторы. Очевидно, что снижение давления в первом контуре позволяет уменьшить вес реактора и оборудования и сделать установку более простой в обслуживании. Кроме того, как следует из термодинамических свойств воды, увеличение давления, например сверх 170 кгс/см², не приводит к ощутимому повышению температуры. В этом отношении давление в первом контуре не всегда целесообразно доводить до 200 кгс/см². Практически область номинальных давлений в первом контуре реакторных установок заключена в диапазоне 120¸200 кгс/см².