https://pppi.sulselprov.go.id/-/slot-gacor/https://izv-tn.tti.sfedu.ru/-/slot-pulsa/http://dopovidi-nanu.org.ua/sites/default/files/slot-gacor/https://kiadvany.magyarhonvedseg.hu/public/journals/2/slot-deposit-dana/https://chasopys-ppp.dp.ua/public/site/slot-deposit-pulsa/https://www.ncst.mw/wp-content/uploads/slot-online/http://vocesyrealidadeseducativas.com/ojs/public/site/joker123/http://conference.4moms.com/https://www.publicacoes.unirios.edu.br/docs/manual/slot-deposit-pulsa/http://philol-izvestia.vspu.ru/public/journals/1/rtp-live/https://malawidiaspora.gov.mw/slot-deposit-pulsa/https://dopovidi-nanu.org.ua/ojs/styles/situs-slot-gacor/http://ojs3.bkstm.org/public/journals/1/togel-online/http://revistaaristas.tij.uabc.mx/public/link-slot-gacor/https://penerbit.undip.ac.id/pages/slot-deposit-pulsa/https://jurnal.madiunkab.go.id/pages/slot-gacor-4d/https://jurnal.madiunkab.go.id/public/site/slot-gacor-4d/https://perizinan.jambikota.go.id/frontend/web/slot-online/https://aar-healthcare.com/ke/wp-content/slot-dana/https://kphpmeratus.kaltimprov.go.id/-/slot-gacor/https://kphpmookmanoorbulatn.kaltimprov.go.id/public/slot-deposit-pulsa/https://jurnal.madiunkab.go.id/pages/slot-gacor/http://ejournalbidan.poltekkes-kaltim.ac.id/slot-gacor-maxwin/https://sitenar.madiunkab.go.id/public/-/slot88/https://pendidikanbahasaindonesia.umnu.ac.id/-/slot-dana/https://perizinan.jambikota.go.id/frontend/web/slot/https://siagaki.sulselprov.go.id/frontend/slot88/https://peternakan.umnu.ac.id/-/slot-deposit-pulsa/http://perizinan.jambikota.go.id/frontend/web/slot-pulsa/https://datadesacenter.dpmd.jatimprov.go.id/puem/assetshttps://datadesacenter.dpmd.jatimprov.go.id/assets/slot-pulsa/https://amerta.kemenkumham.go.id/file/slot-demo/https://www.ufrgs.br/nupegem/wp-content/slot-gacor/https://www.ufrgs.br/nupegem/slot-pulsa/https://kphpmookmanoorbulatn.kaltimprov.go.id/public/css/slot88/https://188.166.227.65/https://dishub.kukarkab.go.id/ppid/-/slot-gacor/http://prosiding.fisip.unsri.ac.id/-/slot-gacor/https://penerbit.undip.ac.id/-/slot-gacor/http://jurnal.amy.ac.id/public/-/slot-gacor/https://sipenta.bappeda.tulungagung.go.id/storage/slot-online/https://kphpmookmanoorbulatn.kaltimprov.go.id/public/web/slot88/https://jurnalpangriptav3.malangkota.go.id/pages/slot-gacor-maxwin-4d/https://jurnalpangriptav3.malangkota.go.id/js/slot-deposit-pulsa-terpercaya/http://prosiding.fisip.unsri.ac.id/pages/slot-pulsa-terpercaya/http://prosiding.fisip.unsri.ac.id/js/slot-dana/https://kecamatanrancabali.bandungkab.go.id/public/css/slot-deposit-pulsa/https://jurnalpangriptav3.malangkota.go.id/demo-slot/https://jurnalpangriptav3.malangkota.go.id/-/joker123/http://prosiding.fisip.unsri.ac.id/pages/slot-bonus-100/https://jurnalpangriptav3.malangkota.go.id/styles/sv388/https://www.ufrgs.br/rbml/styles/slot-demo/https://kec-girimaya.pangkalpinangkota.go.id/-/slot-gacor/https://stisnu-aceh.ac.id/wp-content/uploads/2022/10/togel-online/https://ptik.unp.ac.id/wp-content/slot-deposit-pulsa/https://www.ufrgs.br/rbml/-/bola88/https://siagaki.sulselprov.go.id/frontend/slot-gacor/https://siagaki.sulselprov.go.id/frontend/slot-online/https://wirausaha.deliserdangkab.go.id/slot-gacor/https://siapmaslahat.pasuruankab.go.id/api/storage/slot-gacor/https://paper.icprp.uii.ac.id/public/togel-online/https://e-suka.pn-lubukpakam.go.id/images/advokat/bocoran-admin-riki.htmlhttps://jescee.universitaspertamina.ac.id/pages/slot-dana/https://e-suka.pn-lubukpakam.go.id/images/advokat/slot-deposit-dana.htmlhttps://e-suka.pn-lubukpakam.go.id/images/advokat/slot-deposit-pulsa.htmlhttps://simpktn.kemendag.go.id/uploads/slot-onlinehttps://siapmaslahat.pasuruankab.go.id/api/storage/images/users/https://simpktn.kemendag.go.id/uploads/pragmatic88/https://simpktn.kemendag.go.id/uploads/slot-gacor/ 2019_7_9 | visnyk-nanu.org.ua

Вісник НАН України. 2019. № 7. С. 56-63
https://doi.org/10.15407/visn2019.07.056

ХАЛАТОВ Артем Артемович —
академік НАН України, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу високотемпературної термогазодинаміки Інституту технічної теплофізики НАН України

ДОНИК Тетяна Василівна —
кандидат технічних наук, науковий співробітник відділу високотемпературної термогазодинаміки Інституту технічної теплофізики НАН України
https://orcid.org/0000-0003-1862-0534

МОДУЛЬНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ УСТАНОВКИ НА ОСНОВІ ГАЗОВОЇ ТУРБІНИ: ПЕРСПЕКТИВНИЙ ШЛЯХ РОЗВИТКУ ЯДЕРНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Виконано розрахунок термодинамічного циклу блока перетворення енергії модульної ядерної енергетичної установки з газоохолоджуваним гелієвим реактором тепловою потужністю 250 МВт у режимі вироблення електроенергії і в комбінованому режимі з виробленням теплової енергії для комунального теплопостачання. Розглянута енергетична установка працює за складним термодинамічним циклом ГТУ, який являє собою замкнутий цикл Брайтона з регенерацією теплоти і проміжним охолодженням робочого тіла в компресорі. Проаналізовано вплив параметрів робочого процесу газотурбінної установки складного термодинамічного циклу Брайтона на показники його ефективності. Показано, що високої ефективності циклу ГТУ з гелієвою турбіною можна досягти лише за умови гранично високих значень ККД усіх елементів ГТУ.

Ключові слова: модульна ядерна енергетична установка, високотемпературний гелієвий реактор, газотурбінна установка, складний термодинамічний цикл Брайтона, термодинамічна ефективність циклу.

У 2018 р. в Україні понад половину електроенергії було вироблено на атомних електростанціях. Коефіцієнт використання їх встановленої потужності становив близько 70%, що свідчить про високий ступінь завантаження АЕС протягом усього року. Однак практично всі 15 блоків АЕС України близькі до вироблення свого експлуатаційного ресурсу (30 років), і в найближчі 15–20 років, навіть враховуючи подовження їхнього ресурсу до 50 років, ці блоки мають бути виведені з експлуатації. На зміну їм прийдуть екологічно чисті та безпечні в експлуатації ядерні енергетичні установки (ЯЕУ) четвертого покоління, які зараз розробляються в США і Росії у рамках міжнародної програми «Ядерні реактори IV покоління» [1, 2].

Однією з перспективних концепцій атомних електростанцій IV покоління є концепція модульного високотемпературного газоохолоджуваного реактора (ВТГР), який наразі розробляється в міжнародному проекті «Газова турбіна — модульний гелієвий реактор» (ГТ-МГР) [3]. У таких установках робочим тілом є гелій, який нагрівається в ядерному реакторі зі сферичними тепловидільними елементами. Ядерне паливо міститься всередині сферичних елементів (мікросфер) з багатошаровим (до 8 шарів) керамічним покриттям діаметром близько 1 мм. У разі аварії такого реактора з розльотом тепловидільних елементів на велику відстань сферичні тепловидільні елементи є практично безпечними, оскільки їх можна легко зібрати за допомогою спеціальних роботів, і вони не завдадуть великої шкоди ані людині, ані навколишньому середовищу.

Перетворення енергії нагрітого гелію на механічну і далі — на електричну енергію здійснюється в блоці перетворення енергії (БПЕ). Це турбокомпресор вертикального типу на електромагнітних підшипниках з гелієвою турбіною, двокаскадним осьовим компресором і високоефективним теплообмінним обладнанням. Газотурбінна установка працює за складним замкнутим термодинамічним циклом Брайтона з регенерацією теплоти і проміжним охолодженням гелію в компресорі. Оскільки в активній зоні з графітовим сповільнювачем немає металоконструкцій, можна досягти температури гелію на виході з реактора 850–950°С. Для підвищення безпеки експлуатації ядерний реактор і гелієву турбіну розміщують у бетонному блоці і встановлюють під землею на достатній глибині.

Газові турбіни сьогодні досягли високого рівня досконалості. Вони мають високий ККД (40% і більше в простому циклі Брайтона), характеризуються експлуатаційною надійністю, тривалим життєвим циклом, мають розвинений сервіс, їх особливістю є також швидкий старт і висока маневреність (до 100%), що дуже важливо для української енергетики. Сьогодні світова газотурбінна промисловість уже надійно освоїла серійне виробництво енергетичних газових турбін потужністю до 375 МВт (Siemens).

Наявні в Україні теплові блоки потужністю 200 і 300 МВт сьогодні практично виробили свій ресурс (100 тис. год). Кілька десятків блоків перевищили термін експлуатації в 200 тис. год, а понад 10 блоків — позамежний термін експлуатації в 300 тис. год. У 2018 р. на теплову енергетику припадало лише 30% загальної кількості виробленої в Україні електроенергії. Тому для вітчизняної енергосистеми найбільш перспективними видаються ядерні установки тепловою потужністю 200–300 МВт, які можна використовувати і як регіональні енергетичні установки, і у складі енергоблоків великої потужності. За допомогою таких енергоустановок можна оптимально розмістити на території України генеруючі потужності.

Наразі дані щодо розроблюваних енергетичних установок типу ГТ-МГР є тільки для установки тепловою потужністю 100 МВт [2]. В Інституті технічної теплофізики НАН України проведено багаторічні дослідження з обґрунтування проекту модульної ядерної енергетичної установки ГТ-МГР з високотемпературним гелієвим реактором тепловою потужністю 250 МВт, який працює і в режимі вироблення електроенергії, і в комбінованому циклі з виробленням електричної і теплової енергії [3–5]. Роботи виконувалися за проектом К-5-47/2015 «Оптимізація теплогідравлічних характеристик теплообмінного і парогенеруючого устаткування для високотемпературної газоохолоджуваної ядерної енергетичної установки IV покоління тепловою потужністю 250 МВт» у рамках цільової програми НАН України з ядерної енергетики в 2012–2015 рр.

Повний текст