Glavni sustav hlađenja napojne vode nuklearne elektrane je rashladna barijera za nuklearnu sigurnost

Pozicioniranje jezgre i funkcionalna vrijednost glavnog sustava hlađenja napojne vode
Proces pretvorbe energije u nuklearnoj elektrani u osnovi uključuje zagrijavanje rashladne tekućine u primarnom krugu kroz toplinsku energiju generiranu nuklearnom fisijom, a zatim prijenos toplinske energije u glavnu napojnu vodu u sekundarnom krugu kroz generator pare, pretvarajući napojnu vodu u visoko-tlačnu paru za pogon parne turbine za proizvodnju električne energije. Osnovna funkcija glavnog sustava za hlađenje napojne vode je osigurati stabilan rashladni medij koji se može kontrolirati za ovaj ciklus, uz postizanje razumne disipacije i povrata topline. Njegova funkcionalna vrijednost uglavnom se ogleda u tri aspekta.

Najprije osigurajte hlađenje jezgre reaktora. Jezgra nuklearnog reaktora neprestano oslobađa veliku količinu toplinske energije tijekom nuklearne fisije. Ako se ne može izvesti na vrijeme, to će dovesti do naglog porasta temperature jezgre i izazvati ozbiljne sigurnosne nesreće. Glavni sustav za hlađenje napojne vode kontinuirano isporučuje rashladnu napojnu vodu u generator pare, apsorbira toplinu iz primarnog rashladnog sredstva i osigurava da se temperatura jezgre održava unutar sigurnog praga, tvoreći važnu "rashladnu barijeru" za sigurnost reaktora. Prema statistikama IAEA-e, oko 12% neplaniranih isključenja nuklearnih elektrana vezano je uz kvarove sustava napojne vode, što neizravno potvrđuje kritičnu sigurnosnu vrijednost glavnog rashladnog sustava napojne vode.

Drugo, održavajte stabilnost ciklusa sekundarne petlje. Glavni sustav za hlađenje napojne vode treba točno prilagoditi protok i temperaturu napojne vode u skladu s promjenama snage reaktora, osiguravajući stabilne parametre pare na izlazu iz generatora pare i osiguravajući kontinuirani i kvalificirani izvor energije za turbinu. Tijekom- rada reaktora s niskom snagom, brzina protoka se ručno podešava glavnim obilaznim regulacijskim ventilom napojne vode; Tijekom rada velike -snage, glavni regulacijski ventil napojne vode automatski intervenira i dinamički se prilagođava prema toplinskoj snazi ​​generatora pare, osiguravajući kontinuitet i stabilnost ciklusa sekundarne petlje.

Konačno, postići učinkovito korištenje energije. Glavni sustav za hlađenje napojne vode predgrijat će napojnu vodu tijekom procesa hlađenja, povratiti otpadnu toplinu nakon kondenzacije pare, smanjiti gubitak energije i poboljšati toplinsku učinkovitost jedinice nuklearne energije. Istodobno, preciznim kontroliranjem parametara vodoopskrbe, smanjenjem trošenja opreme i potrošnje energije te pomaganjem nuklearnim jedinicama da ostvare dugoročan-ekonomičan rad, ispunjava potrebe za niskim-ugljikom i učinkovitim energetskim razvojem prema strategiji "dvostrukog ugljika".

Arhitektura sastava i princip rada glavnog sustava za hlađenje napojne vode
Glavni sustav za hlađenje napojne vode nuklearne elektrane integrirani je i visoko{0}}precizan složeni sustav, koji se uglavnom sastoji od glavne pumpe napojne vode, glavnog regulacijskog ventila napojne vode, opreme za predgrijavanje napojne vode, sustava cjevovoda, sustava za nadzor i upravljanje te pomoćne opreme. Komponente rade zajedno kako bi formirale zatvoren-ciklus hlađenja, a njegov princip rada vrti se oko tri ključne veze "prilagodbe parametara izmjene topline transporta napojne vode".

Osnovne komponente i njihove funkcije

• Glavna pumpa napojne vode: Kao "pogonsko srce" sustava, odgovorna je za isporuku napojne vode visoke-čistoće koju obrađuje deaerator u generator pare pod visokim tlakom. Njegovi radni uvjeti su izuzetno teški, zahtijevaju-dugotrajni kontinuirani rad u okruženjima visoke temperature (temperatura ulazne vode od oko 220 stupnjeva) i visokog tlaka (izlazni tlak može doseći 8-12 MPa). Projektirani životni vijek obično nije kraći od 40 godina, a postavljaju se iznimno visoki zahtjevi na otpornost materijala na koroziju i strukturno brtvljenje. Trenutno, glavna struja u Kini usvaja centrifugalne glavne pumpe napojne vode velike brzine, a neke napredne jedinice usvojile su integrirana rješenja regulacije brzine promjenjive frekvencije i inteligentnog nadzora. Neke jedinice su također opremljene pumpama napojne vode na parni pogon kako bi se osiguralo da se i dalje može osloniti na pomoćnu paru za održavanje rada i poboljšanje pouzdanosti sustava u slučaju nestanka struje u cijelom postrojenju. Modularni sustav glavne grupe pumpi napojne vode koju je razvio East China Electric Power Design Institute učinkovito poboljšava radnu pouzdanost sustava i učinkovitost dizajna integracijom predpumpe, motora, hidrauličke spojnice i glavne pumpe.
• Glavni regulacijski ventil napojne vode: "središte protoka" sustava, radi paralelno s glavnim regulacijskim ventilom premosnice napojne vode, odgovoran za točnu prilagodbu protoka napojne vode na temelju promjena u snazi ​​reaktora i statusu rada generatora pare. Njegova izvedba izravno je povezana sa stabilnošću vodoopskrbnog sustava. Ako dođe do kvara, uzrokovat će fluktuacije u protoku glavne napojne vode, što predstavlja prijetnju sigurnosti jedinice. Uobičajene greške uključuju istrošene i slomljene navoje koji povezuju stablo ventila i jezgru ventila, istrošenost zbog sudara na unutarnjoj stijenci komponente kaveza ventila, abnormalne povratne informacije signala lokatora itd., koje je potrebno riješiti optimizacijom strukture i nadogradnjom materijala.

Oprema za predgrijavanje napojne vode: uglavnom uključuje visoko{0}}tlačne grijače, koji se koriste za predgrijavanje glavne napojne vode korištenjem otpadne topline iz ekstrakcije parne turbine, povećanje temperature napojne vode, smanjenje gubitka topline u generatoru pare i smanjenje toplinskog naprezanja opreme, čime se produljuje životni vijek sustava. Nakon predgrijavanja, napojna voda ulazi u generator pare i može učinkovitije apsorbirati toplinu iz primarnog kruga, poboljšavajući učinkovitost proizvodnje pare.

 

Sustav nadzora i upravljanja: Sastavljen od raznih senzora, kontrolera i aktuatora, prati ključne parametre kao što su protok vode, temperatura i tlak u stvarnom-vremenu i postiže preciznu prilagodbu parametara putem automatiziranog sustava upravljanja. Na primjer, praćenjem razine vode i temperature generatora pare, brzina glavne pumpe napojne vode i otvaranje glavnog regulacijskog ventila napojne vode automatski se podešavaju kako bi se osiguralo da su radni parametri sustava uvijek unutar sigurnog raspona, uz postizanje-upozorenja u stvarnom vremenu i hitnog odgovora na kvarove.

• Analiza tijeka rada

Radni proces glavnog sustava za hlađenje napojne vode može se podijeliti u četiri ključna koraka: prvi korak je da deaerator vrši tretman odzračivanja na napojnoj vodi, uklanjajući kisik i druge štetne plinove iz vode, sprječavajući koroziju cjevovoda i opreme i osiguravajući da čistoća napojne vode zadovoljava standarde nuklearne kvalitete; Drugi korak je unaprijed povećati ulazni tlak glavne pumpe kako bi se spriječila kavitacija. Zatim glavna crpka napojne vode tlači pročišćenu napojnu vodu i isporučuje je u visoko{1}}grijač; Treći korak, visokotlačni-grijač koristi otpadnu toplinu izvučenu iz parne turbine za predgrijavanje napojne vode i podizanje temperature napojne vode do navedenog raspona; Četvrti korak, prethodno zagrijana glavna napojna voda transportira se do generatora pare kako bi apsorbirala toplinu iz primarne rashladne tekućine i pretvorila je u visokotlačnu-paru. Ohlađena napojna voda zatim teče natrag kroz cirkulacijski sustav kako bi se završio ciklus hlađenja. Tijekom cijelog procesa, sustav praćenja i upravljanja je u potpunosti uključen, dinamički prilagođavajući radne parametre svake komponente na temelju promjena u snazi ​​reaktora i statusu rada sustava kako bi se osigurao stabilan, siguran i učinkovit ciklus.

Jamstvo sigurnosti i otklanjanje kvarova glavnog sustava hlađenja napojne vode

Siguran rad glavnog sustava hlađenja napojne vode u nuklearnim elektranama važno je jamstvo sigurnosti nuklearne energije. Zbog oštrog radnog okruženja sustava, koji je dugo vremena izložen visokoj temperaturi, visokom tlaku i visokom zračenju, sklon je trošenju komponenti, curenju, abnormalnostima upravljanja i drugim greškama. Stoga je potrebno uspostaviti čvrst sustav jamstva sigurnosti kako bi se postiglo rano otkrivanje i uklanjanje kvarova.

• Sigurnosne mjere

Optimizacija materijala i strukture: osnovne komponente izrađene su od posebnih materijala visoke-čvrstoće,-otpornih na koroziju i zračenje. Na primjer, impeler i brtva osovine glavne pumpe napojne vode izrađeni su od austenitnog nehrđajućeg čelika s ultra-niskim udjelom ugljika ili dupleks nehrđajućeg čelika. Zatik za pozicioniranje glavnog regulacijskog ventila napojne vode izrađen je od materijala Inconel750 visoke-čvrstoće, zamjenjujući tradicionalne materijale niske čvrstoće, kako bi se poboljšala otpornost na habanje i vijek trajanja komponenti. U isto vrijeme optimizirajte konstrukcijski dizajn komponenti kaveza ventila i jezgri ventila, usvojite prozore s malim rupama i optimizirajte njihov raspored prema krivulji protoka, poboljšajte točnost regulacije i kapacitet protoka te smanjite vibracije i trošenje komponenti.

Dvostruki redundancijski dizajn: ključna oprema sustava usvaja redundantnu konfiguraciju "jedan za korištenje i jedan za sigurnosno kopiranje" ili "više za korištenje i jedan za sigurnosno kopiranje". Na primjer, glavna pumpa napojne vode obično je opremljena s 2-4 jedinice i odgovarajućim rezervnim pumpama kako bi se osiguralo da se rezervna oprema može brzo staviti u rad u slučaju kvara jedne opreme kako bi se izbjeglo gašenje sustava. U isto vrijeme, kontrolni sustav usvaja dvostruku zalihost kako bi spriječio gubitak kontrole zbog kvara jedne kontrolne jedinice.

Inteligentno praćenje i rano upozorenje: Uz pomoć digitalnog blizanca, AI prediktivnog održavanja i drugih tehnologija, provodi se online praćenje statusa ključne opreme kao što su glavne pumpe napojne vode i regulacijski ventili. Analizom spektra vibracija, rekonstrukcijom temperaturnog polja i drugim metodama, neuobičajeni rad opreme bilježi se u stvarnom vremenu, a upozorenja o greškama se izdaju unaprijed. Nakon usvajanja inteligentnog sustava nadzora, prosječno vrijeme rada bez problema glavne crpke napojne vode povećano je s 18 000 sati za tradicionalne modele na više od 32 000 sati, značajno smanjujući rizik od neplaniranih gašenja.

Tehnološka nadogradnja i trend razvoja industrije glavnog sustava hlađenja napojne vode
S kontinuiranim ponavljanjem tehnologije nuklearne energije i produbljivanjem strategije "dvostrukog ugljika", glavni sustav hlađenja napojne vode nuklearnih elektrana razvija se prema inteligenciji, učinkovitosti i lokalizaciji. Tehnološka nadogradnja i industrijska nadogradnja napreduju sinkrono, pružajući snažniju podršku sigurnom i učinkovitom radu nuklearne energije.

• Smjer tehničke nadogradnje

Inteligentna nadogradnja: Integracija tehnologija kao što su Internet stvari, veliki podaci i umjetna inteligencija za izgradnju inteligentnog sustava upravljanja s punim životnim ciklusom, postizanje-praćenja radnih parametara sustava u stvarnom vremenu, točne dijagnoze kvarova i inteligentnog planiranja rada i održavanja. Na primjer, upotrebom tehnologije digitalnih blizanaca za izradu virtualnog modela glavnog sustava hlađenja napojne vode, simuliranjem radnog statusa sustava, predviđanjem rizika kvara unaprijed, optimiziranjem planova rada i održavanja te smanjenjem troškova rada i održavanja.

Učinkovita optimizacija: Optimiziranjem procesa sustava, poboljšanjem strukture opreme i povećanjem toplinske učinkovitosti i radne stabilnosti sustava. Na primjer, optimiziranje dizajna rotora glavne pumpe napojne vode za poboljšanje učinkovitosti transporta i smanjenje potrošnje energije; Optimizirajte proces predgrijavanja opskrbe vodom, potpuno povratite otpadnu toplinu i dodatno poboljšajte učinkovitost korištenja energije. U isto vrijeme, tehnologija regulacije brzine pretvorbe frekvencije usvojena je za dinamičko prilagođavanje brzine glavne crpke napojne vode prema snazi ​​reaktora, čime se postiže -štedni rad.

Promicanje tehnologije bez curenja: Prihvaćanje tipova pumpi bez curenja kao što su magnetske pumpe i oklopljene pumpe za zamjenu tradicionalnih pumpi s brtvom vratila, smanjujući rizik od curenja vode, poboljšavajući sigurnost sustava i zaštitu okoliša, uz istovremeno smanjenje troškova održavanja opreme i prilagođavanje zahtjevima oštrog radnog okruženja nuklearnih elektrana.

• Trendovi razvoja industrije

S ubrzanjem odobrenja domaćih projekata nuklearne elektrane i stalnim povećanjem broja jedinica u izgradnji, tržišna potražnja za opremom koja se odnosi na glavni sustav hlađenja napojne vode nastavlja se oslobađati. Prema procjenama, od 2026. do 2030. očekuje se da će u Kini biti dodano 30-40 novih odobrenih nuklearnih jedinica, što odgovara potražnji za približno 120-160 novih nuklearnih pumpi za napojnu vodu. Veličina tržišta će se stalno povećavati. Proces lokalizacije nastavlja se ubrzavati, a stopa lokalizacije glavnih crpki premašila je 90%. Poduzeća u državnom vlasništvu kao što su Shanghai Electric, Dongfang Electric i Harbin Electric Group dominiraju domaćim tržištem. S kompletnim proizvodnim sustavom i inženjerskim iskustvom, postupno postižu domaću zamjenu vrhunskih proizvoda i smanjuju ovisnost o uvezenoj opremi.

U međuvremenu, s napretkom malih modularnih reaktora (SMR) i demonstracijskim projektima tehnologije nuklearne energije četvrte generacije, postupno će se pojaviti potražnja za novom, učinkovitom i kompaktnom glavnom opremom za hlađenje napojne vode, otvarajući nove mogućnosti rasta za industriju. Osim toga, u kontekstu ubrzanog izvoza nuklearne energije u okviru "Inicijative Pojas i put", oprema koja se odnosi na domaći glavni sustav za hlađenje napojne vode postupno će se kretati prema međunarodnom tržištu, poboljšavajući globalnu konkurentnost kineske opreme za nuklearnu energiju [6].

Glavni sustav hlađenja napojne vode nuklearne elektrane, kao "rashladna barijera" za nuklearnu sigurnost, središte je ciklusa sekundarne petlje nuklearne energije. Njegov stabilan rad izravno je povezan sa sigurnim, učinkovitim i nisko-ugljičnim radom jedinice nuklearne energije. Od optimizacije strukture osnovnih komponenti do nadogradnje inteligencije sustava, od preciznog rješavanja kvarova do promicanja domaće zamjene, svaki tehnološki napredak u glavnom sustavu hlađenja napojne vode postavio je čvrste temelje za sigurnost nuklearne energije.
U kontekstu energetske tranzicije, uz kontinuirani razvoj tehnologije nuklearne energije, glavni sustav za hlađenje napojne vode nastavit će se kretati prema inteligentnijem, učinkovitijem i sigurnijem smjeru, neprestano probijajući ključna tehnološka uska grla, poboljšavajući sustav jamstva sigurnosti, pružajući snažnu podršku visoko-kvalitetnom razvoju kineske industrije nuklearne energije, postizanje cilja "dvostrukog ugljika" i čuvanje sigurnog transporta čiste nuklearne energije na svim razinama.