БН-ГТ Опции

[arcanist]

в недавнем интервью про сбвр авторы сравнивали сбвр с бн гт. Заинтересовавшись (я до этого про этот проект не слышал) я загуглил и нашел вот такую статью
https://www.ippe.ru/nuclear-power/small-pow...k-transport-npp
Прочитав ее, я понял, что проблемы энергетики человечества на ближайшую тысячу лет решены. решение предполагает, что "удельные затраты на приобретение АЭС БН ГТ-300 составляют 500–550 $/кВт" и при этом себестоимость электроэнергии составляет "~1 цент/кВт ч"
теперь вопрос - если это все так замечательно, зачем вообще строить что то ещё? зачем нужны все эти бресты, ввэры, бн 1200 и так далее? или я что то не понимаю?

Сообщение отредактировал arcanist - 22.10.2022, 8:58

[AtomInfo.Ru]

Увы, это цифры далёких годов. С тех пор многое поменялось.

Кроме того, БН-ГТ в те времена конкурировал за внимание с другим проектом (не стану писать, с каким), поэтому показатели по экономике считались, насколько мы понимаем, по оптимистическим сценариям, скажем так (потому что и конкурент поступал также).

[Татарин]

Увы, это цифры далёких годов. С тех пор многое поменялось.

Кроме того, БН-ГТ в те времена конкурировал за внимание с другим проектом (не стану писать, с каким), поэтому показатели по экономике считались, насколько мы понимаем, по оптимистическим сценариям, скажем так (потому что и конкурент поступал также).

Вообще, удивительно, что проект не получил развития.

Быстрый, средней мощности (что само по себе даёт ему нишу), компактный, с высоким КПД и относительно недорогой "механической" частью.
Стадия проработки там была уже та, где грубые косяки (техническая невозможность чего-то или что-то в таком духе) уже хорошо исключалась.
Казалось бы, должен был бы остаться какой-то "потомок", хотя бы бумажный... но нет.

[AtomInfo.Ru]

Вообще, удивительно, что проект не получил развития.

Отсутствие "лоббистов"-тяжеловесов, в первую очередь.

Шла жёсткая конкуренция за деньги на перспективные проекты, за площадки для них и т.п.
И БН-ГТ отпал даже не в полуфинале. Не было людей с весом, которые его отстаивали бы.

[Александр Берези...]

Ну хорошо, допустим, лоббистов-тяжеловесов нет. Но вот вопрос: а почему со стороны начальство никто в атомной отрасли не попробовал сделать ставку на путь газовой турбины? Преимущества на вид достаточно очевидные: 2 газовые турбины открытого цикла на атмосферном воздухе на 300 МВт весят, вместо с генератором и прочим, несопоставимо меньше, чем паровые турбины той же мощности, не требуют парогенераторов, намного дешевле и компактнее. Мы все хорошо знаем летающее изделие с легким жидкометаллическим теплоносителем и газовой турбиной -- оно весит считанные тонны, при мощности никак не менее 0,7 МВт. Даже умножив эту цифру на 400 и добавив генератор и проч. -- это же несопоставимо менее материалоемкая конструкция. Может где-то проектировщики БН ГТ и упростили, но масса оборудования для их реактора на 300 МВт выглядит вполне реалистично -- при газовой турбине на открытом цикле так и должно быть.

Лоббисты или не лоббисты -- но разве в руководстве Росатома нет никого, заинтересованного в резком снижении капвложений в реактор? Они же 60% в цене атомного киловатт-часа составляют. Снижение капвложений в полтора раза -- это, по сути, уравнивание цены атомного киловатт-часа с газовым. Такая перспектива разве не интересует тех, кто наверху в корпорации, даже в отсутствии мощных лоббистов у такой схемы?

[armadillo]

расскажите плз подробнее про кпд 90%

[Татарин]

Мы все хорошо знаем летающее изделие с легким жидкометаллическим теплоносителем и газовой турбиной -- оно весит считанные тонны, при мощности никак не менее 0,7 МВт.

Это изделие может плевать на КПД, а размеры теплообменников в первом приближении пропорциональны температурному напору. Так что газовая турбина с внешним подводом - это, может быть, и хорошо, но, всё же, не настолько хорошо.

[Александр Берези...]

расскажите плз подробнее про кпд 90%

Не совсем понял -- КПД 90% у кого? Или вопрос был не ко мне?

[Александр Берези...]

Это изделие может плевать на КПД, а размеры теплообменников в первом приближении пропорциональны температурному напору. Так что газовая турбина с внешним подводом - это, может быть, и хорошо, но, всё же, не настолько хорошо.

Ну так я же и сослался на него не как на пример эффективности. а как не пример самой технологии, и обозначил, что

"Даже умножив эту цифру на 400 и добавив генератор и проч. -- это же несопоставимо менее материалоемкая конструкция. Может где-то проектировщики БН ГТ и упростили, но масса оборудования для их реактора на 300 МВт выглядит вполне реалистично -- при газовой турбине на открытом цикле так и должно быть."

Теплообменник там действительно решается проще, чем в наземное реакторе, но и в последнем теплообменник, мягко говоря, намного меньше будет, чем у обычной АЭС той же мощности -- ведь, напомню, цикл-то открытый, с атмосферным воздухом, а у АЭС существующих типов цикл никак не открытый, откуда и совсем другие требования к теплообменнникам.

[eninav]

КПД будет очень низким. 40% - неоправданный оптимизм. У ГТУ-110 кпд 36%, при температуре в камере сгорания 1160 С. Здесь температура ограничивается температурой теплоносителя, т.е. намного ниже (градусов 500). А еще понадобится немаленький теплообменник, который будет создавать сопротивление воздуху и снижать кпд.
Хотя для северных городов, где энергии нужно не так много, зато много тепла для отопления, выглядит интересно. Типа АТЭЦ, которая еще и немного энергии дает. Экономику конечно считать надо, но навскидку кажется что получится проще РИТМа (турбина по сравнению с обычной газовой низкотемпературная - значит проще, не нужны суперсплавы для лопаток; корпус реактора дешевле - не нужно держать давление, если еще и ЕЦ будет в первом контуре - вообще красота).

Сообщение отредактировал eninav - 2.11.2024, 22:52

[Татарин]

Теплообменник там действительно решается проще, чем в наземное реакторе, но и в последнем теплообменник, мягко говоря, намного меньше будет, чем у обычной АЭС той же мощности -- ведь, напомню, цикл-то открытый, с атмосферным воздухом, а у АЭС существующих типов цикл никак не открытый, откуда и совсем другие требования к теплообменнникам.

Ну так один же теплообменник всё равно остаётся - тот, что на нагрев.
Охлаждающий - да, уходит. Но за это тоже придётся платить, и много платить.

В замкнутом цикле и давление можно взять выше, и газовую среду взять какую надо. Соотвественно, турбина компактнее, потери на компрессоре меньше, с материалами проблем радикально меньше (для температур 500-700С можно сказать, что и вообще нет проблем), удельная мощность теплообменников выше (не только из-за более высокого давления, но и выбора газовой среды, даже небольшая добавка водорода радикально улучшит теплообмен в газе и с газом).

А сверху этого ещё "атомные" заморочки. Ну вот смотрите: Вы же не можете греть натрием первого контура атмосферный воздух? Утечка в теплообменнике засрёт атмосферу. А натрием второго контура - можете? С учётом высокой температуры и горючести натрия? Тоже, наверное, нет. А в замкнутом контуре натрий первого контура реально может греть нейтральный газ второго.

Запросто может оказаться так, что выигрыш на отсутствии низкотемпературного холодильника будет съеден более высокой материалоёмкостью, сложностью и требованиями к надёжности высокотемпературного.
Косвенным доказательством тут может служить то, что товарищи, которые проектировали реальные установки, открытый газовый цикл несклько раз рассматривали, но каждый раз отказывались.
В БН-ГТ тоже замкнутый газовый контур.

[Татарин]

Просто чтобы было понятно, что имеется в виду.

Берём два турбокомпрессора.
Первый - сжимает газ с 1атм до 20атм.
Второй - с 20атм до 200атм.

Первый в два раза больше (и, скорее всего, вдвое дороже) второго. При том, что одновременно уступает в 10 раз по мощности.
По удельной мощности (и, грубо, по удельной цене) разница, соотвественно, 20 раз.
То же самое с турбиной.

Теплообменник при 200атм в 10 раз меньше по размерам (и почти в столько же по цене), чем теплообменник при 20атм.

Перед компрессором внутреннего цикла не стоИт комплекс фильтров, чтобы пыль не съедала лопатки, на фильтре не падает мощность.

Лопатки, рассчитанные контакт с кислородом воздуха при высокой температуре гораздо дороже, чем лопатки, которые работают в контролируемой атмосфере.

Ну и т.п.

[Александр Берези...]

Сначала про то, закрытый у БН ГТ цикл или нет. Я напомню, что финального вида проекта нет, потому что у него не нашлось сильных лоббистов. Да, вариант на сайте ФЭИ на закрытом цикле (иначе КПД в 40% не получить), но исходно концепция БН ГТ идет от реактора "Атомовоза", где цикл был открытый. Да, КПД там 20%, но удельная стоимость энергии должна быть ниже.

"Ну так один же теплообменник всё равно остаётся - тот, что на нагрев.
Охлаждающий - да, уходит. Но за это тоже придётся платить, и много платить.

В замкнутом цикле и давление можно взять выше, и газовую среду взять какую надо."

В замкнутом цикле взять давление и прочее выше с газовой турбиной у вас не выйдет. Точнее, не выйдет в осмысленные сроки и за разумную цену. Почему? Я говорил с людьми, проектирующими газовые турбины. Их мнение: НИОКР газовой турбины что под гелий, что даже под СО2 -- это 10-12 лет оптимистично, при крайнем напряжении всех приличных разработчиков газовых турбин в стране. И без гарантий результата. Поскольку газовые турбины все проектировали под атмосферный воздух+продукты горения газа, а на другие газы в газовой турбине другим будет абсолютно все. Думаю, именно поэтому китайцы в своем как бы новом реакторе с гелием в активной зоне никакой газовой турбины не используют, а используют паровую: иначе слишком много времени и денег придется положить в принципиально новый класс турбин.

"Соотвественно, турбина компактнее"

Нас интересует не размер турбины, а стоимость всего комплекса в целом. А для него все строго наоборот: турбина с закрытым циклом означает повышение материалоемкости всей конструкции. См. тут, с.254: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/arti.../view/2169/2148

"удельная мощность теплообменников выше (не только из-за более высокого давления, но и выбора газовой среды, даже небольшая добавка водорода радикально улучшит теплообмен в газе и с газом)".

Значение для экономики реактора имеет не удельная мощность теплообменника, а масса и сложность конструкции в целом, включая теплообменник. Что гелий, что водород отлично диффундируют через металлы, со всеми вытекающими из этого неприятными последствиями. С воздухом такого нет.

"А сверху этого ещё "атомные" заморочки. Ну вот смотрите: Вы же не можете греть натрием первого контура атмосферный воздух? Утечка в теплообменнике засрёт атмосферу. А натрием второго контура - можете? С учётом высокой температуры и горючести натрия? Тоже, наверное, нет."

Напротив: именно натрием и надо греть воздух. Почему? Ну потому что любой другой сценарий радикально более материалоемок и роняет КПД. Я напомню, что БН ГТ -- это, фактически, эволюция проекта "Атомовоз" для БРЖК. А там воздух грели даже не натрием, а намного более (радикально!) опасным натрий-калием второго контура. Натрий на воздухе горит намного хуже бензина, а натрий-калий -- лучше.

Еще напомню: натрий плохо захватывает быстрые нейтроны (будет 0,5–1 миллибарн, по памяти). В натрии первого контура действительно есть натрий-24, но если пересчитать в кюри, то его там довольно мало. В натрии второго контура его вообще практически нет.

И еще про высокую температуру и горючесть натрия. Натрий с водой реагирует взрывообразно. А вот на воздухе он горит сравнительно вяло, далеко не бензин. Однако мы видим, что в БН-ах он греет теплообменник с водой. Если этот вариант, куда более опасный, уже реализован, в чем проблема реализовать более безопасный вариант нагревания воздуха натрием (через теплообменник) в БН ГТ? Утечка возможна -- но она возможна и в БН-ах построенных, и там -- куда опаснее.

"А в замкнутом контуре натрий первого контура реально может греть нейтральный газ второго.""

Замкнутый контур сразу не имеет экономического смысла, повторюсь, поскольку материалоемкость сразу будет огромной. Проекты такие рассчитывались -- слишком дорого, см. ту же ссыль выше, с. 254.

"Просто чтобы было понятно, что имеется в виду.

Берём два турбокомпрессора.
Первый - сжимает газ с 1атм до 20атм.
Второй - с 20атм до 200атм.

Первый в два раза больше (и, скорее всего, вдвое дороже) второго. При том, что одновременно уступает в 10 раз по мощности.
По удельной мощности (и, грубо, по удельной цене) разница, соотвественно, 20 раз.
То же самое с турбиной.

Теплообменник при 200атм в 10 раз меньше по размерам (и почти в столько же по цене), чем теплообменник при 20атм".

Перед компрессором внутреннего цикла не стоИт комплекс фильтров, чтобы пыль не съедала лопатки, на фильтре не падает мощность.

Лопатки, рассчитанные контакт с кислородом воздуха при высокой температуре гораздо дороже, чем лопатки, которые работают в контролируемой атмосфере.

Ну и т.п."

Я напомню пару фактов.

1. В каждой газовой ТЭС стоит турбина, работающая с открытым циклом. Хватающая снаружи воздух в 1 атмосферу. Там фильтры на входе, и связанные с этим потери. Лопатки там рассчитаны на контакт с кислородом воздуха при температуре _намного выше_ той, что закладывалась для БН ГТ.

Однако по материалоемкости и сложности теплоэнергетическая часть газовой ТЭС радикально (на порядок -- это в лучшем для АЭС случае) уступает теплоэнергетической части АЭС.

С закрытым я не предлагаю сравнивать в первую очередь потому, что под него реакторы будут дороже.

Я предлагаю сравнивать с существующими АЭС. У которых 80% материалоемкости и цены -- вне ядерного острова. как раз в основном приходятся на паровые турбины и все связанное с ними хозяйство (плюс парогенераторы, градирни и проч).

Вот с сравнении с ними БН ГТ -- это просто реактор+набор оборудования для газовой ТЭС.

2. И второй факт. Все решения для газовых турбин, работающих с атмосферным воздухом. уже серийны. Да, там нужно поменять компрессор, но там не нужно менять материалы самих турбин, не надо создавать их заново. Для систем с закрытым циклом это нужно.

"Запросто может оказаться так, что выигрыш на отсутствии низкотемпературного холодильника будет съеден более высокой материалоёмкостью, сложностью и требованиями к надёжности высокотемпературного."

Цитата из научной работы для ЯЭУ про закрытый цикл:

"гелии является моноатомным газом, следовательно уплотнение валов вращения представляется достаточно сложным;— для компрессоров и турбин требуется много ступеней, поэтому они будут тяжелыми;— чтобы предотвратить попадание масла в поток гелия, необходимы магнитные подшипники с гелиевым охлаждением;— требуется все же значительное количество разработок и технологий, что является сложным и дорогостоящим процессом;— для системы с замкнутым гелиевым циклом требуется тепловая разгрузка, которая должна быть вычислена для потока охлажденной воды 30 °С."

Или:


"Число ступеней турбокомпрессора при заданной периферийной окружной скорости
(турбина плюс компрессор)
21 "

http://publ.lib.ru/ARCHIVES/S/SARKISOV_Ash...%202.(2015).pdf

Масса турбомашины там выходит 360 тонн для станции на 100 МВт. Это 3,6 тонн металла чисто по турбоустановке на 1 мегаватт мощности -- очень большая величина.

21 ступень турбокомпрессора -- это, извините, инженерный подвиг. И если бы этот подвиг был реализован в газовых ТЭС, они бы электричество делали как бы не дороже АЭС,

Так зачем тянуть 21 ступень в АЭС-то? В чем будет выигрыш?

[Александр Берези...]

[quote name='eninav' date='2.11.2024, 22:51' post='120857']
КПД будет очень низким. 40% - неоправданный оптимизм.

40% -- это, насколько можно понять, расчеты проектировщиков для турбин с закрытым циклом, и, подозреваю. вторым подогревом. Насколько ни обоснованы -- я не знаю, но не уверен, что это важно. Потому что открытый цикл должен выйти существенно дешевле, см. ссылку выше, с. 254.

"У ГТУ-110 кпд 36%, при температуре в камере сгорания 1160 С. Здесь температура ограничивается температурой теплоносителя, т.е. намного ниже (градусов 500)".

Температура теплоносителя там никак не ниже 600, про это было даже в открытых публикациях. Стали существующих сортов столько вполне держат.

"А еще понадобится немаленький теплообменник, который будет создавать сопротивление воздуху и снижать кпд".

Конечно понадобится. Но есть нюанс: даже с ним все это очень компактно и по весу -- мало. Напомню "Атомовоз": при мощности в 6 МВт на валу от газотурбинной установки там вся бандура (весь локомотив, с оч. тяжелым шасси, с биозащитой и проч. и проч.) весил всего 140 тонн. Это меньше 24 тонн на мегаватт электрической мощности. И это даже опуская тот факт, что эффект масштаба сильно улучшит удельные показатели при росте мощности реактора до 300 МВт.

Вы на ВВЭР взгляд киньте или на БН-800. Там за 24 тонны веса конструкции на мегаватт электрической мощности люди удавились бы: им такое даже в самых красивых снах не снится. Сравните с Шельф-М -- 10 МВт электрических, всего в 1,66 раза больше, но масса -- сразу 370 тонн. Габариты -- 11 на 8 метров. И это без тепловозных частей.

То есть, повторюсь: атомный реактор на открытом атмосферном цикле на единицу мощности будет намного компактнее и дешевле, чем реактор на паровой турбине.

Да, КПД газотурбинного реактора меньше, да, 20% (с советскими турбинами серийными, сейчас навернка будет несколько выше). А у Шельф-М КПД аж 28%. И? И ничего: меньшая материалоемкость реактора с газовой турбиной это легко перебивает. Топливо в цене атомного квтч -- всего 5% цены, капзатраты -- 65%. А капзатраты пропорциональны массе конструкции. У классических ВВЭР в том же мощностном классе получает 37 тонн на мегаватт электрической мощности, а у натриевого двухконтурника с газовой турбиной открытого цикла -- не будет и 24-х.

Дополнительный большой плюс: БН ГТ компактны, никаких 8 на 11 метров. Можно возить на замену топлива на завод по железке. Шельф-М по железке не пройдет, 8 метров. Опять-таки, реактор с газовой турбиной открытого цикла имеет минимальную тепловую инерцию даже на фоне реакторов с газовой турбиной закрытого цикла. Может менять выработку с очень большой скоростью, так что и Шальфу не угнаться, куда там ВВЭР.

"Хотя для северных городов, где энергии нужно не так много, зато много тепла для отопления, выглядит интересно. Типа АТЭЦ, которая еще и немного энергии дает. Экономику конечно считать надо, но навскидку кажется что получится проще РИТМа (турбина по сравнению с обычной газовой низкотемпературная - значит проще, не нужны суперсплавы для лопаток; корпус реактора дешевле - не нужно держать давление, если еще и ЕЦ будет в первом контуре - вообще красота)."

Я больше скажу: на коммунальное тепло не только на северах, но и в мире в целом энергии надо больше, чем на электроэнергетику. И уж тем более это верно для России.

То есть поле газовой турбины, отдав 20% энергии на электричество, оставшийся нагретый воздух легко нагреет горячу воду, которая нужна и летом, и зимой (отопление). Учитывая, что у натриевых реакторов санзона километр, ими можно всю европейскую Россию отопить без вопросов.

[Александр Берези...]

И да, еще один бонус. При открытом цикле зимой выработка будет на 20-25% выше, чем летом -- особенно, если зима суровая. То есть в сезон, когда тепло и электричество нужнее всего, производить их такому реактору будет проще всего.

[pappadeux]

Вообще, удивительно, что проект не получил развития.

Быстрый, средней мощности (что само по себе даёт ему нишу), компактный, с высоким КПД и относительно недорогой "механической" частью.

а откуда там "высокий кпд"?

Читая Сименса с их турбинами на 400-500 МВт, Gross(!) efficiency 41.2%, и это сейчас

Причем речь идет температурах 1600К, а не 800К

[Александр Берези...]

а откуда там "высокий кпд"?

Читая Сименса с их турбинами на 400-500 МВт, Gross(!) efficiency 41.2%, и это сейчас

Причем речь идет температурах 1600К, а не 800К

Сравнивать Сименсы с тем, что там заявили нет смысла, поскольку 40% -- это явно закрытый цикл, наверняка еще и с регенерацией. А турбины Сименса, само собой, все с открытым циклом, им же надо на рынке продаваться, чего они с закрытым циклом не осилили бы.

Другое дело, что такой КПД и не нужен, т.к. энергия с ним будет дороже, чем с турбиной открытого цикла (которую для БН ГТ когда-то тоже считали, но решили, что через начальство легче пропихивать проект с более высоким КПД).

Одно можно сказать наверняка: НИОКР для турбин закрытого цикла для БН ГТ в обозримом блудущем никто даже не задумается оплачивать. Поэтому пока цикл закрытый -- движение вперед тут маловероятно.

[Татарин]

1. В каждой газовой ТЭС стоит турбина, работающая с открытым циклом. Хватающая снаружи воздух в 1 атмосферу. Там фильтры на входе, и связанные с этим потери. Лопатки там рассчитаны на контакт с кислородом воздуха при температуре _намного выше_ той, что закладывалась для БН ГТ.

Однако по материалоемкости и сложности теплоэнергетическая часть газовой ТЭС радикально (на порядок -- это в лучшем для АЭС случае) уступает теплоэнергетической части АЭС.

Вот тут у Вас какое-то радикальное непонимание и возникает.
Все существующие газовые турбины - это ДВС, двигатель внутреннего сгорания. У них есть радикальное отличие от турбины применимой в ядерном реакторе: у них нет теплообменника, нагревающего газ. Газ при сгорании топливной смеси нагревается сам, мгновенно, по всему объёму с теоретически предельной эффективностью.
Для ДВС не существует ни проблемы сопротивления, ни проблемы удельного теплосъёма, почему ДВС и захватили мир: нет самой материалоёмкой и проблемной части двигателя, но её функция выполняется с бесконечной эффективностью.

В любом двигателе с внешним подводом тепла Вы будете иметь дело с теплообменником поверхность-газ (ну или поверхность-жидкость).
Паровые машины даже с очень низким КПД разгромно победили теоретически очень эффективные машины с циклом Стирлинга просто потому что теплообмен "поверхность-жидкость" работает _чуть_ лучше, чем "поверхность-газ", и были мгновенно ДВС убиты во всех приложениях, где применение ДВС вообще возможно.

Вся история ядерных реакторов - это, в общем-то, история эффективных теплообменников.

Нельзя сравнивать "топливную" газовую турбину (то есть, ДВС) с газовой турбиной с внешним подводом тепла. Второй случай всегда будет в десятки-сотни раз хуже (а то и тысячи, возможно и такое!).

(Чисто как пример: Вы не принимаете аргумент о бОльшем давлении замкнутого цикла потому, что для ДВС это не так важно, теплообмен нагрева в ДВС бесконечно эффективен при любом давлении. Но вот для внешнего нагрева интенсивность теплообмена "поверхность-газ" пропорциональна давлению.)

Тут корень Ваших гипероптимистичных оценок.

[Александр Берези...]

Я не знаю, почему вы считаете, что я полагаю, будто турбина с ядерным реактором будет такой же материалоемкой, как турбина у газовой ТЭС -- я этого нигде не говорил. Разумеется, она будет более материалоемкой. Но я выше не про это писал. А про то, что ее материалоемкость будет намного ниже, чем у любого существующего атомного реактора. И это факт -- см. цифры.

Чтобы победить газовую ТЭС, АЭС не надо иметь такую же низкую материалоемкость. Достаточно иметь общецикловую материалоемкость лишь в разы выше (а не в десятки раз, как сейчас). С учетом совсемм разной цены топлива, стоимость атомного киловатт-часа упадет ниже газового даже в этом случае.

"Второй случай всегда будет в десятки-сотни раз хуже (а то и тысячи, возможно и такое!)".

Практика такого не показывает. Повторюсь: есть конкретный пример летающего "Буревестника" с газовой турбиной открытого цикла, где нет никаких "десятков-сотен раз хуже" или проекта "Атомовоз" (с газовой турбиной открытого цикла), где их тоже нет (он тяжелее сходной по мощности секции тепловоза ТЗЗ всего лишь на 14 тонн, или на 11%, учитывая массу шасси, десятки раз тут сразу исключены). Так что в десятки-сотни раз -- точно нет. В разы хуже -- запросто, но для экономической победы над газовыми ТЭС или существующими АЭС этого вполне достаточно.

"(Чисто как пример: Вы не принимаете аргумент о бОльшем давлении замкнутого цикла потому, что для ДВС это не так важно, теплообмен нагрева в ДВС бесконечно эффективен при любом давлении. Но вот для внешнего нагрева интенсивность теплообмена "поверхность-газ" пропорциональна давлению.)

Тут корень Ваших гипероптимистичных оценок.

"

Нет никакого корня моих гипероптимистичных оценок, потому что моих оценок тут вообще нет. Ни оптимистичных, ни пессимистичных. Есть (не мои) конкретные параметры рассчитанного не мной "Атомовоза", который по удельной материалоемкости радикально ниже современных АЭС как сходной, так и куда большей мощности (несмотря на эффект масштаба). Есть выросший из него БН ГТ, опять же. не я считал там материалоемкость. Есть Буревестник, с реактором минимум на 0,76 МВт полезной мощности (с меньшей ракета не полетит), при массе в считанные тонны (с большей ракета его размером опять-таки не полетит).

Теплообменник "Атомовоза" никоим образом не делает материалоемкость того же Атомовоза с открытым турбинным циклом выше конкурентоспособной -- напротив, по материалоемкости реакторно-турбинной части тот проект лучше любого современного российского (да и зарубежного) атомного.

[pappadeux]

Чтобы победить газовую ТЭС, АЭС не надо иметь такую же низкую материалоемкость. Достаточно иметь общецикловую материалоемкость лишь в разы выше (а не в десятки раз, как сейчас).

Крайне интересен КПД системы с турбиной открытого цикла. Мы знаем как с БН снять 40% или мб чуть-чуть
больше. Да, на это нужно много железа.

С учетом совсемм разной цены топлива, стоимость атомного киловатт-часа упадет ниже газового даже в этом случае.

Вы, надеюсь, понимаете, что при КПД 20% даже и при малой металлоемкости топливный цикл перестает быть дешевым? Даже если часть продукции будет некое тепло

Я совсем не против понижения металлоемкости БНов, но думаю следует рассмотреть скСО2

Был (и есть) такой учоный Vaclav Dostal, вроде сейчас в Пражском политехе. Он в 2004 году накатал диссер в МИТ (на 300 страниц!) именно на тему скСО2, и даже пытался все это продать
солевикам и быстровикам в первый дофукусимный ренессанс

ссылка на диссер: https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/17746?show=full

еще ссылка: https://web.mit.edu/22.33/www/dostal.pdf

Тут есть небольшая программа по разработке скСО2: https://energy.sandia.gov/programs/nuclear-...nuclear-energy/

И Сандия кое что на эту тему сделала: https://www.energy.gov/ne/articles/sandia-r...ycle-technology

И вроде делает железяку побольше

[pappadeux]

Чтобы победить газовую ТЭС, АЭС не надо иметь такую же низкую материалоемкость. Достаточно иметь общецикловую материалоемкость лишь в разы выше (а не в десятки раз, как сейчас).

Крайне интересен КПД системы с турбиной открытого цикла. Мы знаем как с БН снять 40% или мб чуть-чуть
больше. Да, на это нужно много железа.

С учетом совсемм разной цены топлива, стоимость атомного киловатт-часа упадет ниже газового даже в этом случае.

Вы, надеюсь, понимаете, что при КПД 20% даже и при малой металлоемкости топливный цикл перестает быть дешевым? Даже если часть продукции будет некое тепло

Я совсем не против понижения металлоемкости БНов, но думаю следует рассмотреть скСО2

Был (и есть) такой учоный Vaclav Dostal, вроде сейчас в Пражском политехе. Он в 2004 году накатал диссер в МИТ (на 300 страниц!) именно на тему скСО2, и даже пытался все это продать
солевикам и быстровикам в первый дофукусимный ренессанс

ссылка на диссер: https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/17746?show=full

еще ссылка: https://web.mit.edu/22.33/www/dostal.pdf

Тут есть небольшая программа по разработке скСО2: https://energy.sandia.gov/programs/nuclear-...nuclear-energy/

И Сандия кое что на эту тему сделала: https://www.energy.gov/ne/articles/sandia-r...ycle-technology

И вроде делает железяку побольше

[Александр Берези...]

"Крайне интересен КПД системы с турбиной открытого цикла. Мы знаем как с БН снять 40% или мб чуть-чуть больше. Да, на это нужно много железа.
Вы, надеюсь, понимаете, что при КПД 20% даже и при малой металлоемкости топливный цикл перестает быть дешевым? Даже если часть продукции будет некое тепло"

Я понимаю другое: в цене атомного квтч топливо сейчас -- 5%. Или 25-30 копеек (смотря какой энергоблок брать), возьмем 30 копеек. А в цене газового квтч цена топлива две трети -- топливо, газ. Три рубля за квтч. Это к 1 к 10. То есть топливная составляющая у современных АЭС так мала, что даже подняв ее в два раза мы получим 60 копеек за квтч по топливу.

А капвложения для новых АЭС сейчас порядка тех же 3 рублей за квтч дают (плюс еще персонал, которого надо, в связи со сложностью реактора, весьма много, не то что у газовой ТЭС). БН ГТ с открытым турбинным циклом по капвложениям будет в половину от существующих АЭС.

Так что вас больше волнует -- рост топливной составляющей с 30 до 60 копеек за киловатт-час, или падение составляющей капвложений в цене квтч на полтора рубля? Кстати, затраты на персонал у АЭС кратно выше топливных ведь. А у БН ГТ они упадут в пару раз консервативно оценивая -- там персонал в основном будет из охраны состоять. Пристанционного хранения топлива нет, бассейнов нет, турбинное хозяйство крошечное и т.д.

"Я совсем не против понижения металлоемкости БНов, но думаю следует рассмотреть скСО2"

Лет пять назад я думал точно так же. Потом я поговорил с турбинщиками о таких турбинах, сколько стоит их НИОКР, какие там сложности и какой будет итоговая цена. После таких разговоров мое мнение изменилось.

"Был (и есть) такой учоный Vaclav Dostal, вроде сейчас в Пражском политехе. Он в 2004 году накатал диссер в МИТ (на 300 страниц!) именно на тему скСО2, и даже пытался все это продать
солевикам и быстровикам в первый дофукусимный ренессанс

ссылка на диссер: https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/17746?show=full

еще ссылка: https://web.mit.edu/22.33/www/dostal.pdf

Тут есть небольшая программа по разработке скСО2: https://energy.sandia.gov/programs/nuclear-...nuclear-energy/

И Сандия кое что на эту тему сделала: https://www.energy.gov/ne/articles/sandia-r...ycle-technology

И вроде делает железяку побольше"

Я прекрасно понимаю, почему этим интересуются разработчики. Но у меня большие сомнения, что это будет в серии. Много лет дорогих НИОКР потребуется -- а продукт на выходе будет существенно более капиталоемким (спецтурбина штучного производства против серийных газовых турбин для ТЭС ведь), чем АЭС с открытым газотурбинным циклом. И даже двухкратная разница КПД очень не факт, что покроет расходы.

[Stak]

Газовая турбина открытого цикла принята в проекте СВГТ-1, т.е. видимо не так уж там плохо с КПД (температуры на свинце-висмуте и натрии достижимы примерно одинаковые). Однако, при наличии течи в теплообменнике - возможен выход полония в атмосферу, что не очень хорошо.

Если почитать обоснование СВЕТ-М - то натрий ничуть не хуже С-В ( а то и лучше, т.к. лучше освоен). Авторы обосновывают отказ от натрия его пожароопасностью, по всем остальным параметрам он лучше.

Имхо, для транспортируемых установок малой мощности, наилучшим решением было бы применение натриевого БР с естественной циркуляцией, с газовой турбиной открытого цикла на атмосферном воздухе, и двустенным теплообменником с промежуточной средой свинец-висмут, интегрированным в корпус реактора.
Такое решение исключает проливы натрия, выход активности при разгерметизации теплообменника, обеспечивает последующую регенерацию теплоносителя ( 50 лет срок выдержки для натрия перед повторным использованием, ТЖМТ - придётся захоранивать[/url]), обеспечивает как и ТЖМТ, транспортировку в "замороженном" состоянии, при этом - в силу меньшей плотности теплоносителя - мощность транспортабельной установки может быть выше.

ссылки вставить не могу, так что отдельно:
*ttps://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t107-3_2009/p123/ - двустенные ПГ
*ttps://cyberleninka.ru/article/n/obosnovanie-raboty-reaktornoy-ustanovki-svet-m-na-estestvennoy-tsirkulyatsii-svintsovo-vismutovogo-teplonositelya/viewer - обоснование СВЕТ-М
*ttps://www.j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3942 - проблема долгоживущих радионуклидов для трех жидкометаллических теплоносителей: Na, Pb—Bi и Pb.

[armadillo]

а можно подробнее про двустенный теплообменник и его кпд? как я понял без движения промежуточного рабочего тела?

[Stak]

а можно подробнее про двустенный теплообменник и его кпд? как я понял без движения промежуточного рабочего тела?

тут про парогенераторы такой конструкции, https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-en...07-3_2009/p124/ , теплообменник принципиально не отличается.

Конструктивно - можно оформить как труба в трубе, со спиральной навивкой на внутренней трубе для дистанцирования, и заполнением зазора промежуточной средой (ТЖМТ, например - свинец-висмут совместим и с натрием, и с воздухом).
Понятно, что сопротивление теплопередаче через стенку у него выше, чем у одностенного - т.е. габариты будут больше. Зато никаких пожаров при протечке, и контроль герметичности по падению давления в контуре промежуточной среды.

[Stak]

Теплообменники такие , кстати, и серийные есть, для хим.прома и т.п. - пример https://avrora-arm.ru/produkcziya/teploobme...mashimpeks.html

[Александр Берези...]

[quote name='Stak' date='24.4.2025, 12:08' post='121409']
Газовая турбина открытого цикла принята в проекте СВГТ-1, т.е. видимо не так уж там плохо с КПД (температуры на свинце-висмуте и натрии достижимы примерно одинаковые).

Если я верно помню, то у СВГТ электрический КПД в районе 16%. Мне отсюда не видно, результат ли этого малого размера реактора, или принципиальных сложностей схемы свинец-висмут-газовая турбина открытого цикла, но по логике натрий как теплоноситель теплоэнергетически существенно лучше свинца-висмута (если связка с газовой турбиной), при ограниченных габаритах системы, как минимум. Натрий намного быстрее и лучше отводит тепло. Очень высокая теплопроводность. Я сейчас без литературы под рукой, но разница с св.-висмутом по теплопроводности там не меньше четырех раз должна быть, если и ошибаюсь, то не оч. сильно. Очень хороший там и коэфф. теплопередачи. Это значит, что на нем в паре с газовой турбиной (при компактных размерах, повторюсь, как минимум) КПД должен быть выше, чем у СВГТ-1.

Хотя, конечно, это лучше у самих разработчиков спросить, почему у них там 16%. Может быть я неправ, и теплопроводность с теплопередачей тут не причина -- не исключаю, потому что давно не заглядывал в соотв. Но я не думаю, что они по этому поводу переживают -- реакторов для северов в первую очередь отопительный, КПД высокий там не особенно нужен.

[Stak]

Газовая турбина открытого цикла принята в проекте СВГТ-1, т.е. видимо не так уж там плохо с КПД (температуры на свинце-висмуте и натрии достижимы примерно одинаковые).

Если я верно помню, то у СВГТ электрический КПД в районе 16%. Мне отсюда не видно, результат ли этого малого размера реактора, или принципиальных сложностей схемы свинец-висмут-газовая турбина открытого цикла, но по логике натрий как теплоноситель теплоэнергетически существенно лучше свинца-висмута (если связка с газовой турбиной), при ограниченных габаритах системы, как минимум. Натрий намного быстрее и лучше отводит тепло. Очень высокая теплопроводность. Я сейчас без литературы под рукой, но разница с св.-висмутом по теплопроводности там не меньше четырех раз должна быть, если и ошибаюсь, то не оч. сильно. Очень хороший там и коэфф. теплопередачи. Это значит, что на нем в паре с газовой турбиной (при компактных размерах, повторюсь, как минимум) КПД должен быть выше, чем у СВГТ-1.

Хотя, конечно, это лучше у самих разработчиков спросить, почему у них там 16%. Может быть я неправ, и теплопроводность с теплопередачей тут не причина -- не исключаю, потому что давно не заглядывал в соотв. Но я не думаю, что они по этому поводу переживают -- реакторов для северов в первую очередь отопительный, КПД высокий там не особенно нужен.

Имхо, такой КПД, в основном, результат низкой температуры теплоносителя ( Больше 550С вроде бы не получается, ни на натрии, ни на свинце-висмуте). При такой температуре - и должен быть КПД порядка 16-18% для простого цикла.
За счёт использования рекуперации и/или сложного цикла (схемы с многоступенчатым сжатием и многоступенчатым расширением) - можно вытянуть ещё несколько процентов, ценой некоторого усложнения турбинной части.

Возможно, Вы правы, и разработчикам СВГТ-1 это просто не требуется, в конце концов - остаточным теплом после турбины всегда можно греть утилизационнный котёл, для целей отопления..

[eninav]

Имхо, такой КПД, в основном, результат низкой температуры теплоносителя ( Больше 550С вроде бы не получается, ни на натрии, ни на свинце-висмуте). При такой температуре - и должен быть КПД порядка 16-18% для простого цикла.
За счёт использования рекуперации и/или сложного цикла (схемы с многоступенчатым сжатием и многоступенчатым расширением) - можно вытянуть ещё несколько процентов, ценой некоторого усложнения турбинной части.

Возможно, Вы правы, и разработчикам СВГТ-1 это просто не требуется, в конце концов - остаточным теплом после турбины всегда можно греть утилизационнный котёл, для целей отопления..

Судя по презентации, в СВГТ вообще 480 градусов во втором контуре, значит газ еще холоднее. Для газовой турбины это очень мало. Отсюда и КПД. С другой стороны, такая скромная температура позволит обойтись без суперсплавов, экономия.