БН-ГТ Опции

[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.