Главни систем за хлађење напојне воде у нуклеарној електрани је расхладна баријера за нуклеарну безбедност

Позиционирање језгра и функционална вредност главног система за хлађење напојне воде
Процес конверзије енергије у нуклеарној електрани у суштини укључује загревање расхладне течности у примарном кругу кроз топлотну енергију генерисану нуклеарном фисијом, а затим преношење топлотне енергије до главне напојне воде у секундарном кругу кроз генератор паре, претварајући напојну воду у пару високог{0}}притиска за покретање парне турбине за производњу енергије. Основна функција главног система за хлађење напојне воде је да обезбеди стабилан и контролисан расхладни медијум за овај циклус, уз постизање разумног одвођења топлоте и повратка. Његова функционална вредност се углавном огледа у три аспекта.

Прво, обезбедите хлађење језгра реактора. Језгро нуклеарног реактора непрекидно ослобађа велику количину топлотне енергије током нуклеарне фисије. Ако не може да се извезе на време, то ће довести до наглог пораста температуре језгра и изазвати озбиљне безбедносне несреће. Главни систем за хлађење напојне воде континуирано испоручује расхладну напојну воду до генератора паре, апсорбује топлоту из примарног расхладног средства и осигурава да се температура језгра одржава унутар безбедног прага, формирајући важну „препреку за хлађење“ за безбедност реактора. Према статистици ИАЕА, око 12% непланираних заустављања у нуклеарним електранама је повезано са кваровима система напојне воде, што индиректно потврђује критичну безбедносну вредност главног система за хлађење напојне воде.

Друго, одржавајте стабилност циклуса секундарне петље. Главни систем за хлађење напојне воде треба да прецизно подеси проток и температуру напојне воде у складу са променама у снази реактора, обезбеђујући стабилне параметре паре на излазу из генератора паре и обезбеђујући континуиран и квалификован извор енергије за турбину. Током рада реактора мале снаге{2}, брзина протока се ручно подешава помоћу главног контролног вентила бајпаса напојне воде; Током рада велике{3}}снаге, главни вентил за регулацију напојне воде аутоматски интервенише и динамички се прилагођава према топлотној снази генератора паре, обезбеђујући континуитет и стабилност циклуса секундарне петље.

Коначно, постићи ефикасно коришћење енергије. Главни систем за хлађење напојне воде ће претходно загрејати напојну воду током процеса хлађења, повратити отпадну топлоту након кондензације паре, смањити губитак енергије и побољшати топлотну ефикасност нуклеарне јединице. Истовремено, прецизним контролисањем параметара снабдевања водом, смањењем хабања опреме и потрошње енергије и помагањем нуклеарним електранама да постигну дугорочан-економски рад, он задовољава ниско-потребе за развој енергије са ниским садржајем угљеника и ефикасном енергијом у оквиру стратегије „двоугљеничног“.

Архитектура састава и принцип рада главног система за хлађење напојне воде
Главни систем за хлађење напојне воде нуклеарне електране је интегрисани и-комплексни високо{0}}комплексни систем, који се углавном састоји од главне пумпе напојне воде, главног вентила за регулацију напојне воде, опреме за предгревање напојне воде, система цевовода, система за праћење и контролу и помоћне опреме. Компоненте раде заједно како би формирале затворени-циклус хлађења, а његов принцип рада се врти око три кључне везе „прилагођавања параметара размене топлоте транспорта напојне воде“.

Основне компоненте и њихове функције

• Главна пумпа за напојну воду: Као „снажно срце“ система, одговорна је за испоруку напојне воде високе{0}}чистоће коју обрађује деаератор у генератор паре под високим притиском. Његови радни услови су изузетно тешки, захтевају-дуготрајан континуирани рад у окружењима са високом температуром (температура улазне воде од око 220 степени) и високим притиском (излазни притисак може да достигне 8-12 МПа). Пројектовани век обично није мањи од 40 година, а постављају се изузетно високи захтеви за отпорност материјала на корозију и заптивање конструкције. Тренутно, главни ток у Кини усваја брзе центрифугалне главне пумпе за напојну воду, а неке напредне јединице су усвојиле интегрисана решења регулације брзине променљиве фреквенције и интелигентног надзора. Неке јединице су такође опремљене пумпама за напојну воду на пару како би се осигурало да се помоћна пара и даље може ослонити на одржавање рада и побољшати поузданост система у случају нестанка струје у целом постројењу. Модуларни систем групе главних пумпи за напојну воду који је развио Еаст Цхина Елецтриц Повер Десигн Институте ефикасно побољшава оперативну поузданост система и ефикасност дизајна интеграцијом предпумпе, мотора, хидрауличке спојнице и главне пумпе.
• Главни контролни вентил напојне воде: „центар протока“ система, који ради паралелно са главним контролним вентилом заобилазнице напојне воде, одговоран за прецизно подешавање брзине протока напојне воде на основу промена у снази реактора и статусу рада генератора паре. Његове перформансе су директно повезане са стабилношћу система водоснабдевања. Ако дође до квара, то ће изазвати флуктуације у главном протоку напојне воде, што представља претњу по безбедност јединице. Уобичајене грешке укључују истрошене и поломљене навоје који повезују вретено вентила и језгро вентила, хабање од судара на унутрашњем зиду компоненте кавеза вентила, абнормалне повратне информације о сигналима локатора, итд., које треба решити кроз оптимизацију структуре и надоградњу материјала.

Опрема за предгревање напојне воде: углавном укључује грејаче високог{0}}притиска, који се користе за претходно загревање главне напојне воде користећи отпадну топлоту из екстракције парне турбине, повећавају температуру напојне воде, смањују губитак топлоте у генератору паре и смањују термички стрес опреме, чиме се продужава радни век система. Након предгревања, напојна вода улази у генератор паре и може ефикасније да апсорбује топлоту из примарног кола, побољшавајући ефикасност производње паре.

 

Систем за надзор и контролу: Састављен од различитих сензора, контролера и актуатора, прати кључне параметре као што су проток воде, температура и притисак у реалном-времену и постиже прецизно подешавање параметара путем аутоматизованог система управљања. На пример, праћењем нивоа воде и температуре генератора паре, брзина главне пумпе напојне воде и отварање главног контролног вентила напојне воде се аутоматски прилагођавају како би се обезбедило да радни параметри система увек буду у безбедном опсегу, док се постижу упозорење у реалном времену-и хитно реаговање на грешке.

• Анализа тока посла

Радни процес главног система за хлађење напојне воде може се поделити у четири кључна корака: први корак је да деаератор врши третман деаерације напојне воде, уклањајући кисеоник и друге штетне гасове из воде, спречавајући корозију цевовода и опреме, и осигуравајући да чистоћа напојне воде испуњава стандарде нуклеарног квалитета; Други корак је да се унапред повећа улазни притисак главне пумпе како би се спречила кавитација. Затим, главна пумпа напојне воде ставља под притисак третирану напојну воду и испоручује је у грејач високог{1}}високог притиска; Трећи корак, грејач високог{2}}притиска користи отпадну топлоту екстраховану из парне турбине за претходно загревање напојне воде и подизање температуре напојне воде до одређеног опсега; Четврти корак, претходно загрејана главна напојна вода се транспортује до генератора паре да апсорбује топлоту из примарног расхладног средства и претвори је у пару под високим{3}}притиском. Охлађена напојна вода затим тече назад кроз циркулациони систем да заврши циклус хлађења. Током читавог процеса, систем за праћење и контролу је у потпуности укључен, динамички прилагођавајући радне параметре сваке компоненте на основу промена у снази реактора и статусу рада система како би се обезбедио стабилан, сигуран и ефикасан циклус.

Гаранција сигурности и руковање грешкама главног система за хлађење напојне воде

Безбедан рад главног система за хлађење напојне воде у нуклеарним електранама је важна гаранција за безбедност нуклеарне енергије. Због тешког радног окружења система, који је дуго времена изложен високој температури, високом притиску и високом зрачењу, подложан је хабању компоненти, цурењу, абнормалностима у контроли и другим кваровима. Због тога је неопходно успоставити чврст систем гаранције безбедности како би се постигло рано откривање и отклањање кварова.

• Мере безбедности

Оптимизација материјала и структуре: Основне компоненте су направљене од специјалних материјала високе-чврстоће, отпорности на корозију-и радијације. На пример, радно коло и заптивка вратила главне пумпе за напојну воду су направљени од ултра-нискоугљичног аустенитног нерђајућег челика или дуплекс нерђајућег челика. Пин за позиционирање главног вентила за регулацију напојне воде је направљен од инцонел750 материјала високе{5}}врсте, који замењује традиционалне материјале ниске чврстоће, да би се побољшала отпорност на хабање и век трајања компоненти. Истовремено, оптимизујте структурни дизајн компоненти кавеза вентила и језгара вентила, усвојите прозоре са малим отворима и оптимизујте њихов распоред у складу са кривом протока, побољшајте тачност регулације и капацитет протока и смањите вибрације и хабање компоненти.

Дизајн двоструке редунданције: Кључна опрема система усваја редундантну конфигурацију „један за употребу и један за резервну копију“ или „вишеструко за употребу и један за резервну копију“. На пример, главна пумпа за напојну воду је обично опремљена са 2-4 јединице и одговарајућим резервним пумпама како би се осигурало да када једна опрема поквари, резервна опрема може брзо да се пусти у рад како би се избегло гашење система. Истовремено, контролни систем усваја дизајн двоструке редунданције како би се спречило да систем изгуби контролу због квара једне контролне јединице.

Интелигентно праћење и рано упозорење: Уз помоћ дигиталног близанца, АИ предиктивног одржавања и других технологија, врши се онлајн праћење статуса кључне опреме као што су главне пумпе напојне воде и регулациони вентили. Кроз анализу спектра вибрација, реконструкцију температурног поља и друге методе, ненормалан рад опреме се снима у реалном времену, а упозорења о грешкама се издају унапред. Након усвајања интелигентног система за надзор, просечно време рада без проблема главне пумпе за напојну воду је повећано са 18000 сати за традиционалне моделе на преко 32000 сати, значајно смањујући ризик од непланираних искључивања.

Технолошка надоградња и тренд развоја индустрије главног система за хлађење напојне воде
Уз континуирану итерацију технологије нуклеарне енергије и продубљивање стратегије „дуал царбон“, главни систем за хлађење напојне воде у нуклеарним електранама развија се у правцу интелигенције, ефикасности и локализације. Технолошка надоградња и индустријска надоградња напредују синхроно, пружајући снажнију подршку безбедном и ефикасном раду нуклеарне енергије.

• Правац техничке надоградње

Интелигентна надоградња: Интегрисање технологија као што су Интернет ствари, велики подаци и вештачка интелигенција за изградњу интелигентног система управљања током целог животног циклуса, постизање{0}}надгледања у реалном времену оперативних параметара система, прецизну дијагнозу кварова и интелигентно заказивање рада и одржавања. На пример, коришћењем дигиталне близаначке технологије за конструисање виртуелног модела главног система за хлађење напојне воде, симулирањем радног статуса система, предвиђањем ризика од кварова унапред, оптимизацијом планова рада и одржавања и смањењем трошкова рада и одржавања.

Ефикасна оптимизација: Оптимизацијом системских процеса, побољшањем структуре опреме и повећањем топлотне ефикасности система и оперативне стабилности. На пример, оптимизација дизајна радног кола главне пумпе напојне воде ради побољшања ефикасности транспорта и смањења потрошње енергије; Оптимизујте процес предгревања снабдевања водом, у потпуности повратите отпадну топлоту и додатно побољшајте ефикасност коришћења енергије. Истовремено, усвојена је технологија регулације брзине конверзије фреквенције за динамичко прилагођавање брзине главне пумпе напојне воде у складу са снагом реактора, чиме се постиже-уштеда енергије.

Промоција технологије без цурења: Усвајање типова пумпи без цурења као што су магнетне пумпе и заштићене пумпе за замену традиционалних пумпи са заптивком вратила, смањујући ризик од цурења воде, побољшавајући безбедност система и заштиту животне средине, док смањују трошкове одржавања опреме и прилагођавају се тешким захтевима радног окружења нуклеарних електрана.

• Трендови развоја индустрије

Са убрзањем одобрења домаћих нуклеарних пројеката и сталним повећањем броја јединица у изградњи, потражња тржишта за опремом која се односи на главни систем за хлађење напојне воде наставља да се ослобађа. Према проценама, од 2026. до 2030. очекује се да ће у Кини бити додато 30-40 нових одобрених нуклеарних електрана, што одговара потражњи за приближно 120-160 нових нуклеарних пумпи за напојну воду. Величина тржишта ће се стално повећавати. Процес локализације наставља да се убрзава, а стопа локализације главних пумпи је премашила 90%. Државна предузећа као што су Схангхаи Елецтриц, Донгфанг Елецтриц и Харбин Елецтриц Гроуп доминирају домаћим тржиштем. Са комплетним производним системом и инжењерским искуством, постепено постижу домаћу супституцију врхунских производа и смањују зависност од увозне опреме.

У међувремену, са напретком малих модуларних реактора (СМР) и демонстрационих пројеката технологије нуклеарне енергије четврте генерације, постепено ће се појавити потражња за новом, ефикасном и компактном главном опремом за хлађење напојне воде, отварајући нове могућности раста за индустрију. Поред тога, у контексту убрзаног извоза нуклеарне енергије у оквиру „Иницијативе „Појас и пут“, домаћа опрема за хлађење главног система напојне воде постепено ће се кретати ка међународном тржишту, побољшавајући глобалну конкурентност кинеске опреме за нуклеарну енергију [6].

Главни систем за хлађење напојне воде у нуклеарној електрани, као "преграда за хлађење" за нуклеарну сигурност, представља језгро циклуса секундарне петље нуклеарне енергије. Његов стабилан рад је директно повезан са безбедним, ефикасним и ниским-радом нуклеарне јединице. Од оптимизације структуре основних компоненти до надоградње интелигенције система, од прецизног руковања грешкама до промовисања домаће замене, сваки технолошки пробој у главном систему за хлађење напојне воде поставио је чврст темељ за безбедност нуклеарне енергије.
У контексту енергетске транзиције, уз континуирани развој технологије нуклеарне енергије, главни систем за хлађење напојне воде ће наставити да се креће ка интелигентнијем, ефикаснијем и безбеднијем правцу, непрестано пробијајући кључна технолошка уска грла, побољшавајући систем гаранција безбедности, пружајући снажну подршку високо-квалитетном развоју кинеске нуклеарне енергетске индустрије, постизању циља „двоструки безбедни нуклеарни угљеник на нивоу безбедног транспорта и чистог транспорта угљика“.