Ядерная и углеводородная энергетики
4,043,415 11,958
 

  Stak ( Слушатель )
06 мар 2023 18:40:44

Малый БН с теплоаккумулятором для работы в суточном цикле

новая дискуссия Дискуссия  296

Очередная дилетантская идея "бумажного реактора" в голову пришла - или где-то слышал, что что-то такое у буржуев прорабатывается, но конкретики не нашёл, суть в следующем:

Малый БН (с зоной на натрии, циркуляция естественная или электромагнитными насосами), теплоноситель второго контура (и он же и теплоаккумулятор и биологическая защита, т.к. компоновка интегральная) - расплавленная соль натрия (бромид, хлорид или сульфат, в порядке возрастания температуры плавления, от 750С до 880С) с естественной циркуляцией, третий контур - газовый на сверхкритическом СО2 или же классика с водой и паром (менее предпочтительно, имхо). 

Преимущества - работа на постоянной мощности зоны, высокий КПД, высокий КИУМ, предположительно - высокая надёжность (натриевые пожары невозможны в принципе, при течи в теплообменнике натрий-соль - натрий всплывает, не смешиваясь с теплоносителем 2-го контура и не реагируя с ним, естественная циркуляция при расхолаживании).
Минусы - скорее всего, придётся решать ряд проблем с коррозией, но их острота будет явно меньше, чем у MSRУлыбающийся
В принципе, сама идея прикрутить теплоаккумулятор к АЭС не нова, описана, например, тут: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-manevrennosti-aes-s-pomoschyu-akkumulyatorov-energii
Покритикуйте, что ли...
  • +0.00 / 0
  • АУ
ОТВЕТЫ (20)
 
 
  Пенсионэр ( Слушатель )
06 мар 2023 19:41:53

Не разбираюсь в атомной энергетике, знать бы задачи теплоаккумулятора. Точно знаю, ёмкость его будет относительно мощности станции пренебрежимо мала. Т.к. теплота парообразования воды на 3 порядка больше теплоёмкости солей.
  • +0.06 / 2
  • АУ
 
 
  Stak ( Слушатель )
06 мар 2023 20:26:30

В теплоаккумуляторе на расплаве солей используется скрытая теплота плавления.
И они даже применялись на практике, в опытных установках.
https://habr.com/ru/company/cloud4y/blog/477004/
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  mse ( Слушатель )
06 мар 2023 20:46:02

Скрытая теплота плавления работает только один раз. При запуске.
  • +0.06 / 2
  • АУ
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
06 мар 2023 21:57:38


По поводу Проекта Solar Two мощностью 10 МВт

ЦитатаГорячая соль стекает в резервуар из нержавеющей стали ёмкостью 16 тыс. м³.


На пальцах прикинул размер бочки - получилось Н = 20 м. r = 16 м

А у Билла мощность 345 МВт(э), тепловая грубо 1000 МВт, это какой же сосудик (два) нужно для этой байды.
  • +0.20 / 9
  • АУ
 
 
 
 
  Stak ( Слушатель )
06 мар 2023 22:08:58

Да, без большой бочки не срастается, на пальцах энергоёмкость выходит где-то 0.13 кВт*ч/кг без учёта потерь и кпд преобразования в эл-во.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
  ДядяВася ( Слушатель )
06 мар 2023 21:07:20


Вы правильно где то слышали - TerraPower и GEH объявили о проекте Natrium

Билл наш с Гейстсом вас перегнал:
ЦитатаКомпании "TerraPower" и "GE Hitachi Nuclear Energy" (GEH) объявили 27 августа 2020 года о запуске проекта "Natrium", представляющего собой комбинацию ядерного реактора и системы хранения энергии.

Следует отметить, что заявка на регистрацию товарного знака Natrium™ была подана в США 7 июля 2020 года. Податель заявки - "TerraPower".


И картинки у него красивые есть:

  • +0.15 / 7
  • АУ
 
  ДядяВася ( Слушатель )
06 мар 2023 22:12:20


Вертел я такую схему и так и так, но ничего не понял.

Вот схема БН-800: типичная интегральная схема, т.е. активная зона, органы управления, ГНЦ и теплообменник в одной бочке.



Так куда соль будем заливать? В бетонную шахту реактора? Да её ещё нужно расплавить, что проблема.

Кстати, биологическая защита из солей натрия никакая, натрий сам по себе неплохо активируется с последующим испусканием жёсткой гаммы.
  • +0.17 / 8
  • АУ
 
 
  Stak ( Слушатель )
06 мар 2023 23:54:57

Да примерно так же, только вокруг маленькой бочки с активной зоной, ГЦН и теплообменниками натрий-соль - ещё бочка побольше с расплавленной солью, в которой утоплен теплообменник соль-газ на турбину. 
Но эта схема только для малой мощности (от балды, на 10MWe) может подойти, иначе очень монструозная бочка получается. По биологической защите, можно нижнюю часть корпуса, где расположена АЗ - в соли и не топить, сделать выступающей, если так. 

Да, именно в этом смысл. Ещё , как вариант, для автономных объектов, можно разную альтернативку прикручивать, типа ветрогенераторов.

П.С.:  нашёл немного материалов по теме, в принципе направление перспективное, может даже что-то получиться, хотя сложностей явно будет много, в частности с теплопередачей от 1-го контура к "бочке" и от "бочки" к турбинному контуру. Но неясно, стоит ли овчинка выделки, может проще зоной маневрировать? 
Для диапазона температур 500-550 С (и чуть выше), достигнутых на натрии, есть несколько подходящих теплоаккумулирующих материалов, как на основе расплавов солей, так и на основе сплавов металлов.
https://m.mathnet.ru/php/archi…n_lang=rus 
https://www.uspkhim.ru/RCR490pdf  

 



Если же говорить о манёвре мощностью в суточном цикле, допустим, от 30% до 100% и обратно - это вообще на БР на натрии или свинце-висмуте достижимо, с точки зрения физики? (так, для общего развития спрашиваю).
  • +0.05 / 2
  • АУ
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
07 мар 2023 19:48:58

А способен ли нейтронный поток крутить ветрогенератор?Улыбающийся
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
  Stak ( Слушатель )
07 мар 2023 22:33:24

Это вряд ли, но запасать в баке тепло от электрогрелки с питанием от ветряка - почему бы и нет?
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  Прокруст ( Слушатель )
11 мар 2023 19:38:18

Чтож, если основной источник энергии ядерный реактор и больше ничего нет, не газа, не гидроэлектростанции - тогда термическая соль как вариант. Это в общем не актуально пока для нашей страны,  но при серъезном повышении доли ядерной энергии вероятно к этому придем.
Использование термической соли в солнечных башнях является реальным альтернативным источником энергии на юге (не у нас). Например в Чили Cerro Dominador:
- солнечный ресивер весом 2300 тонн на высоте 220 метров.
- 10600 зеркал (гелиостатов), каждое с площадью поверхности 140 м2,
- 45 000 тонн соли в теплоаккумуляторе.
- 110 МВт непрерывная мощность
Предполагаемый срок службы составляет от 30 до 50 лет.
Конечно у меня есть подозрение в том что агрессивная соль сожрет свой бак намного раньше в данном проекте, но в принципе это решаемо в будущих проектах.
И да, температура выходная в реакторе с натрием (или свинцом) вполне достаточна для нагрева соли. Хы, заодним неожиданно для себя узнал что свинец плавится при меньшей температуре чем натрий.
Ну а проект Natrium напоминает мне как делали американцы обогащение урана центрифугами - и у них в проекте эти центрифуги были очень крутыми. Не имея отлаженного натриевого реактора сразу приделывать к нему солевой бак, это очень, э-э,  смело.
PS.
ЦитатаДа, именно в этом смысл. Ещё , как вариант, для автономных объектов, можно разную альтернативку прикручивать, типа ветрогенераторов.

Вижу как на практике используют ветряки немцы и делаю вывод - лучше сразу в утиль. Крайне неустойчивая генерация, в принципе негодная для аккумулирования, только для экономии газа на газовых электростанция. Напрасно наш РосАтом этим занимается, сэкономленный бензин не оправдает затрат.
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
  mse ( Слушатель )
11 мар 2023 21:15:17

На северах этим занимается(та-дам!) Русгидро. Опыт нескольких сезонов показывает, что экономия дизтоплива весьма существенна. А это северный завоз и всё такое.  Это не 5р в розетке.
  • +0.09 / 6
  • АУ
 
 
 
 
 
  _taras_ ( Слушатель )
12 мар 2023 01:07:42

На северах ветра достаточно постоянны (от 40 до 60%). Это хорошо видно на карте муссонов. На ней же видно, что ветроэнергентика центральной европы - профанация.
  • +0.07 / 3
  • АУ
 
 
 
 
  Пенсионэр ( Слушатель )
12 мар 2023 06:05:38

1. Если имеете подходящее образование, сосчитайте, на сколько времени работы на мощности 110 МВт хватит тепла запасённого в 45 000 тоннах соли. Мне лень считать, но интуиция говорит, что это время составит от силы первые десятки минут.
2. Температура плавления натрия 98 градусов Цельсия, свинца 327.
  • +0.07 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
12 мар 2023 11:01:39

хватает времени.. солнечная соль 60% NaNO3+40% KNO3 имеет теплоемкость 1.7 Кдж/кг/К, точка плавления 222 , рабочий диапазон 290-560, разложение 585  Все в цельсиях),  если предположить что нижняя температура теплообменника 340, и КПД 33%, то получается 13 часов...
данные https://www.nature.c…8641-1.pdf
  • +0.16 / 7
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  Пенсионэр ( Слушатель )
12 мар 2023 11:54:06

Извиняюсь, Вы правы, я проверил без приведённого документа. Похоже на правду. Воспользовался этими данными:
показатели паровых турбин семейства Т-110:
Мощность - 110 МВт
Расход свежего пара - 480 т/час
давление - 130 кгс/см2 (12,8 МПа)
температура - 555 *С
на один кВт/час расходуется 4,36 кг пара.
Остальные расчёты несложны.)
  • +0.08 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
  Прокруст ( Слушатель )
12 мар 2023 12:10:53

Возьмем самое простое, Нитрат натрия, теплоемкость 67 Дж/(Моль*К).
То есть для 200 *С 1 кило хранит энергию ~ 40 Вт*ч/кг. Для сравнения, литий-железо-фосфатный аккум = 160 Вт*ч/кг.
45000 тонн этой соли хватит на 16 часов. А там смесь.
Как они пишут должно хватить на 17,5 часов. И они рассчитывают что башня будет выдавать 110 МВт постоянно.
Я не случайно взял Чили. Это коммерческая установка. На мой взгляд это самая проработанная версия альтернативной энергии, о  которой мало пишут. Что впрочем не удивительно - немцам это не поможет.
С другой стороны вспоминается проект ЕС в Африке - хотели построить что-то подобное, но намного более масштабное. В принципе так они могли решить энергетическую проблему. Но как обычно решили что газ на халяву дешевле.
PS.
По натрию я глюканул, принял кельвины за цельсий
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  Пенсионэр ( Слушатель )
12 мар 2023 13:09:09

Соответственно, я должен извиниться и перед Вами.
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
  Прокруст ( Слушатель )
06 мар 2023 22:28:48

Зачем ядерному реактору теплоаккумулятор? Он же и так работает беспрерывно, разве что на ремонт останавливаясь? Что за бред?
И как я подозреваю температура в первом контуре планируется такая, которую на практике реактор долго не выдержит.
PS.
ПавлиныБилл Гейтс говоришь?
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
  mse ( Слушатель )
06 мар 2023 22:50:13

Типа, без манёвра.
  • +0.09 / 5
  • АУ
 
<< Как нужно работать
Заключен контракт на строительство научно-экспедиционного судна "Иван Фролов" >>