Проект аэс мощностью 3200 мвт с реакторами бн-1600
ВВЕДЕНИЕ
Трудно представить, каким бы был современный мир без электроэнергии. Мирная атомная эпоха началась с пуска первой в мире атомной электрической станции (АЭС) в Обнинске в 1954 году, с тех пор атомная энергетика стала неотъемлемой частью нашей жизни. Сегодня АЭС являются частью современной инфраструктуры. На данный момент в 32 странах мира эксплуатируется 437 атомных энергоблоков.Современные технологии позволяют сделать АЭС России наиболее безопасным источником электроэнергии для окружающей среды. Повышенный интерес проявляется к АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. Интерес связан с КВ больше единицы. Такие реакторы позволяют нарабатывать топлива больше, чем они потребляют.
Целью работ является проектирование АЭС мощность 3200 МВт на базе двух энергоблоков с реакторами БН-1600.
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….8
1 Выбор и обоснование строительства АЭС……………………..……..9
1.1 Основные принципы выбора региона…………………………………….9
1.2 Территориальная характеристика региона……………………………….9
1.4 Обоснование строительства АЭС.. 11
2 Основное оборудование АЭС и его характеристики……...………...14
2.1 Реакторная установка БН-1600…………………………………………..14
2.2 Парогенератор Н-272……………………………………………………..15
2.3 Циркуляционный насос ГЦН реактора БН-1600……………………......16
2.4 Турбоустановка К-800-130/3000………………………………………....17
2.5 Турбогенератор Т3В-800-2……………………………………………….18
3 Составление и расчет тепловой схемы…………………………............19
3.1 Принципиальная тепловая схема………………………………………...19
3.2 Построение рабочего процесса в турбине. 19
3.3 Определение параметров пара и воды в элементах схемы.. 21
3.4 Расчет тепловой схемы на номинальной мощности. 23
3.5 Определение расходов пара и мощности турбины.. 24
3.6 Расчет технико-экономических показателей. 25
3.7 Тепловой расчет на частичном режиме работы оборудования. 27
3.8 Сравнение технико-экономических показателей при заданных режимах работы блока 28
4 Выбор вспомогательного оборудования………………………...……..29
4.1 Сепаратор-пароперегреватель. 29
4.2 Регенеративные и сетевые подогреватели. 29
4.6 Конденсатное устройство и система технического водоснабжения. 33
4.7 Компоновка оборудования в главном здании. 34
5.1 Исходные данные для расчета. 35
5.3 Нейтронно-физический расчет. 37
5.4 Теплогидравлический расчет. 50
6 Компоновка и выбор силового электрооборудования………...……59
6.1 Распределения выдаваемой электроэнергии по ОРУ.. 59
6.3 Моделирование нормальной эксплуатации. 61
6.4 Моделирование аврийных режимов. 63
6.5. Выбор защитного и коммутационного оборудования. 65
7 Расчетный анализ нагрузок и напряжений для применения концепции ТПР………………………………………………………………..68
7.1 Анализ условий и нагружения и напряжённого состояния трубопровода…………………………………………………………………..69
7.3 Анализ статической прочности. 72
7.4 Обоснование применения концепции…………………………………...72
8 Технико-экономические показатели работы АЭС…………………..73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………..77
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………78
ПРИЛОЖЕНИЕ А Генеральный план АЭС…………………………………....82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Тепловая схема АЭС…………………………………….....83
ПРИЛОЖЕНИЕ В Материальные и тепловые балансы……………………....88
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Параметры на частичном режиме работы………………..91
ПРИЛОЖЕНИЕ Д План и разрез главного корпуса АЭС…………………....92
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Геометрический расчет реактора…………………………96
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Расчет долей компонентов реактора………………….....97
ПРИЛОЖЕНИЕ И Сборочный чертеж ТВС и схема реактора……………....98
ПРИЛОЖЕНИЕ К Расчет тепловых характеристик канала…………………100
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Результаты теплогидравлического расчета……………..103
ПРИЛОЖЕНИЕ М Расчет трансформаторов………………………………...104
ПРИЛОЖЕНИЕ Н Электрическая схема выдачи мощности ………………..107
ПРИЛОЖЕНИЕ О Расчет ТЭП АЭС………………………………………….112
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Свободная энциклопедия «Википедия»: официальная сайт. - Москва – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Вологодская_область (дата обращения 01.11.2022).
Метеорологический портал «CLIMATE-DATА»: официальная сайт. – Москва – URL: .https://ru.climate-data.org/азия/россииская-федерация/вологодская-область/вологда-395/ (дата обращения 01.11.2022).
Межгосударственный стандарт, насосы конденсатные энергетических блоков АЭС. – Москва, 2023 – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200023119 (дата обращения 01.11.2022).
Инновационные ядерные системы: официальная сайт. – Москва – URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/ne/ne5.htm – (дата обращения 01.11.2022).
Кузьмин А. М. История атомной энергетики Советского союза и России. Хромов В.В. - Российский научный центр Курчатовский институт. Москва: ИздАТ 2001 г – 427 с.
Бельтюков А. И. Атомные электростанции с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем: Учебное пособие / А. И. Бельтюков, А. И. Карпенко, С. А. Полуяктов, О. Л. Ташлыков, Г. П. Титов, А. М. Тучков, С. Е. Щеклеин, УрФУ, 2013. – 544 с.
Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. – 4-е изд. – Москва: Энергоатомиздат, 1989. – 606с
Судаков, А.В. Парогенераторы и теплообменное оборудование АЭС / А.В. Судаков, Б.С. Фокин. - Учебное пособие. СПб: 2005. – 252 с
Кутуков А. С Расчёт быстрых жидкометаллических реакторов: Учебное пособие / А. С. Кутуков, В.В. Рассказов – Сосновый Бор, 2005. – 54 с.
Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990 – 352 с.
Каталог продукции группы ГидроМашСервис: официальная сайт. - Москва. -Обновляется в течение суток. – URL: https://www.hms.ru/about/industries/nuclear_energy.php (дата обращения 15.10.2022).
Расчет технико-экономических показателей АЭС выполнен на основе Методики академика РАЕН, д. э. н., профессора Непомнящего В. А. «Расчет и оптимизация экономических показателей АЭС» [21].
В Методике предложена экономико-математическая модель, разработанная в формате Excel, с помощью которой определены основные энерго-экономические показатели нововводимых АЭС по заданным значениям единичной мощности, количеству атомных энергоблоков и некоторым удельным технико-экономическим показателям, рассчитанным в соответствии с действующим законодательством и нормативными актами [22], [23], [24], с использованием данных АО «Концерн Росэнергоатом» по годовым отчетам [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], бухгалтерской отчетности и материалам для расчета тарифов на электрическую энергию, электрическую мощность, тепловую энергию [13].
Результаты расчета представлены в формате таблиц Word и Excel и включают:
- Объем производства и отпуска в сеть электрической и тепловой энергии, предоставления электрической мощности;
- КИУМ;
- Капитальные вложения (инвестиции) в строительство АЭС с использованием коэффициентов непропорциональности затрат, связанной с различным количеством энергоблоков [23], и коэффициентов, учитывающих регионально-климатические условия осуществления строительства [24];
- Стоимость основных производственных фондов;
- Производственные издержки в виде группировки себестоимости по элементам затрат, в том числе расходы на оплату труда, отчисления на социальные нужды (страховые взносы), амортизационные отчисления, расходы на материалы, спецфонды [22] (резервы на развитие АЭС, ядерную безопасность и радиационную защиту, физическую защиту, вывод АЭС из эксплуатации, по обеспечению захоронения радиоактивных отходов), прочие затраты;
- Необходимую валовую выручку;
- Валовую прибыль, налог на прибыль и чистую прибыль электростанции;
- EBITDA (Earnings before interest, Taxes, Depreciation and Amortization) – международный показатель, определяемый как сумму валовой прибыли и амортизации основных средств и нематериальных активов;
- Себестоимость на единицу отпускаемых электроэнергии и теплоэнергии;
- Средневзвешенную цену на электроэнергию, отпущенную на рынке на сутки вперед (РСВ) и цену от реализации электрической мощности по договорам предоставления мощности (ДПМ) [23], рассчитываемую на основе размера денежных средств, необходимых для обеспечения безопасной эксплуатации АЭС, с учетом аннуитетного платежа, обеспечивающего возвратность и доходность капитальных вложений;
- Уровень рентабельности производства, как отношение валовой прибыли к производственной себестоимости, и уровень рентабельности продаж, как отношение чистой прибыли к валовой выручке (в процентах);
- Сумму возврата инвестированного капитала, рассчитанного при норме доходности на инвестированный капитал 9,75 % (на 2,25% выше ключевой ставки Центрального банка РФ);
- Структуру источников возврата инвестиций.
- Срок окупаемости инвестиций с учетом дисконтирования, принятый 25 лет, в соответствии с условием возврата инвестиций [23].
В расчетах были приняты некоторые допущения, в том числе:
- строительство и ввод в действие всех энергоблоков новой АЭС происходит одновременно;
- экономические расчеты цен (тарифов) выполнены в ценах 2021 - 2023 годов;
- не применялись прогнозные индексы потребительских цен в соответствии с прогнозом социально-экономического развития Российской Федерации к статьям расходов на период предоставления заемных средств; принимаем, что инфляционное изменение ежегодных текущих расходов будет учитываться при ежегодной корректировке тарифов.
Исходные данные и расчеты приведены в приложении P. Основные полученные показатели представлены в таблице 39.