Введение к работе
Актуальность темы. В канун XXI века атомноэнергетическая отрасль России имеет достаточно четкие перспективы развития, прежде всего, за счет конкурентоспособного на мировом рынке направления АЭС двухконтурного типа с водоводяными энергетическими реакторами нового поколения.
Важнейшим наряду с безопасностью свойством проекта АЭС с ВВЭР средней мощности (АЭС с ВВЭР-640) является большая системная устойчивость и надежность, чем для блоков АЭС с ВВЭР-1000. Эти качества наиболее значительно могут проявиться в маломощных энергосистемах со слаборазвитыми внутренними и внешними электрическими связями. Именно такие условия складываются в энергосистемах и районах, выбранных в перспективных планах развития атомной энергетики России под площадки сооружения АЭС с ВВЭР.
Новые экономические условия, более жесткие требования к безопасности, приоритетность этого направления АЭС в России определили необходимость проведения дополнительных исследований энергоблоков АЭС с ВВЭР средней мощности.
Предметом исследования диссертационной работы является обоснование путей и возможностей повышения системной эффективности и надежности энергоблоков АЭС с ВВЭР средней мощности.
Цель работы. Научное обоснование технических, схемно-параметрических и проектных решений и определение системной эффективности и надежности энергетических блоков АЭС с ВВЭР средней мощности.
Основные задачи исследования:
-
Определение основных путей совершенствования АЭС с ВВЭР средней мощности и выработка рекомендаций для обеспечения соответствия их технико-экономических показателей мировому уровню.
-
Разработка методики определения сравнительной системной технико-экономической эффективности АЭС с ВВЭР средней мощности в соответствии с требованиями к новым проектам и условиям работы АЭС в энергосистемах.
-
Обоснование и оптимизация проектных решений, повышающих тепловую эффективность и безопасность энергоблоков АЭС с ВВЭР средней мощности.
-
Разработка методики учета надежности и маневренности энергоблоков АЭС средней мощности при определении их сравнительной эффективности в энергосистемах.
-
Оценка сравнительной эффективности энергоблоков с ВВЭР-1000 и ВВЭР-640 применительно к конкретным ОЭС.
Методы исследования: методология системных исследований в энергетике, математическое моделирование энергетических блоков АЭС с ВВЭР средней мощности в энергосистемах, методы исследования надежности систем энергетики и технико-экономического анализа теплоэнергетических установок и систем.
Научная новизна результатов исследования:
-
Разработана методика определения сравнительной эффективности АЭС с ВВЭР средней мощности для отдаленных энергосистем со слабыми связями.
-
Предложена методика расчета аварийного резерва мощности с учетом частичных отказов энергоблоков АЭС, учетом развития энергосистем и реальных графиков нагрузок.
-
Обоснованы схемные решения по пассивным системам самоохлаждения реакторной установки и двухслойного контеинмента, снижающие вероятность тяжелых аварий.
-
Определена сравнительная системная технико-экономическая эффективность ввода в энергосистемах энергоблоков АЭС с ВВЭР-640 в сравнении с ВВЭР-1000 (на примере ОЭС Востока).
Практическая значимость. Результаты исследования, формализованные в виде методики определения системной технико-экономической эффективности АЭС с ВВЭР средней мощности:
комплексно определяют взаимосвязь технологических, экономических, экологических и общесистемных факторов, надежности и безопасности электроснабжения от АЭС средней мощности;
составляют научно-методическую основу формирования исходной информации для принятия рациональных проектных решений и схемно-параметрической оптимизации блоков АЭС с ВВЭР средней мощности.
Проведено системное технико-экономическое обоснование и определены регионы предпочтительного применения АЭС с ВВЭР средней мощности. Получены новые результаты расчетно-теоретических исследований сравнительной системной эффективности использования АЭС с ВВЭР средней мощности с учетом реальных условий их работы.
На защиту выносятся: методические положения обоснования системной эффективности АЭС с ВВЭР средней мощности на основе сопоставления с ВВЭР-1000 с учетом тепловой эффективности, надежности, безопасности и длительности различных фаз жизненного цикла АЭС; новые приоритетные решения, разработанные с участием автора, по пассивному охлаждению реакторного бассейна и двухстенного защитного контеинмента; методика расчета показателей надежности энергоблоков АЭС как структурно-сложных установок и модель обоснования аварийного резерва в развивающейся системе; результаты сравнительной эффек-
тивности энергоблоков АЭС с ВВЭР-640 и ВВЭР-1000 на примере ОЭС Востока.
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснована использованием общей концепции и методологии системных исследований в энергетике, фундаментальных закономерностей технической термодинамики, теплопередачи и теории надежности систем энергетики и отдельных структурно сложных энергетических объектов.
Выеоды опираются также на расчеты, полученные ранее с использованием новейших методик многогруппового расчета активной зоны реактора, на современные методики оценки безопасности и анализа динамики переходных процессов при авариях с полным обезвоживанием и частичным нарушением охлаждения активной зоны. Результаты получены с применением объективных общепризнанных экономических критериев оптимальности, апробированных на решении ряда других задач.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научно-технических советах Минатома России, на научных конференциях и семинарах Саратовского государственного технического университета в 1996-1999 годах (г. Саратов), на Межвузовской научно-технической конференции "Повышение эффективности и надежности теплоэнергетического оборудования, систем и комплексов" (г. Саратов, 1996 г.), на Межвузовской научной конференции "Вопросы повышения эффективности теплоэнергетических установок и систем" (г. Саратов, 1997 г.), а также на международных симпозиумах (Москва, сентябрь, 1996 г., Токио, январь, 1996 г., Мюнхен, март, 1998 г., Санкт-Петербург, сентябрь, 1997 г. и др.).
Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 201
странице и состоит из предисловия, четырех глав, заключения, списка
использованных источников 102 наименований, имеет 24 рисунка, 33 таб
лицы и список использованных сокращений. \
