Psu tes فك التشفير. توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT): التصميم ومبدأ التشغيل. حتى توربينات الغاز البسيطة ستكون أكثر كفاءة من حيث الكفاءة

محطات توليد الطاقة ذات الدورة المركبة هي مزيج من التوربينات البخارية والغازية. هذا المزيج يجعل من الممكن تقليل فقد الحرارة المفقودة لتوربينات الغاز أو حرارة غازات العادم من الغلايات البخارية ، مما يوفر زيادة في كفاءة توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT) بالمقارنة مع التوربينات البخارية الفردية ومحطات التوربينات الغازية.

حاليًا ، يتم تمييز نوعين من محطات الدورة المركبة:

أ) مع غلايات الضغط العالي ومع تصريف غازات عادم التوربينات في غرفة الاحتراق في الغلاية التقليدية ؛

ب) استخدام حرارة غازات عادم التوربين في المرجل.

تظهر المخططات التخطيطية لهذين النوعين من CCGT في الشكل. 2.7 و 2.8.

في التين. يوضح الشكل 2.7 مخططًا تخطيطيًا لوحدة CCGT مع غلاية بخار عالية الضغط (HPG) 1 ، والتي يتم إمدادها بالماء والوقود ، كما هو الحال في محطة حرارية تقليدية لإنتاج البخار. يدخل بخار الضغط العالي إلى توربين التكثيف 5 ، على نفس العمود الذي يوجد به المولد 8 ... يدخل البخار المستهلك في التوربين أولاً إلى المكثف 6 ثم باستخدام المضخة 7 يعود إلى المرجل 1 .

الشكل 2.7. رسم تخطيطي لـ psu مع vpg

في الوقت نفسه ، يتم إرسال الغازات المتكونة أثناء احتراق الوقود في الغلاية ، والتي تتميز بدرجة حرارة وضغط مرتفعين ، إلى التوربينات الغازية. 2 ... الضاغط على نفس العمود معها. 3 ، كما في التوربينات الغازية التقليدية ، ومولد كهربائي آخر 4 ... تم تصميم الضاغط لضخ الهواء في غرفة احتراق الغلاية. غازات عادم التوربينات 2 أيضا تسخين مياه تغذية الغلاية.

يتميز مخطط CCGT هذا بأنه لا يتطلب عادم دخان لإزالة غازات عادم الغلايات. وتجدر الإشارة إلى أن وظيفة مروحة النفخ يتم تنفيذها بواسطة الضاغط. 3 ... كفاءة وحدة CCGT يمكن أن تصل إلى 43٪.

في التين. يوضح الشكل 2.8 مخططًا تخطيطيًا لنوع آخر من CCGT. على عكس وحدة CCGT الموضحة في الشكل. 2.7 ، الغاز إلى التوربينات 2 يأتي من غرفة الاحتراق 9 وليس من المرجل 1 ... قضى كذلك في التوربينات 2 غازات مشبعة بالأكسجين تصل إلى 16 - 18٪ بسبب وجود ضاغط يدخل المرجل 1 .

يتمتع هذا المخطط (الشكل 2.8) بميزة على وحدة CCGT التي تمت مناقشتها أعلاه (الشكل 2.7) ، نظرًا لأنه يستخدم غلاية تقليدية مع القدرة على استخدام أي نوع من الوقود ، بما في ذلك الوقود الصلب. في غرفة الاحتراق 3 في الوقت نفسه ، يتم حرق غاز أو وقود سائل أقل تكلفة بكثير مما يتم حرقه في CCGT بغلاية بخار عالية الضغط.

الشكل 2.8. رسم تخطيطي لـ psu (مخطط التفريغ)

مثل هذا الجمع بين وحدتين (بخار وغاز) في وحدة بخار غازية مشتركة يخلق فرصة للحصول أيضًا على قدرة أعلى على المناورة مقارنة بمحطة توليد الطاقة الحرارية التقليدية.

رسم تخطيطي لمحطات الطاقة النووية

من حيث الغرض والمبدأ التكنولوجي للتشغيل ، لا تختلف محطات الطاقة النووية عمليًا عن محطات الطاقة الحرارية التقليدية. يكمن الاختلاف الكبير بينهما ، أولاً ، في حقيقة أنه في محطة للطاقة النووية ، على عكس محطة الطاقة الحرارية ، لا يتم توليد البخار في المرجل ، ولكن في قلب المفاعل ، وثانيًا ، في حقيقة أن محطة الطاقة النووية تستخدم الطاقة النووية الوقود ، والذي يشمل نظائر اليورانيوم 235 (U-235) واليورانيوم 238 (U-238).

من سمات العملية التكنولوجية في محطات الطاقة النووية تكوين كميات كبيرة من نواتج الانشطار المشعة ، فيما يتعلق بمحطات الطاقة النووية الأكثر تعقيدًا من الناحية الفنية من محطات الطاقة الحرارية.

يمكن أن يكون مخطط NPP دائرة مفردة ودائرة مزدوجة وثلاث دوائر (الشكل 2.9).

أرز.2.9 مخططات تخطيطية NPP

مخطط الدائرة الواحدة (الشكل 2.9 ، أ) هو الأبسط. أطلق في مفاعل نووي 1 بسبب التفاعل المتسلسل لانشطار نوى العناصر الثقيلة ، يتم نقل الحرارة بواسطة المبرد. غالبًا ما يعمل البخار كحامل للحرارة ، والذي يستخدم بعد ذلك كما هو الحال في محطات توليد الطاقة البخارية التقليدية. ومع ذلك ، فإن البخار المتولد في المفاعل يكون مشعًا. لذلك ، لحماية موظفي NPP والبيئة ، يجب حماية معظم المعدات من الإشعاع.

وفقًا لمخططات ثنائية وثلاثية الدارات (الشكل 2.9 ، ب ، 2.9 ، ج) ، تتم إزالة الحرارة من المفاعل بواسطة سائل تبريد ، والذي يقوم بعد ذلك بنقل هذه الحرارة إلى وسط العمل مباشرةً (على سبيل المثال ، كما في دائرة كهربائية من خلال مولد بخار 3 ) أو عبر وسط تسخين الدائرة الوسيطة (على سبيل المثال ، كما في دائرة ثلاثية الدوائر بين مبادل حراري وسيط 2 ومولد بخار 3 ). في التين. 2.9 بالأرقام 5 , 6 و 7 تم تخصيص المكثف والمضخات ، والتي تؤدي نفس الوظائف كما هو الحال في محطة الطاقة الحرارية التقليدية.

غالبًا ما يشار إلى المفاعل النووي على أنه "قلب" محطة الطاقة النووية. يوجد حاليًا عدد غير قليل من أنواع المفاعلات.

اعتمادًا على مستوى طاقة النيوترونات ، الذي يحدث تحت تأثير انشطار الوقود النووي ، يمكن تقسيم محطات الطاقة النووية إلى مجموعتين:

NPP مع المفاعلات الحرارية;

NPP مع مفاعلات سريعة.

تحت تأثير النيوترونات الحرارية ، فقط نظائر اليورانيوم -235 هي القادرة على الانشطار ، والتي يبلغ محتواها في اليورانيوم الطبيعي 0.7٪ فقط ، أما النسبة المتبقية 99.3٪ فهي نظائر اليورانيوم -238. تحت تأثير تدفق النيوترونات لمستوى طاقة أعلى (نيوترونات سريعة) من اليورانيوم 238 ، يتم تشكيل الوقود النووي الاصطناعي البلوتونيوم 239 ، والذي يستخدم في مفاعلات النيوترونات السريعة. الغالبية العظمى من مفاعلات الطاقة العاملة حاليًا هي من النوع الأول.

يظهر الشكل التخطيطي لمفاعل الطاقة النووية المستخدم في مخطط NPP ثنائي الدائرة. 2.10.

يتكون المفاعل النووي من قلب وعاكس ونظام تبريد ونظام تحكم وتنظيم ومراقبة ووعاء وحماية بيولوجية.

قلب المفاعل هو المنطقة التي يتم فيها الحفاظ على تفاعل سلسلة الانشطار. وتتكون من مادة انشطارية ومهدئ وعاكس نيوتروني لسائل التبريد وقضبان التحكم والمواد الهيكلية. العناصر الرئيسية في قلب المفاعل ، التي توفر إطلاقًا للطاقة والتفاعل الذاتي ، هي المواد الانشطارية والمعدلات. المنطقة النشطة بعيدة عن الأجهزة الخارجية وعمل الأفراد بمنطقة الحماية.

أعلاه ، يتم اعتبار وحدة CCGT من النوع الأبسط والأكثر شيوعًا - الاستخدام. ومع ذلك ، فإن تنوع PSU كبير جدًا بحيث لا توجد طريقة للنظر فيها بالكامل. لذلك ، سننظر أدناه في الأنواع الرئيسية لوحدات CCGT التي تهمنا سواء من الناحية الأساسية أو من الناحية العملية. في الوقت نفسه ، سنحاول تصنيفها ، والتي ، مثل أي تصنيف ، ستكون مشروطة.

بالتعيين ، تنقسم وحدات CCGT إلى محطات تكثيف وتدفئة. الأول يولد الكهرباء فقط ، والثاني يعمل أيضًا على تسخين المياه في السخانات المتصلة بالتوربينات البخارية.

من خلال عدد الهيئات العاملة المستخدمة في CCGT ، يتم تقسيمها إلى ثنائي و monar. في المحطات الثنائية ، يتم فصل الهيئات العاملة لدورة التوربينات الغازية (منتجات احتراق الهواء والوقود) ومحطة التوربينات البخارية (الماء والبخار). في محطات monar ، يكون سائل العمل في التوربين عبارة عن مزيج من منتجات الاحتراق وبخار الماء.

مخطط مونار CCGTهو مبين في الشكل. 9.4 يتم توجيه غازات العادم الخاصة بوحدة GTU إلى غلاية تسخين النفايات ، والتي يتم تزويدها بالمياه بواسطة مضخة تغذية. 5 ... يدخل البخار الناتج من المخرج إلى غرفة الاحتراق 2 ، يمزج مع نواتج الاحتراق ويتم إرسال الخليط المتجانس الناتج إلى الغاز (بشكل صحيح ، إلى توربين الغاز البخاري 3 ... معنى ذلك واضح: جزء من الهواء يأتي من ضاغط الهواء ويعمل على تقليل درجة حرارة غازات العمل إلى القوة المسموح بها لأجزاء التوربين الغازي يتم استبداله بالبخار ، لزيادة ضغط التغذية. المضخة في حالة الماء تستهلك طاقة أقل من زيادة ضغط الهواء في الضاغط ... في الوقت نفسه ، نظرًا لأن خليط الغاز والبخار يترك غلاية الحرارة المفقودة في شكل بخار ، فإن حرارة تكثيف بخار الماء التي يتلقاها في الغلاية وتشكل كمية كبيرة تذهب إلى المدخنة.

الصعوبة التقنية لتنظيم تكثيف البخار من خليط البخار والغاز والحاجة المصاحبة للتشغيل المستمر لمحطة معالجة المياه القوية هي العيب الرئيسي في CCGT من النوع الأحادي.

أرز. 9.4 رسم تخطيطي لمونار CCGT

في الخارج ، تم تسمية التركيب المونار الموصوف بـ STIG (من التوربينات الغازية المسببة للبخار). تم بناؤها بشكل أساسي بواسطة شركة جنرال إلكتريك بالاشتراك مع وحدة توربينات غازية منخفضة الطاقة نسبيًا. طاولة يوضح الشكل 9.1 بيانات من شركة جنرال إلكتريك ، توضح الزيادة في قوة وكفاءة المحركات عند استخدام الحقن بالبخار.

الجدول 9.1

تغيير في القوة والكفاءة عند إدخال البخار في غرفة الاحتراق في مونار CCGT

يمكن ملاحظة أنه مع الحقن بالبخار ، تزداد القوة والكفاءة.

لم تؤد العيوب المذكورة أعلاه إلى انتشار استخدام وحدات التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة الأحادية ، على الأقل لغرض توليد الكهرباء في محطات الطاقة الحرارية القوية.

في محطة التوربينات الجنوبية (نيكولاييف ، أوكرانيا) تم بناء عرض توضيحي فردي CCGT بسعة 16 ميجاوات.

تنتمي معظم وحدات CCGT إلى وحدة CCGT من النوع الثنائي. يمكن تقسيم وحدات CCGT الثنائية الحالية إلى خمسة أنواع:

استخدام CCGT... في هذه الوحدات ، يتم استخدام حرارة غازات العادم لوحدة GTU في غلايات تسخين النفايات للحصول على بخار عالي المعلمات المستخدم في دورة التوربينات البخارية. تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام وحدات CCGT مقارنة بوحدات STU في الكفاءة العالية (في السنوات القادمة ستتجاوز كفاءتها 60٪) ، واستثمارات رأسمالية أقل بشكل ملحوظ ، وحاجة أقل لمياه التبريد ، وانبعاثات ضارة منخفضة ، وقدرة عالية على المناورة. كما هو موضح أعلاه ، يتطلب استخدام توربينات الغاز ذات درجة الحرارة العالية اقتصادية للغاية مع درجات حرارة غاز المداخن العالية لتوليد بخار عالي الأداء لوحدة التوربينات البخارية (STP). لا تزال وحدات GTU الحديثة التي تلبي هذه المتطلبات تعمل إما بالغاز الطبيعي أو على درجات خفيفة من الوقود السائل.

وحدة CCGT مع تصريف غازات عادم GTU في غلاية كهربائية.غالبًا ما يتم استدعاء مثل CCGTs لفترة وجيزة "قمامة"، أو CCGT مع مولد بخار منخفض الضغط(الشكل 9.5).

أرز. 9.5 مخطط التفريغ CCGT

في نفوسهم ، يتم توجيه حرارة غازات العادم لوحدة GTU ، التي تحتوي على كمية كافية من الأكسجين ، إلى غلاية الطاقة ، لتحل محل الهواء الذي توفره مراوح نفخ الغلاية من الغلاف الجوي. هذا يلغي الحاجة إلى سخان الهواء للغلاية ، لأن غازات العادم لوحدة التوربينات الغازية لها درجة حرارة عالية. الميزة الرئيسية لنظام النفايات هي إمكانية استخدام وقود صلب منخفض التكلفة لتوليد الطاقة في دورة التوربينات البخارية.

في وحدة CCGT للنفايات ، يتم توجيه الوقود ليس فقط إلى غرفة الاحتراق في GTU ، ولكن أيضًا إلى غلاية الطاقة (الشكل 9.5) ، ويعمل GTU على الوقود الخفيف (الغاز أو وقود الديزل) ، ومرجل الطاقة يعمل على أي وقود. هناك نوعان من الدورات الديناميكية الحرارية في وحدة CCGT النفايات. يتم تحويل الحرارة التي دخلت غرفة الاحتراق في GTU مع الوقود إلى كهرباء بنفس الطريقة كما في استخدام CCGT ، أي بكفاءة تبلغ 50٪ ، والحرارة المزودة إلى غلاية الطاقة هي نفسها كما في دورة التوربينات البخارية التقليدية ، أي بكفاءة 40٪. ومع ذلك ، فإن نسبة الأكسجين العالية بما فيه الكفاية في غازات العادم في GTU ، وكذلك الحاجة إلى وجود نسبة هواء زائدة صغيرة خلف غلاية الطاقة ، تؤدي إلى حقيقة أن حصة طاقة دورة التوربينات البخارية تبلغ حوالي 2 / 3 ، وحصة قوة GTU هي 1/3 (على عكس استخدام CCGT ، حيث يتم عكس هذه العلاقة). لذلك ، فإن كفاءة وحدة التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة للنفايات تقارب

أولئك. أقل بكثير من استخدام CCGT. تقريبًا ، يمكن اعتبار أنه ، بالمقارنة مع دورة التوربينات البخارية التقليدية ، فإن الاقتصاد في استهلاك الوقود عند استخدام وحدة CCGT النفايات هو ما يقرب من نصف الاقتصاد في استهلاك الوقود في وحدة إعادة التدوير CCGT.

بالإضافة إلى ذلك ، تبين أن مخطط وحدة التفريغ CCGT معقد للغاية ، لأنه من الضروري ضمان التشغيل المستقل لجزء التوربينات البخارية (في حالة تعطل وحدة GTU) ، وبما أنه لا يوجد سخان هواء في المرجل (بعد كل شيء ، تدخل الغازات الساخنة من GTU إلى غلاية الطاقة أثناء تشغيل وحدة CCGT) ، من الضروري تركيب سخانات خاصة تقوم بتسخين الهواء قبل إدخاله في غلاية الطاقة.

الأدب الرئيسي:

الملخص الخاص بك ؛

أساسيات الطاقة الحديثة: دورة محاضرات لمديري شركات الطاقة. في جزئين. / تحت التحرير العام للعضو المراسل RAS إي. أميتيستوفا.ردمك 5-7046-0889-2. الجزء 1. هندسة الطاقة الحرارية الحديثة / Trukhny A.D.، Makarov A.A.، Klimenko V.V. - م: دار النشر MEI ، 2002. - 368 ص ، إلينوي. ISBN 5-7046-0890-6 (الجزء 1). الجزء 2. صناعة الطاقة الكهربائية الحديثة / إد. أساتذة أ. بورمان وف. سترويفا. - م: دار النشر MEI ، 2003. - 454 صفحة ، إلينوي. ISBN 5-7046-0923-6 (الجزء 2)

تسمى محطات الطاقة ذات الدورة المركبة محطات توليد الطاقة حيث يتم استخدام حرارة غازات العادم لوحدة التوربينات الغازية بشكل مباشر أو غير مباشر لتوليد الكهرباء في دورة التوربينات البخارية. وهي تختلف عن الطاقة البخارية ووحدات التوربينات الغازية في كفاءتها المتزايدة.

رسم تخطيطي لمحطة الدورة المركبة (من محاضرة فومينا).

جي تي اي جي ستيم

ضاغط غلاية حرارة النفايات K

اي جي اير

تغذية المياه

كانساس - غرفة الاحتراق

GT - توربينات الغاز

ك- تكثيف التوربينات البخارية

EG - مولد كهربائي

تتكون محطة الدورة المركبة من وحدتين منفصلتين: الطاقة البخارية والتوربينات الغازية.

في محطة التوربينات الغازية ، يتم تدوير التوربين بواسطة المنتجات الغازية لاحتراق الوقود. يمكن أن يكون الوقود عبارة عن غاز طبيعي ومنتجات نفطية (زيت الوقود ووقود الديزل). يقع المولد الأول على نفس العمود مع التوربين ، والذي يولد تيارًا كهربائيًا بسبب دوران الدوار. بالمرور عبر التوربين الغازي ، تمنحه نواتج الاحتراق جزءًا فقط من طاقتها وعند مخرج التوربينات الغازية لا يزال لديهم درجة حرارة عالية. تدخل منتجات الاحتراق من خروج التوربينات الغازية إلى محطة توليد الطاقة البخارية ، إلى غلاية حرارة النفايات ، حيث يتم تسخين الماء وبخار الماء الناتج. درجة حرارة منتجات الاحتراق كافية لإحضار البخار إلى الحالة المطلوبة للاستخدام في التوربينات البخارية (تبلغ درجة حرارة غازات المداخن حوالي 500 درجة مئوية ، مما يجعل من الممكن الحصول على بخار شديد السخونة عند ضغط حوالي 100 ضغط جوي ). يعمل التوربينات البخارية على تشغيل المولد الثاني.

آفاق تطوير PSU (من الكتاب المدرسي Ametistov).

1. محطة الدورة المركبة هي المحرك الأكثر اقتصادا في توليد الكهرباء. يمكن لوحدة CCGT أحادية الدائرة مع GTU بدرجة حرارة أولية تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية أن تتمتع بكفاءة مطلقة تبلغ حوالي 42٪ ، وهو ما يمثل 63٪ من الكفاءة النظرية لوحدة CCGT. كفاءة وحدة CCGT ثلاثية الدوائر مع إعادة تسخين البخار ، حيث تكون درجة حرارة الغاز أمام التوربينات الغازية عند مستوى 1450 درجة مئوية ، تصل بالفعل اليوم إلى 60٪ ، وهو ما يمثل 82٪ من المستوى الممكن نظريًا. ليس هناك شك في أنه يمكن زيادة الكفاءة أكثر.

2. محطة الدورة المركبة هي المحرك الأكثر صداقة للبيئة. هذا يرجع في المقام الأول إلى الكفاءة العالية - فبعد كل شيء ، تنبعث كل الحرارة الموجودة في الوقود ، والتي لا يمكن تحويلها إلى كهرباء ، في البيئة ويحدث تلوثها الحراري. لذلك ، فإن الانخفاض في الانبعاثات الحرارية من وحدة CCGT مقارنة بوحدة تعمل بالبخار سيكون بالضبط إلى الحد الذي يكون فيه استهلاك الوقود لتوليد الكهرباء أقل.

3. التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة هي محرك ذو قدرة عالية على المناورة ، حيث يمكن فقط مقارنة التوربينات الغازية المستقلة في القدرة على المناورة.

4. مع نفس قدرة الطاقة البخارية ومحطات توليد الطاقة التوربينية الغازية ذات الدورة المركبة ، فإن استهلاك مياه التبريد CCGT أقل بثلاث مرات تقريبًا.

5. تتميز وحدة CCGT بتكلفة معتدلة لكل وحدة سعة ، والتي ترتبط بحجم أصغر من جزء البناء ، مع عدم وجود غلاية طاقة معقدة ، ومدخنة باهظة الثمن ، ونظام تسخين مياه تغذية متجدد ، واستخدام أبسط توربينات بخارية ونظام إمداد مياه تقني.

6. وحدات CCGT لها دورة بناء أقصر بكثير. يمكن إدخال وحدات CCGT ، وخاصة الوحدات أحادية المحور ، على مراحل. هذا يبسط مشكلة الاستثمار.

محطات الدورة المركبة ليس لها أي عيوب من الناحية العملية ؛ بدلاً من ذلك ، ينبغي للمرء أن يتحدث عن قيود ومتطلبات معينة للمعدات والوقود. تتطلب المصانع المعنية استخدام الغاز الطبيعي. بالنسبة لروسيا ، حيث تتجاوز حصة الغاز غير المكلف نسبيًا المستخدمة في الطاقة 60٪ ويستخدم نصفه لأسباب بيئية في محطات الطاقة الحرارية ، فهناك كل الاحتمالات لبناء محرك توربيني توربيني توربيني.

كل هذا يشير إلى أن بناء وحدة CCGT هو اتجاه سائد في هندسة الطاقة والحرارة الحديثة.

كفاءة استخدام وحدة CCGT من النوع:

ηCCPU = ηGTU + (1- ηGTU) * ηKU * ηPTU

PTU - وحدة التوربينات البخارية

KU - غلاية حرارة النفايات

بشكل عام كفاءة وحدة التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة:

هنا - Qgtu هي كمية الحرارة التي يتم توفيرها لسائل العمل في GTU ؛

QSU - كمية الحرارة التي يتم توفيرها لوسط البخار في الغلاية.

1. الرسوم البيانية الحرارية الأساسية لتزويد البخار والحرارة من CHPP. معامل تدفئة المنطقة α CHP. طرق تغطية ذروة الحمل الحراري في محطات CHP ،

CHP (وحدة تدفئة وتوليد مشتركة)- مصممة للتزويد المركزي بالحرارة والكهرباء للمستهلكين. اختلافهم عن IES هو أنهم يستخدمون حرارة البخار المستهلك في التوربينات لتلبية احتياجات الإنتاج والتدفئة والتهوية وإمدادات المياه الساخنة. نتيجة لهذا المزيج من توليد الكهرباء والحرارة ، يتم تحقيق وفورات كبيرة في الوقود مقارنة بإمدادات الطاقة المنفصلة (توليد الكهرباء في IES والطاقة الحرارية في بيوت الغلايات المحلية). بفضل طريقة الإنتاج المشترك هذه ، تحقق CHPP كفاءة عالية إلى حد ما ، تصل إلى 70 ٪. لذلك ، تنتشر محطات CHP على نطاق واسع في المناطق والمدن ذات الاستهلاك العالي للحرارة. السعة القصوى لـ CHPP أقل من سعة IES.

محطات CHP مرتبطة بالمستهلكين ، لأن يبلغ نصف قطر انتقال الحرارة (بخار ، ماء ساخن) حوالي 15 كم. تقوم محطات الطاقة الحرارية في الضواحي بنقل الماء الساخن عند درجة حرارة أولية أعلى على مسافة تصل إلى 30 كم. يمكن نقل البخار للاحتياجات الصناعية بضغط من 0.8-1.6 ميجا باسكال على مسافة لا تزيد عن 2-3 كم. بمتوسط كثافة حمل حراري ، لا تتجاوز طاقة CHPP عادة 300-500 ميجاوات. فقط في المدن الكبيرة مثل موسكو أو سانت بطرسبرغ ذات الكثافة العالية للحمل الحراري ، يكون من المنطقي بناء مصانع بسعة تصل إلى 1000-1500 ميجاوات.

يتم اختيار قوة محطة CHP ونوع مولد التوربينات وفقًا لاحتياجات الحرارة ومعلمات البخار المستخدم في عمليات الإنتاج والتدفئة. أكثر التوربينات استخدامًا هي ذات واحد أو اثنين من عمليات الاستخراج البخارية والمكثفات التي يتم التحكم فيها (انظر الشكل). تسمح لك عمليات الاستخراج المنظمة بتنظيم إنتاج الحرارة والكهرباء.

يتم تحديد نظام CHPP - اليومي والموسمي - بشكل أساسي من خلال استهلاك الحرارة. تعمل المحطة بشكل اقتصادي أكثر إذا كانت سعتها الكهربائية تتوافق مع ناتج الحرارة. في نفس الوقت ، يتم توفير الحد الأدنى من البخار للمكثفات. في فصل الشتاء ، عندما يكون الطلب على الحرارة في ذروته ، عند درجة حرارة الهواء المحسوبة خلال ساعات عمل المؤسسات الصناعية ، يكون حمل مولدات CHPP قريبًا من الحمل الاسمي. خلال الفترات التي يكون فيها استهلاك الحرارة منخفضًا ، على سبيل المثال في الصيف ، وكذلك في الشتاء عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من تلك المحسوبة وفي الليل ، تنخفض الطاقة الكهربائية لـ CHP ، المقابلة لاستهلاك الحرارة. إذا احتاج نظام الطاقة إلى طاقة كهربائية ، يجب أن تتحول محطة CHP إلى الوضع المختلط ، حيث يتم زيادة إمداد البخار إلى جزء الضغط المنخفض من التوربينات وإلى المكثفات. في الوقت نفسه ، يتم تقليل كفاءة محطة الطاقة.

الحد الأقصى لتوليد الكهرباء عن طريق محطات التوليد المشترك "مع استهلاك الحرارة" ممكن فقط عند العمل مع IES و HPPs القوية ، والتي تأخذ جزءًا كبيرًا من الحمل خلال الساعات التي يتم فيها تقليل استهلاك الحرارة.

التحليل المقارن لطرق تنظيم الحمل الحراري.

تنظيم الجودة.

ميزة: نظام هيدروليكي مستقر لشبكات التدفئة.

سلبيات:

■ انخفاض موثوقية مصادر الطاقة الحرارية القصوى ؛

■ الحاجة إلى استخدام طرق باهظة الثمن لمعالجة مياه المكياج لنظام التدفئة في درجات حرارة عالية من المبرد ؛

■ جدول درجات حرارة متزايدة للتعويض عن سحب الماء من إمداد الماء الساخن وما يصاحبه من انخفاض في توليد الكهرباء على أساس استهلاك الحرارة ؛

■ تأخر كبير في النقل (القصور الذاتي الحراري) في تنظيم الحمل الحراري لنظام الإمداد الحراري ؛

■ كثافة عالية لتآكل خطوط الأنابيب بسبب تشغيل نظام الإمداد الحراري لمعظم فترة التسخين مع درجات حرارة سائل التبريد من 60-85 درجة مئوية ؛

■ التقلبات في درجة حرارة الهواء الداخلي بسبب تأثير حمولة المياه الساخنة على تشغيل أنظمة التدفئة والنسبة المختلفة من DHW وأحمال التدفئة لدى المشتركين ؛

■ انخفاض في جودة الإمداد الحراري عند تنظيم درجة حرارة الناقل الحراري عند متوسط درجة حرارة الهواء الخارجي لعدة ساعات ، مما يؤدي إلى تقلبات في درجة حرارة الهواء الداخلي ؛

■ عند درجة حرارة متغيرة لمياه الإمداد ، يكون تشغيل وصلات التمدد معقدًا بشكل كبير.

وحدة CCGT مصممة للتحويل المتزامن لطاقة جهازي عمل من البخار والغاز إلى طاقة ميكانيكية. [GOST 26691 85] محطة بخار الغاز جهاز يتضمن الإشعاع وأسطح التسخين بالحمل الحراري ، ... ...

مصنع الدورة المركبة- جهاز يتضمن الإشعاع وأسطح التسخين بالحمل الحراري التي تولد البخار وتسخن بشدة لتشغيل التوربينات البخارية عن طريق حرق الوقود الأحفوري والاستفادة من حرارة منتجات الاحتراق المستخدمة في التوربينات الغازية في ... ... المصطلحات الرسمية

مصنع الدورة المركبة- GTU 15. محطة الغاز ذات الدورة المركبة تركيب مصمم للتحويل المتزامن لطاقة جهازي عمل من البخار والغاز إلى طاقة ميكانيكية المصدر: GOST 26691 85: هندسة الطاقة الحرارية. المصطلحات والتعريفات الوثيقة الأصلية 3.13 البخار ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية

تغويز الدورة المركبة للكتلة الحيوية- (اعتمادًا على تقنية التغويز المستخدمة ، تصل الكفاءة إلى 36 45٪) [AS Goldberg. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة في محطة الدورة المركبة المتكاملة للتغويز المتكامل للكتلة الحيوية EN ... دليل المترجم الفني

تغويز الدورة المركبة للفحم- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة في محطة الدورة المركبة لتغويز EN العام ... دليل المترجم الفني

وحدة تغويز الدورة المركبة (CCGT-VGU)- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام محطة طاقة تغويز الفحم EN محطة الطاقة المتكاملة لتغويز الفحم ... دليل المترجم الفني

تغويز الدورة المركبة للفحم على الهواء- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام محطة الدورة المركبة المتكاملة لتغويز الفحم المنفوخ بالهواء EN ... دليل المترجم الفني

وحدة تغويز الدورة المركبة مع غاز الأكسجين- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام محطة الدورة المركبة المتكاملة لتغويز الفحم المنفوخ بالأكسجين EN ... دليل المترجم الفني

توربينات الغاز ذات الدورة المركبة مع احتراق الوقود- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة بشكل عام مصنع الدورة المركبة EN مع إطلاق تكميلي ... دليل المترجم الفني

توربينات الغاز ذات الدورة المركبة مع احتراق الوقود الإضافي- - [أ.س. غولدبرغ. قاموس الطاقة الإنجليزي الروسي. 2006] موضوعات الطاقة في محطة الطاقة المركبة التكميلية التي تعمل بالطاقة التكميلية EN ... دليل المترجم الفني

بخار غازتسمى محطات الطاقة (جامعة الأمير سلطان)، حيث يتم استخدام حرارة غازات العادم لوحدة GTU بشكل مباشر أو غير مباشر لتوليد الكهرباء في دورة التوربينات البخارية.

في التين. يوضح الشكل 4.10 مخططًا تخطيطيًا لأبسط محطة ذات دورة مركبة ، ما يسمى بنوع الاستخدام. يتم تغذية غازات العادم من التوربينات الغازية النفايات المرجل الحرارة- مبادل حراري ذو تدفق معاكس ، حيث يتم الحصول على بخار ذو معايير عالية بسبب حرارة الغازات الساخنة ، ويتم توجيهه إلى التوربينات البخارية.

الشكل 4.10. رسم تخطيطي لأبسط مصنع الدورة المركبة

غلاية حرارة النفايات عبارة عن عمود مستطيل، حيث توجد أسطح تسخين تتكون من أنابيب ذات زعانف ، يتم بداخلها تزويد سائل العمل لوحدة التوربينات البخارية (الماء أو البخار). في أبسط الحالات ، تتكون أسطح تسخين غلاية الحرارة المفقودة من ثلاثة عناصر: المقتصد 3 ، والمبخر 2 ، والسخان الفائق 1. العنصر المركزي هو المبخرتتكون من أسطوانة 4 (أسطوانة طويلة نصف مملوءة بالماء) ، وعدة أنابيب سفلية 7 وأنابيب عمودية مثبتة بإحكام للمبخر الفعلي 8. المبخر يعمل على مبدأ الحمل الحراري الطبيعي... تقع أنابيب المبخر في منطقة درجة حرارة أعلى من أنابيب الغطس. لذلك ، في داخلها ، يسخن الماء ، ويتبخر جزئيًا ، وبالتالي يصبح أخف وزناً ويرتفع إلى الأسطوانة. تمتلئ المساحة الشاغرة بالمياه الباردة عبر الأنابيب السفلية من الأسطوانة. يتم جمع البخار المشبع في الجزء العلوي من الأسطوانة وإرساله إلى أنابيب السخان الفائق 1. يتم تعويض استهلاك البخار من الأسطوانة 4 عن طريق إمداد المياه من الموفر 3. في هذه الحالة ، الماء الوارد ، قبل أن يتم تبخرت بالكامل ، سوف تمر عبر أنابيب المبخر عدة مرات. لذلك ، يتم استدعاء غلاية حرارة النفايات الموصوفة مرجل تداول طبيعي.

يقوم الموفر بتسخين مياه التغذية الواردة إلى درجة الغليان تقريبًا... من الأسطوانة ، يدخل البخار الجاف المشبع في السخان الفائق ، حيث يتم تسخينه فوق درجة حرارة التشبع. تلقى بخار شديد الحرارة ر 0 دائمًا ، بالطبع ، أقل من درجة حرارة الغازات ف جقادمة من توربينات غازية (عادة عند 25 - 30 درجة مئوية).

أسفل مخطط غلاية حرارة النفايات في الشكل. يوضح الشكل 4.10 التغير في درجات حرارة الغازات والسائل العامل عندما تتحرك باتجاه بعضها البعض. تنخفض درجة حرارة الغاز بسلاسة من القيمة q G عند المدخل إلى القيمة q y لدرجة حرارة غاز المداخن.التحرك نحو تزيد مياه التغذية من درجة حرارتها في المقتصد إلى نقطة الغليان(نقطة أ). عند درجة الحرارة هذه (على وشك الغليان) ، يدخل الماء إلى المبخر. يتبخر الماء. في الوقت نفسه ، لا تتغير درجة حرارته (العملية أ - ب). في هذه النقطة بيكون سائل العمل على شكل بخار جاف مشبع. علاوة على ذلك ، في التسخين الفائق ، يسخن إلى القيمة ر 0 .

يتم توجيه البخار المتولد عند مخرج السخان الفائق إلى التوربينات البخارية ، حيث يتمدد ويؤدي العمل. من التوربينات ، يدخل بخار العادم المكثف ويتكثف بمساعدة مضخة تغذية 6 زيادة ضغط مياه التغذية يتم إرجاعها إلى غلاية حرارة النفايات.

وبالتالي ، فإن الاختلاف الأساسي بين محطة توليد الطاقة البخارية (PSU) لوحدة CCGT من PSU التقليدي لـ TPP هو فقط في حقيقة أن الوقود في غلاية الحرارة المهدرة لا يتم حرقه ، والحرارة المطلوبة لتشغيل تؤخذ وحدة CCGT CCGT من غازات العادم في GTU. يظهر الشكل العام لمرجل تسخين النفايات في الشكل 4.11.

الشكل 4.11. منظر عام لمرجل حرارة النفايات

يظهر في الشكل. الشكل 4.12 ، والذي يُظهر محطة طاقة حرارية بثلاث وحدات طاقة. تتكون كل وحدة طاقة من توربينين غازيين متجاورين 4 اكتب شركة V94.2 سيمنز، يرسل كل منها غازات العادم ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى غلاية حرارة النفايات الخاصة بها 8 ... يتم إرسال البخار الناتج عن هذه الغلايات إلى توربين بخاري واحد 10 بمولد كهربائي 9 ومكثف موجود في غرفة التكثيف تحت التوربين. تبلغ سعة كل وحدة طاقة إجمالية 450 ميجاوات (تبلغ سعة كل وحدة GTU وتوربين بخاري حوالي 150 ميجاوات). بين الناشر المخرج 5 ومرجل حرارة النفايات 8 المثبتة تجاوز (تجاوز) مدخنة 12وبوابة مانعة لتسرب الغاز 6 .

الشكل 4.12. محطة توليد الكهرباء مع CCGT

المزايا الرئيسية لـ CCGT.

1. تعتبر محطة الدورة المركبة حاليًا المحرك الأكثر اقتصادا لتوليد الكهرباء.

2. محطة الدورة المركبة هي المحرك الأكثر صداقة للبيئة. بادئ ذي بدء ، يرجع ذلك إلى الكفاءة العالية - فبعد كل شيء ، تنبعث كل الحرارة الموجودة في الوقود ، والتي لا يمكن تحويلها إلى كهرباء ، في البيئة ويحدث تلوثها الحراري. لذلك ، فإن الانخفاض في الانبعاثات الحرارية من وحدة CCGT مقارنة بوحدة تعمل بالبخار يتوافق تقريبًا مع انخفاض في استهلاك الوقود لتوليد الكهرباء.

3. التوربينات الغازية ذات الدورة المركبة هي محرك ذو قدرة عالية على المناورة ، حيث يمكن فقط مقارنة التوربينات الغازية المستقلة في القدرة على المناورة. يتم ضمان القدرة العالية المحتملة على المناورة لـ STU من خلال وجود GTU في مخططها ، حيث يحدث تغيير الحمل في غضون بضع دقائق.

4. مع نفس قدرة الطاقة البخارية ومحطات توليد الطاقة التوربينية الغازية ذات الدورة المركبة ، فإن استهلاك مياه التبريد CCGT أقل بثلاث مرات تقريبًا. يتم تحديد ذلك من خلال حقيقة أن سعة قسم الطاقة البخارية لوحدة CCGT هي 1/3 من السعة الإجمالية ، ولا تتطلب وحدة GTU عمليًا مياه التبريد.

5. تتميز وحدة CCGT بتكلفة أقل لوحدة السعة المركبة ، والتي ترتبط بحجم أصغر لجزء البناء ، وغياب غلاية طاقة معقدة ، ومدخنة باهظة الثمن ، ونظام تسخين مياه تغذية متجدد ، واستخدام أبسط توربينات بخارية ونظام إمداد مياه للخدمة.

استنتاج

العيب الرئيسي لجميع محطات الطاقة الحرارية هو أن جميع أنواع الوقود المستخدم هي موارد طبيعية لا يمكن الاستغناء عنها والتي تنفد تدريجياً. بالإضافة إلى ذلك ، تستهلك TPPs كمية كبيرة من الوقود (كل يوم واحد TPP بسعة 2000 ميغاواط يحرق قطارين من الفحم يوميًا) وهي أكثر مصادر الكهرباء "قذرة" بيئيًا ، خاصةً إذا كانت تعمل على نسبة عالية من الكبريت الوقود. هذا هو السبب في الوقت الحاضر ، إلى جانب استخدام محطات الطاقة النووية والهيدروليكية ، يتم تطوير محطات الطاقة باستخدام مصادر الطاقة المتجددة أو غيرها من مصادر الطاقة البديلة. ومع ذلك ، على الرغم من كل شيء ، تعد TPPs المنتجين الرئيسيين للكهرباء في معظم دول العالم وستظل كذلك لمدة 50 عامًا على الأقل.

أسئلة تحكم المحاضرة 4

1. مخطط حراري لـ CHPP - 3 نقاط.

2. العملية التكنولوجية لإنتاج الكهرباء في نقاط الشراكة - 3 نقاط.

3. تخطيط محطات الطاقة الحرارية الحديثة - 3 نقاط.

4. ميزات GTU. رسم تخطيطي هيكلي لـ GTU. كفاءة GTU - 3 نقاط.

5. رسم بياني حراري لـ GTU - 3 نقاط.

6. ميزات CCGT. مخطط كتلة PGUU. كفاءة وحدة CCGT هي 3 نقاط.

7. الرسم التخطيطي الحراري لوحدة CCGT - 3 نقاط.

المحاضرة 5

محطات الطاقة النووية. الوقود لمحطة الطاقة النووية. مبدأ تشغيل المفاعل النووي. إنتاج الكهرباء في NPP باستخدام المفاعلات الحرارية. مفاعلات نيوترون سريعة. مزايا وعيوب NPP الحديثة

مفاهيم أساسية

محطة طاقة نووية(NPP) هي محطة لتوليد الطاقة ، توليد الطاقة الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الحرارية المنبعثة في مفاعل (مفاعلات) نووية نتيجة لتفاعل متسلسل محكوم لانشطار (انقسام) نوى اليورانيوم الذرية.يتمثل الاختلاف الأساسي بين محطة الطاقة النووية ومحطة الطاقة الحرارية في أنه بدلاً من مولد البخار ، يتم استخدام مفاعل نووي - جهاز يتم فيه إجراء تفاعل نووي متسلسل متحكم فيه ، مصحوبًا بإطلاق طاقة.

اكتشف الفيزيائي الفرنسي الخصائص المشعة لليورانيوم لأول مرة أنطوان بيكريلفي عام 1896. عالم فيزياء إنجليزي إرنست رذرفوردنفذ لأول مرة تفاعلًا نوويًا اصطناعيًا تحت تأثير الجسيمات في عام 1919. علماء الفيزياء الألمان أوتو هانو فريتز ستراسمانافتتح في عام 1938 , أن انشطار نوى اليورانيوم الثقيل في القصف النيوتروني يرافقه الافراج عن الطاقة.أصبح الاستخدام الحقيقي لهذه الطاقة مسألة وقت.

تم بناء أول مفاعل نووي في ديسمبر 1942 في الولايات المتحدة الأمريكيةمجموعة من الفيزيائيين من جامعة شيكاغو تحت قيادة فيزيائي ايطالي إنريكو فيرمي... لأول مرة ، تم تحقيق تفاعل انشطاري مستمر لنواة اليورانيوم. المفاعل النووي ، المسمى SR-1 ، يتألف من كتل من الجرافيت ، كان بينها كرات من اليورانيوم الطبيعي وثاني أكسيده. النيوترونات السريعة من الانشطار النووي 235 يو، تم إبطائها بواسطة الجرافيت إلى طاقات حرارية ، ثم تسبب في انشطار نووي جديد. المفاعلات التي يحدث فيها الجزء الأكبر من الانشطار تحت تأثير النيوترونات الحرارية تسمى المفاعلات النيوترونية الحرارية (البطيئة). في مثل هذه المفاعلات يوجد وسيط أكثر بكثير من اليورانيوم.

في أوروبا ، تم تصنيع أول مفاعل نووي F-1 وإطلاقه في ديسمبر 1946 في موسكومجموعة من الفيزيائيين والمهندسين يرأسهم اكاديمي إيغور فاسيليفيتش كورتشاتوف... تم تجميع مفاعل F-1 من كتل الجرافيت وكان له شكل كرة بقطر حوالي 7.5 متر.تم وضع قضبان اليورانيوم في الجزء المركزي من الكرة بقطر 6 أمتار في فتحات كتل الجرافيت. لم يكن مفاعل F-1 ، مثل المفاعل SR-1 ، مزودًا بنظام تبريد ، لذلك كان يعمل بمستويات طاقة منخفضة: من الكسور إلى وحدات واط.

كانت نتائج البحث في مفاعل F-1 بمثابة أساس لمشاريع المفاعلات الصناعية. في عام 1948 ، تحت قيادة IV Kurchatov ، بدأ العمل على التطبيق العملي للطاقة الذرية لتوليد الكهرباء.

تم إطلاق أول محطة للطاقة النووية الصناعية في العالم بقدرة 5 ميجاوات في 27 يونيو 1954 في أوبنينسك ، منطقة كالوغا... في عام 1958 ، تم تشغيل المرحلة الأولى من محطة الطاقة النووية في سيبيريا بسعة 100 ميجاوات (قدرة التصميم الكاملة 600 ميجاوات). في نفس العام ، بدأ بناء محطة بيلويارسك للطاقة النووية الصناعية ، وفي أبريل 1964 ، قدم مولد المرحلة الأولى الكهرباء للمستهلكين. في سبتمبر 1964 ، تم إطلاق الوحدة 1 من Novovoronezh NPP بسعة 210 ميجاوات. تم إطلاق الوحدة الثانية بقدرة 350 ميغاواط في ديسمبر 1969. في عام 1973 ، تم إطلاق Leningrad NPP.

في المملكة المتحدة ، تم تشغيل أول محطة للطاقة النووية الصناعية بسعة 46 ميجاوات في عام 1956 في كالدر هول. بعد عام ، تم تشغيل محطة طاقة نووية بقدرة 60 ميجاوات في Shippingport (الولايات المتحدة الأمريكية).

قادة العالم في إنتاج الطاقة النووية هم: الولايات المتحدة الأمريكية (788.6 مليار كيلوواط ساعة / سنة) ، فرنسا (426.8 مليار كيلوواط ساعة / سنة) ، اليابان (273.8 مليار كيلوواط / ساعة / سنة) ، ألمانيا (158.4 مليار كيلوواط / ساعة / سنة)) وروسيا (154.7 مليار كيلوواط / ساعة / سنة).في بداية عام 2004 ، كان هناك 441 مفاعلا للطاقة النووية تعمل في العالم ، يوفر TVEL OJSC الروسي الوقود لـ 75 منهم.

أكبر محطة للطاقة النووية في أوروبا - محطة الطاقة النووية زابوروجي في إنرجودار (أوكرانيا) - 6 مفاعلات نووية بسعة إجمالية 6 جيجاوات. أكبر محطة للطاقة النووية في العالم - Kashiwazaki-Kariva (اليابان) - خمسة مفاعلات نووية تغلي ( بور) ومفاعلين نوويين متقدمين بالغليان ( ABWR) تبلغ سعتها الإجمالية 8.2 جيجاواط.

في الوقت الحاضر ، هناك محطات طاقة نووية تعمل في روسيا: بالاكوفسكايا ، بيلويارسكايا ، بيليبينسكايا ، روستوفسكايا ، كالينينسكايا ، كولا ، كورسكايا ، لينينغرادسكايا ، نوفوفورونيزسكايا ، سمولينسكايا.

يوفر تطوير مشروع إستراتيجية الطاقة لروسيا للفترة حتى عام 2030 زيادة قدرها أربعة أضعاف في إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة النووية.

تصنف محطات القوى النووية حسب المفاعلات المركبة عليها:

ل المفاعلات الحرارية استخدام وسيطات خاصة لزيادة احتمالية امتصاص نوى ذرات الوقود للنيوترونات ؛

ل مفاعلات سريعة .

حسب نوع الطاقة الموردة ، تنقسم محطات الطاقة النووية إلى:

محطات الطاقة النووية (NPP) المصممة لتوليد الكهرباء فقط ؛

المحطات النووية للحرارة والطاقة المجمعة (CHPP) ، لتوليد الكهرباء والطاقة الحرارية.

في الوقت الحاضر ، في روسيا فقط يتم النظر في خيارات بناء محطات إمداد الحرارة النووية.

لا يستخدم NPP الهواء لأكسدة الوقود ، ولا ينبعث منه الرماد ، وأكاسيد الكبريت ، والكربون ، إلخ. في الغلاف الجوي ، لها خلفية مشعة أقل من TPPs ، ولكنها ، مثل TPPs ، تستهلك كمية هائلة من الماء لتبريد المكثفات.

وقود لمحطات الطاقة النووية

الفرق الرئيسي بين محطة الطاقة النووية ومحطة الطاقة الحرارية هو باستخدام الوقود النووي بدلاً من الوقود الأحفوري... يتم الحصول على الوقود النووي من اليورانيوم الطبيعي ، الذي يتم استخراجه إما في مناجم (النيجر ، فرنسا ، جنوب إفريقيا) ، أو في حفر مفتوحة (أستراليا ، ناميبيا) ، أو عن طريق الترشيح تحت الأرض (كندا ، روسيا ، الولايات المتحدة الأمريكية). يعتبر اليورانيوم منتشرًا في الطبيعة ، ولكن لا توجد رواسب لخام اليورانيوم غنية بالمحتوى. تم العثور على اليورانيوم في مختلف الصخور والمياه في حالة تشتت. اليورانيوم الطبيعي هو خليط من نظير اليورانيوم غير الانشطاري في الغالب. 238 يو(أكثر من 99٪) و النظير الانشطاري 235 U (حوالي 0.71٪)وهو وقود نووي (1 كجم 235 يوتنبعث منها طاقة تعادل حرارة الاحتراق حوالي 3000 طن من الفحم).

لتشغيل مفاعلات NPP مطلوب تخصيب اليورانيوم... لهذا الغرض ، يتم إرسال اليورانيوم الطبيعي إلى معمل تخصيب ، بعد المعالجة ، حيث يتم إرسال 90٪ من اليورانيوم الطبيعي المستنفد للتخزين ، و 10٪ يتم تخصيبه إلى 3.3 - 4.4٪.

من اليورانيوم المخصب (بتعبير أدق ، ثاني أكسيد اليورانيوم UO 2أو أكسيد اليورانيوم يو 2 يا 2) مصنوعة عناصر الوقود - قضبان الوقود- اقراص اسطوانية بقطر 9 ملم وارتفاع 15-30 ملم. يتم وضع هذه الأقراص في محكم الإغلاق الزركونيوم(امتصاص الزركونيوم للنيوترونات أقل بـ 32.5 مرة من امتصاص الفولاذ) أنابيب رقيقة الجدرانبطول حوالي 4 أمتار ، يتم تجميع قضبان الوقود في مجموعات وقود (FA) من عدة مئات من القطع.

جميع عمليات الانشطار النووي الأخرى 235 يومع تكوين شظايا الانشطار والغازات المشعة وما إلى ذلك. تحدث داخل أنابيب مختومة من قضبان الوقود.

بعد الانقسام التدريجي 235 يووتقليل تركيزه إلى 1.26٪ ، عندما تنخفض طاقة المفاعل بشكل كبير ، تتم إزالة مجموعات الوقود من المفاعليتم تخزينها لبعض الوقت في حوض تخزين ، ثم إرسالها إلى مصنع إشعاعي للمعالجة.

وبالتالي ، على عكس TPPs ، حيث تميل إلى حرق الوقود تمامًا ، من المستحيل تقسيم الوقود النووي بنسبة 100٪ في محطة للطاقة النووية.لذلك ، في محطات الطاقة النووية من المستحيل حساب الكفاءة بناءً على الاستهلاك المحدد للوقود المكافئ. لتقييم كفاءة وحدة الطاقة NPP ، يتم استخدام صافي الكفاءة