Tuumaelektrijaama peamine toitevee jahutussüsteem on tuumaohutuse jahutustõke

Peamise toitevee jahutussüsteemi südamiku paigutus ja funktsionaalne väärtus
Tuumaelektrijaama energia muundamise protsess hõlmab põhiliselt primaarringi jahutusvedeliku kuumutamist tuuma lõhustumisel tekkiva soojusenergia kaudu ja seejärel soojusenergia ülekandmist aurugeneraatori kaudu sekundaarringi põhitoitevette, mis muundab toitevee kõrgsurveauruks, et käivitada auruturbiini energia tootmiseks. Peamise toitevee jahutussüsteemi põhiülesanne on tagada selle tsükli jaoks stabiilne ja kontrollitav jahutuskeskkond, saavutades samal ajal mõistliku soojuse hajumise ja taastumise. Selle funktsionaalne väärtus kajastub peamiselt kolmes aspektis.

Esiteks tagage reaktori südamiku jahutamine. Tuumareaktori südamik eraldab tuuma lõhustumise käigus pidevalt suurel hulgal soojusenergiat. Kui seda ei saa õigel ajal eksportida, põhjustab see sisetemperatuuri järsu tõusu ja tõsiseid ohutusõnnetusi. Peamine toitevee jahutussüsteem tarnib pidevalt jahutustoitevett aurugeneraatorisse, neelab soojust primaarjahutusvedelikust ja tagab sisetemperatuuri hoidmise ohutus läve piires, moodustades reaktori ohutuse jaoks olulise "jahutusbarjääri". IAEA statistika kohaselt on ligikaudu 12% tuumaelektrijaamade planeerimata seisakutest seotud toiteveesüsteemi riketega, mis kaudselt kinnitab peamise toitevee jahutussüsteemi kriitilist ohutusväärtust.

Teiseks säilitage sekundaarse ahela tsükli stabiilsus. Peamine toitevee jahutussüsteem peab täpselt reguleerima toitevee voolukiirust ja temperatuuri vastavalt reaktori võimsuse muutustele, tagades stabiilsed auruparameetrid aurugeneraatori väljalaskeava juures ning pakkudes turbiinile pidevat ja kvalifitseeritud toiteallikat. Reaktori väikese-võimsusega töötamise ajal reguleeritakse voolukiirust käsitsi peamise toitevee möödavoolu juhtventiiliga; Suure-võimsusega töötamise ajal sekkub peamine toitevee reguleerimisventiil automaatselt ja reguleerib end dünaamiliselt vastavalt aurugeneraatori soojusvõimsusele, tagades sekundaarse ahela tsükli järjepidevuse ja stabiilsuse.

Lõpuks saavutage tõhus energiakasutus. Peamine toitevee jahutussüsteem eelsoojendab toitevett jahutusprotsessi ajal, taastab heitsoojuse pärast auru kondenseerumist, vähendab energiakadu ja parandab tuumaelektrijaama soojuslikku efektiivsust. Samal ajal, kontrollides täpselt veevarustuse parameetreid, vähendades seadmete kulumist ja energiatarbimist ning aidates tuumaelektrijaamadel saavutada pikaajalist-majanduslikku toimimist, rahuldab see vähese-süsihappegaasiheitega ja tõhusa energiaarenduse vajadused kahe süsiniku strateegia raames.

Peamise toitevee jahutussüsteemi koostisarhitektuur ja tööpõhimõte
Tuumaelektrijaama peamine toitevee jahutussüsteem on integreeritud ja suure täpsusega{0}}komplekssüsteem, mis koosneb peamiselt peamisest toiteveepumbast, peamisest toitevee reguleerimisventiilist, toitevee eelsoojendusseadmetest, torustikusüsteemist, seire- ja juhtimissüsteemist ning abiseadmetest. Komponendid töötavad koos, et moodustada suletud ahelaga jahutustsükkel ja selle tööpõhimõte tiirleb "toitevee transpordi soojusvahetuse parameetrite reguleerimise" kolme põhilüli ümber.

Põhikomponendid ja nende funktsioonid

• Peamine toiteveepump: süsteemi "jõusüdamena" vastutab deaeraatoriga töödeldud kõrge puhtusastmega toitevee kõrge rõhu all aurugeneraatorisse viimise eest. Selle töötingimused on äärmiselt karmid, nõudes pikaajalist pidevat töötamist kõrgel temperatuuril (sisendvee temperatuur umbes 220 kraadi) ja kõrgel rõhul (väljalaskerõhk võib ulatuda 8-12 MPa) keskkondades. Projekteeritud eluiga ei ole tavaliselt lühem kui 40 aastat ning materjalide korrosioonikindlusele ja konstruktsiooni tihendamisele esitatakse äärmiselt kõrged nõuded. Praegu kasutavad Hiina peavoolud kiireid tsentrifugaalseid peamisi toiteveepumpasid ja mõned täiustatud üksused on kasutusele võtnud muutuva sagedusega kiiruse reguleerimise ja intelligentse jälgimise integreeritud lahendused. Mõned seadmed on varustatud ka auruga töötavate toiteveepumpadega, mis tagavad, et kogu jaama elektrikatkestuse korral saab töö säilitamiseks ja süsteemi töökindluse parandamiseks siiski toetuda lisaaurule. Ida-Hiina elektrienergia projekteerimisinstituudi välja töötatud peamise toiteveepumpade rühma moodulsüsteem parandab tõhusalt süsteemi töökindlust ja konstruktsiooni efektiivsust, integreerides eelpumba, mootori, hüdroliitmiku ja peapumba.
• Peamine toitevee juhtventiil: süsteemi "voolukeskus", mis töötab paralleelselt peamise toitevee möödavoolu juhtventiiliga ja vastutab toitevee voolukiiruse täpse reguleerimise eest vastavalt reaktori võimsuse ja aurugeneraatori tööoleku muutustele. Selle jõudlus on otseselt seotud veevarustussüsteemi stabiilsusega. Kui ilmneb rike, põhjustab see peamise toitevee voolukiiruse kõikumisi, mis seab ohtu seadme ohutuse. Levinud vead hõlmavad ventiilivarre ja klapi südamikku ühendavate keermete kulumist ja purunemist, klapikorgi komponendi siseseina kokkupõrke kulumist, lokaatori signaalide ebanormaalset tagasisidet jne, mis tuleb lahendada konstruktsiooni optimeerimise ja materjali uuendamise teel.

Toitevee eelsoojendusseadmed: hõlmavad peamiselt kõrgsurvekütteseadmeid, mida kasutatakse peamise toitevee eelsoojendamiseks, kasutades auruturbiini ekstraheerimise heitsoojust, toitevee temperatuuri tõstmiseks, soojuskadude vähendamiseks aurugeneraatoris ja seadmete termilise stressi vähendamiseks, pikendades seeläbi süsteemi kasutusiga. Pärast eelkuumutamist siseneb toitevesi aurugeneraatorisse ja suudab tõhusamalt neelata primaarahelast soojust, parandades auru tootmise efektiivsust.

 

Seire- ja juhtimissüsteem: koosneb erinevatest anduritest, kontrolleritest ja täiturmehhanismidest, mis jälgib reaalajas peamisi parameetreid, nagu vee voolukiirus, temperatuur ja rõhk, ning saavutab parameetrite täpse reguleerimise automatiseeritud juhtimissüsteemi kaudu. Näiteks aurugeneraatori veetaset ja temperatuuri jälgides reguleeritakse automaatselt peatoiteveepumba kiirust ja toitevee peamise juhtventiili avanemist, et tagada süsteemi tööparameetrite alati ohutus vahemikus, saavutades samal ajal reaalajas hoiatuse ja hädaolukorras reageerimise rikete korral.

• Töövoo analüüs

Peamise toitevee jahutussüsteemi tööprotsessi saab jagada neljaks põhietapiks: esimene samm on see, et deaeraator teostab toitevee õhutustamist, eemaldades veest hapniku ja muud kahjulikud gaasid, vältides torustiku ja seadmete korrosiooni ning tagades, et toitevee puhtus vastab tuumakvaliteedi standarditele; Teine samm on kavitatsiooni vältimiseks eelnevalt suurendada põhipumba sisselaskerõhku. Seejärel survestab põhitoiteveepump töödeldud toitevee ja suunab selle kõrgsurvekuumutisse; Kolmas samm: kõrgsurvekütteseade kasutab auruturbiinist eraldatud heitsoojust toitevee eelsoojendamiseks ja toitevee temperatuuri tõstmiseks määratud vahemikku. Neljas etapp: eelsoojendatud põhitoitevesi transporditakse aurugeneraatorisse, et neelata primaarjahutusvedelikust soojust ja muuta see kõrgsurveauruks. Jahutatud toitevesi voolab seejärel tagasi läbi tsirkulatsioonisüsteemi, et lõpetada jahutustsükkel. Kogu protsessi vältel on seire- ja juhtimissüsteem täielikult kaasatud, kohandades dünaamiliselt iga komponendi tööparameetreid vastavalt reaktori võimsuse ja süsteemi tööoleku muutustele, et tagada stabiilne, ohutu ja tõhus tsükkel.

Peamise toitevee jahutussüsteemi ohutusgarantii ja rikete käsitlemine

Tuumaelektrijaamade peamise toitevee jahutussüsteemi ohutu toimimine on tuumaenergia ohutuse oluline tagatis. Süsteemi karmi töökeskkonna tõttu, mis on pikka aega avatud kõrgele temperatuurile, kõrgele rõhule ja suurele kiirgusele, on see kalduvus komponentide kulumisele, lekkimisele, juhtimishäiretele ja muudele riketele. Seetõttu on rikete varajase avastamise ja kõrvaldamise saavutamiseks vaja luua usaldusväärne ohutuse tagamise süsteem.

• Turvameetmed

Materjali ja konstruktsiooni optimeerimine: põhikomponendid on valmistatud ülitugevatest,{0}}korrosioonikindlatest-ja kiirguskindlatest erimaterjalidest. Näiteks põhitoiteveepumba tiivik ja võllitihend on valmistatud üli-madala süsinikusisaldusega austeniitsest roostevabast terasest või dupleksroostevabast terasest. Peamise toitevee reguleerimisventiili positsioneerimistihvt on valmistatud ülitugevast materjalist Inconel750, mis asendab traditsioonilisi madala tugevusega materjale, et parandada komponentide kulumiskindlust ja kasutusiga. Samal ajal optimeerige klapikorgi komponentide ja klapisüdamike konstruktsiooni, võtke kasutusele väikesed avadega aknad ja optimeerige nende paigutus vastavalt voolukõverale, parandage reguleerimise täpsust ja vooluvõimsust ning vähendage komponentide vibratsiooni ja kulumist.

Kahekordne koondamine: süsteemi põhiseadmed kasutavad üleliigset konfiguratsiooni "üks kasutamiseks ja üks varundamiseks" või "mitme kasutamiseks ja üks varundamiseks". Näiteks on põhitoiteveepump tavaliselt varustatud 2-4 üksuse ja vastavate varupumpadega, et ühe seadme rikke korral saaks varuseadmed kiiresti tööle panna, et vältida süsteemi seiskumist. Samal ajal võtab juhtimissüsteem kasutusele topeltliiasdisaini, et vältida süsteemi kontrolli kaotamist ühe juhtseadme rikke tõttu.

Arukas jälgimine ja varajane hoiatamine: digitaalse kaksiku, tehisintellekti ennustava hoolduse ja muude tehnoloogiate abil teostatakse põhiseadmete, nagu peamised toiteveepumbad ja reguleerventiilid, oleku online-seiret. Vibratsioonispektri analüüsi, temperatuurivälja rekonstrueerimise ja muude meetodite abil fikseeritakse seadmete ebanormaalne töö reaalajas ja tõrkehoiatused antakse ette. Pärast intelligentse seiresüsteemi kasutuselevõttu on peamise toiteveepumba keskmine tõrgeteta tööaeg pikenenud traditsiooniliste mudelite 18 000 tunnilt üle 32 000 tunnile, mis vähendab oluliselt planeerimata seiskamiste ohtu.

Peamise toitevee jahutussüsteemi tehnoloogiline uuendus ja tööstuse arengusuund
Tuumaenergiatehnoloogia pideva iteratsiooni ja "kahekordse süsiniku" strateegia süvenemisega areneb tuumaelektrijaamade peamine toitevee jahutussüsteem intelligentsuse, tõhususe ja lokaliseerimise suunas. Tehnoloogiline ajakohastamine ja tööstuslik ajakohastamine edenevad sünkroonselt, pakkudes tugevamat tuge tuumaenergia ohutule ja tõhusale toimimisele.

• Tehnilise uuenduse suund

Arukas täiendus: selliste tehnoloogiate integreerimine nagu asjade Internet, suurandmed ja tehisintellekt, et luua terve elutsükli jooksul läbiv intelligentne haldussüsteem, mis võimaldab süsteemi tööparameetrite{0}}reaalajas jälgimist, täpset veadiagnostikat ning intelligentset töö- ja hooldusgraafikut. Näiteks digitaalse kaksiktehnoloogia abil konstrueerides peamise toitevee jahutussüsteemi virtuaalse mudeli, simuleerides süsteemi tööseisundit, ennustades ette rikkeriske, optimeerides töö- ja hooldusplaane ning vähendades kasutus- ja hoolduskulusid.

Tõhus optimeerimine: optimeerides süsteemiprotsesse, parandades seadmete struktuuri ning suurendades süsteemi termilist efektiivsust ja tööstabiilsust. Näiteks peamise toiteveepumba tiiviku konstruktsiooni optimeerimine, et parandada transpordi efektiivsust ja vähendada energiatarbimist; Optimeerige veevarustuse eelsoojendusprotsessi, taastage täielikult heitsoojus ja parandage veelgi energiakasutuse efektiivsust. Samal ajal võetakse kasutusele sagedusmuunduri kiiruse reguleerimise tehnoloogia, et dünaamiliselt reguleerida peamise toiteveepumba kiirust vastavalt reaktori võimsusele, saavutades energiasäästliku töö{{2}.

Lekkevaba tehnoloogia edendamine: lekkevabade pumbatüüpide (nt magnetpumbad ja varjestatud pumbad) kasutuselevõtt traditsiooniliste võllitihendipumpade asendamiseks, veelekke ohu vähendamine, süsteemi ohutuse ja keskkonnakaitse parandamine, seadmete hoolduskulude vähendamise ning tuumaelektrijaamade karmide töökeskkonnanõuetega kohanemine.

• Tööstuse arengu suundumused

Kodumaiste tuumaenergiaprojektide heakskiitmise kiirenemisega ja ehitatavate plokkide arvu pideva kasvuga väheneb jätkuvalt turunõudlus peamise toitevee jahutussüsteemiga seotud seadmete järele. Prognooside kohaselt lisandub aastatel 2026–2030 Hiinasse 30{10}}40 uut heakskiidetud tuumaelektrijaama, mis vastab ligikaudu 120–160 uue tuumatoiteveepumba nõudlusele. Turu suurus kasvab pidevalt. Lokaliseerimisprotsess kiireneb jätkuvalt ja peapumpade lokaliseerimismäär on ületanud 90%. Riigiettevõtted, nagu Shanghai Electric, Dongfang Electric ja Harbin Electric Group, domineerivad siseturul. Täieliku tootmissüsteemi ja insenerikogemusega saavutavad nad järk-järgult kvaliteetsete toodete kodumaise asendamise ja vähendavad sõltuvust imporditud seadmetest.

Samal ajal, väikeste modulaarsete reaktorite (SMR) ja neljanda põlvkonna tuumaenergia tehnoloogia näidisprojektide edenedes, tekib järk-järgult nõudlus uute, tõhusate ja kompaktsete peamiste toitevee jahutusseadmete järele, mis avab tööstusele uusi kasvuvõimalusi. Lisaks liiguvad "Vöö ja tee algatuse" raames tuumaenergia kiirendatud ekspordi kontekstis peamised toitevee jahutussüsteemiga seotud seadmed järk-järgult rahvusvahelisele turule, parandades Hiina tuumaenergiaseadmete ülemaailmset konkurentsivõimet [6].

Tuumaelektrijaama peamine toitevee jahutussüsteem kui tuumaohutuse "jahutusbarjäär" on tuumaenergia sekundaarse ahela tsükli tuumaks. Selle stabiilne töö on otseselt seotud tuumaelektrijaama ohutu, tõhusa ja vähese süsinikdioksiidiheitega{1}}tööga. Alates põhikomponentide struktuuri optimeerimisest kuni süsteemi intelligentsuse täiustamiseni, alates täpsest rikete käsitlemisest kuni kodumaise asendamise edendamiseni – iga tehnoloogiline läbimurre peamises toitevee jahutussüsteemis on loonud tugeva aluse tuumaenergia ohutusele.
Energeetika ülemineku kontekstis ja tuumaenergiatehnoloogia pideva arenguga jätkab peamine toitevee jahutussüsteem liikumist intelligentsema, tõhusama ja turvalisema suunas, murdes pidevalt läbi peamistest tehnoloogilistest kitsaskohtadest, täiustades ohutuse tagamise süsteemi, pakkudes tugevat tuge Hiina tuumaenergiatööstuse kõrgekvaliteedilisele-kvaliteetsele arengule, saavutades "kahekordselt puhta tuumaenergia" eesmärgi igal transporditasemel ja kaitstes transpordi ohutust.