Использование атомной энергетики для решения проблем дефицита пресной воды

Начертательная геометрия
  • Cборочные единицы
  • Обозначение материалов
  • Построение лекальных кривых
  • Примеры построения сопряжений
  • Выполнение чертежей деталей
  • Машиностроительное черчение
  • Позиционные задачи
  • Способ замены плоскостей проекции
  • Теория и синтез машин и механизмов
    Черчение выполнение чертежей
    Основы технической механики
    Примеры решения задач по математике
    Тройные и двойные интегралы
    Примеры курсового расчета
    Математика лекции и примеры решения задач
    Линейная и векторная алгебра
    Математический анализ
    Дифференцирование исчисление
    Интегральное исчисление
    Дифференциальные уравнения
    Примеры вычисления интегралов
    Вычисление длин дуг кривых
    Вычисление площадей в декартовых
    координатах
    Вычисление площадей фигур при
    параметрическом задании границы (контура)
    Площадь в полярных координатах 
    Вычисление объема тела
    Вычисление длин дуг плоских кривых,
    заданных в декартовых координатах

    Вычисление длин дуг кривых,
    заданных параметрически 

    Предел функции
    Производная функции
    Интегрирование тригонометрических выражений
    Задачи на вычисление интегралов
    Исследовать функцию
    Определенный и неопределенный интеграл
    Применение тройных интегралов
    Криволинейный интеграл
    Векторная функция
    Числовые ряды
    Степенные ряды
    Понятие функции
    комплексной переменной
    Операционное исчисление
    Интеграл Фурье
    Ряды Фурье
    Машиностроительное черчение
    Черчение в инженерной практике
    Оформление чертежа
    Техническая механика
  • Штриховка разрезов
  • Спецификация
  • Неметаллические материалы
  • Техника вычерчивания и обводка
  • Построение лекальных кривых
  • Основная надпись
  • Сопряжение
  • Форматы
  • Последовательность нанесения
    размеров
  • Проецируещие прямые
  • Позиционные задачи
  • Вращение плоскости
  • Информатика
    Основы Web технологий
    Общие принципы построения вычислительных
    сетей
    Основы передачи дискретных данных
    Базовые технологии локальных сетей
    Построение локальных сетей по стандартам
    физического и канального уровней
    Сетевой уровень как средство построения
    больших сетей
    Глобальные сети
    Средства анализа и управления сетями
    Сборник задач по физике
    Электротехника и электроника
    Электрический ток
    Законы Ома и Кирхгофа
    Кинематика материальной точки
    Основные представления
    об электричестве
    Электромагнитные волны
    Физическая оптика
    Ядерная физика
    Физика элементарных частиц
    Строение атомных ядер
    Законы теплового излучения
    Классическая физика
    Энеpгия движения тел с неподвижной осью
    Постулаты теоpии относительности
    Теpмодинамические системы
    Курс лекций по химии
    Атомная энергетика
    Повышение безопасности атомной станции
    Ядерные реакторы
    Основы ядерной физики
    Использование атомной энергетики
    для решения проблем дефицита пресной воды
    Проектирование и строительство
    атомных энергоблоков
    Юбилей Атомной энергетики

    Атомная Энергетика России Аварии и инциденты Экология Кольская АЭС Ленинградская АЭС Билибинская АЭС Курская АЭС

    Ядерные реакторы технология
    Реаторы третьего поколения ВВЭР-1500

     Согласно данным ЮНЕСКО к 2050 году 7 миллиардов человек в 60 странах (по пессимистическим прогнозам) или 2 миллиарда человек в 48 странах (по оптимистическим прогнозам) столкнутся с проблемой нехватки воды. Пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс.

    Ядерное опреснение. В регионах, примыкающих к морям и океанам, возможно получение пресной воды из морской с помощью опреснительных установок. Однако процесс опреснения морской воды требует больших затрат тепловой или электрической энергии и поэтому весьма дорог и неэкологичен

    Варианты  плавучего энергоблока и опреснительных установок В настоящей работе рассматривались варианты ПАЭОК двухцелевого назначения - одновременное получение электроэнергии и пресной воды (дистиллята).

    Схема процесса многостадийной флеш-дистилляции для опреснения воды

    Принципиальная гидравлическая схема энергоопреснительного комплекса с конденсационной турбиной и отбором пара на ДОУ.

    Опыт использования опреснительных установок в России и регионах мира. 15 апреля 2007 года на стапелях завода ФГУП «ПО Севмаш» в цехе №50 состоялась торжественная закладка первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) «Академик Ломоносов», названной в честь великого русского ученого Михаила Ломоносова (рис. 10 приложения). Концерн «Росэнергоатом» намерен завершить ее строительство уже в 2010 году. Готовое к эксплуатации судно-энергоблок встанет в водах Белого моря, близ «Севмаша» - электроэнергией станции в основном будет снабжаться «Севмаш», а примерно одна пятая часть будет продаваться. Реакторные установки для станции разрабатывает Опытное конструкторское бюро машиностроения (ОКБМ) им. И.И.Африкантова. Первый энергоблок плавучей атомной теплоэлектростанции малой мощности заложен на базе реактора КЛТ40С.

    Общее описание рынка АТЭС ММ на базе ПЭБ

    Краткий обзор зарубежного рынка.
    По данным ООН дефицит пресной воды в мире (включая сельскохозяйственные и промышленные нужды) оценивается в 230 млрд. мЗ в год. К 2025 году дефицит пресной воды увеличится до 1,3 - 2,0 трлн. мЗ в год.В 1995 году его объем составлял ~$3 млрд. в год, а к 2015 году по прогнозам МАГАТЭ достигнет $12 млрд. в год. Одним из основных препятствий для развития этого рынка является высокая энергоемкость процесса опреснения. По этой причине во многих случаях вырабатываемая пресная вода оказывается слишком дорогой для массового применения в промышленности и сельском хозяйстве.
    Создание энергоопреснительного комплекса, состоящего из плавучего энергоблока и плавучего опреснителя с минимумом строительных работ на берегу является наиболее эффективным решением задачи обеспечения пресной водой и электроэнергией многих прибрежных населенных пунктов и промышленных районов Азии и Африки. Радикальным решением обеспечения пресной водой является создание в прибрежных районах производств для опреснения морской воды. В условиях, когда другие, менее дорогие, способы получения пресной воды уже использованы, этот метод является наилучшей альтернативой снабжения водой береговых территорий.
    Коммерческая модель реализации проекта для зарубежных потребителей будет осуществляться по схеме: плавучий энергоблок остается в собственности России, сменный экипаж-вахта российская, потребителю продаётся электроэнергия, тепло, пресная вода на основе долгосрочного договора.
    Данная схема позволяет стране, в которой работает энергоблок, не создавать эксплуатационную инфраструктуру, обеспечить гарантии нераспространения технологий и ядерных материалов, обеспечить беспрепятственный возврат в Россию плавучего энергоблока с отработанным топливом и его полную утилизацию на действующих предприятиях России.
    Основные потребители опресненной воды сконцентрированы на Ближнем Востоке (70% от общего объема), в Европе - 9,9%, США - 7,4%, в Африке - 6,3% и остальные 5,8% - страны Азии
    Большой интерес к установке опреснительного комплекса на своей территории проявляет Республика Индонезия и Китайская Народная Республика, Республика Индия. Основным условием для реализации такого проекта является наличие действующего образца Плавучего энергоблока на территории России.

    Краткий обзор российского рынка
    Зона децентрализованного энергоснабжения занимает около двух третей территории России и характерна тем, что именно на этой территории расположены высокодотационные субъекты Российской Федерации, федеральные государственные предприятия и закрытые административно-территориальные образования, жизнеобеспечение которых, и в частности энергообеспечение, полностью финансируется бюджетом Российской Федерации.
    Ежегодно, для обеспечения завоза органического топлива и компенсацию тарифов на электроэнергию в этих регионах, бюджетом предусматриваются значительные средства в виде субсидий и субвенций.
    В то же время практический опыт решения задачи энергоснабжения потребителей в указанных регионах России продемонстрирован на примере почти 30-летней эксплуатации Билибинской атомной станции, полностью обеспечивающей теплом и электроэнергией г.Билибино Чукотского автономного округа.
    Однако, в настоящее время реализация проекта атомной станции малой мощности (АТЭС ММ) по наземной схеме строительства в этих регионах практически неосуществима: необходимо создать строительную базу, завезти оборудование и материалы, обеспечить содержание социальной инфраструктуры на период строительства и эксплуатации.
    Оптимальным решением является установка готового к эксплуатации энергоблока, который обслуживается вахтовым методом и при выводе из эксплуатации не оставляет на площадке радиоактивных материалов.
    Основными преимуществами АТЭС ММ на базе плавучего энергетического блока по сравнению с наземным вариантом строительства станции такой же мощности являются:
    o сокращение сроков инвестиционного цикла и стоимости строительства по сравнению с наземным вариантом сооружения станции такой же мощности за счет минимальных объёмов строительно-монтажных работ;
    o высокое качество изготовления плавучего энергоблока в условиях судостроительного завода и сдача его "под ключ";
    o возможность размещения станции в непосредственной близости от потребителя энергии;
    o вахтовый метод эксплуатации;
    o простота снятия с эксплуатации - после вывода из эксплуатации плавучий энергоблок буксируется на специализированное предприятие для утилизации.

    Из всего вышесказанного следует, что рынок для АТЭС ММ на базе ПЭБ является обширным, а сам проект - перспективным. В настоящий момент специалистами
    ОАО "Малая Энергетика" как Заказчика-Застройщика и ОКБМ, г Нижний Новгород как генеральным конструктором РУ и комплектным поставщиком паропроизводящей установки разработан проект ПЭБ на базе РУ КЛТ-40С.

    Общие сведения об атомной станции малой мощности на базе плавучего энергетического блока

    Атомная теплоэлектростанция состоит из плавучего энергетического блока, гидротехнических сооружений и береговой инфраструктуры. Плавучий энергетический блок предназначен для выработки электрической и тепловой энергии, и обеспечивает выдачу в береговые сети электроэнергии и теплофикационной воды. Гидротехнические сооружения предназначены для установки и раскрепления ПЭБ у берега. Техническая связь с берегом осуществляется через причальные сооружения. Имеется возможность подхода и швартовки к ПЭБ судов снабжения и обеспечения АТЭС ММ. Береговые сооружения и специальные устройства предназначены для передачи электроэнергии и тепла потребителям.

    Модель эксплуатации АТЭС ММ
    Модель эксплуатации разработана на основе проектных характеристик полного эксплуатационного цикла АТЭС ММ.
    Работы по перегрузке ядерного топлива и хранению отработавшего ядерного топлива выполняются на борту ПЭБ без привлечения специальных судов обслуживания. Также на борту ПЭБ хранятся образующиеся при эксплуатации радиоактивные отходы.
    Цикличность работы ПЭБ принята равной 12 годам. Плавучий энергоблок за срок эксплуатации отрабатывает три эксплуатационных цикла с тремя выводами на перегрузку и капитальный ремонт. Цикличная модель эксплуатации ПЭБ обеспечивается существующей инфраструктурой Государственного Российского Центра Атомного Судостроения. После отработки первого цикла ПЭБ буксируется на специализированное судоремонтное предприятие для проведения капитального ремонта, выгрузки топлива и отходов и докования корпуса. Проектный срок проведения капитальных ремонтов с учетом транспортировки ПЭБ составляет 1-2 года. На место выведенного на капитальный ремонт плавучего энергоблока устанавливается такой же энергоблок, который отрабатывает полный цикл - 12 лет. После отработки третьего эксплуатационного цикла ПЭБ выводится из эксплуатации, т.е. буксируется с места базирования на специализированное предприятие для демонтажа и разделки судовых ядерных объектов.

    Постановка задачи данного проекта

    На этапе проектирования были выявлены следующие недостатки базового варианта:

    - необходимость трех перегрузок РУ за рабочий цикл (12 лет): через 3 года, через 6 лет и через 9 лет (остановка, разгерметизация, перегрузка выемного блока)

    - экономические проблемы связанные с перегрузками: низкий КИУМ

    Специалистами ОКБМ была предложена идея модернизации активной зоны для уменьшения этих недостатков путем замены гладких стерженьковых твэлов твэлами с дистанционирующим оребрением с целью повышения срока службы активной зоны до перегрузки с 3 до 4 лет.
    По это причине специалистами ОАО "Малая Энергетика" были поставлены следующая задача на дипломный проект:

    1) рассмотреть возможность установки в активную зону РУ КЛТ-40С твэлов с дистанционирующим оребрением без внесения в конструкцию активной зоны существенных изменений.
    2) рассчитать экономический эффект от такой модернизации


    Автором были выполнены поставленные задачи со следующим результатом:

    1) установка в активную зону твэлов с дистанционирующим оребрением возможна без изменения конструкции активной зоны, что позволяет проводить модернизацию даже построенной АТЭС
    2) предложенная модернизация позволяет сохранить все существующие параметры РУ
    3) годовой эффект от модернизации составляет 33 млн. рублей.