Сотрудники кафедры ТАЭ исследовали новые пути повышения безопасности атомных электростанций

Сотрудники кафедры «Тепловая и атомная энергетика» ИнЭТС - профессор Рашид Аминов и доцент Артем Байрамов – выпустили монографию «Комбинирование водородных энергетических циклов с атомными электростанциями». Работа ученых посвящена актуальному вопросу повышения безопасности и эффективности работы АЭС в условиях неравномерных графиков электропотребления.
«Анализ современных графиков потребления электрической энергии указывает на значительную их суточную неравномерность, - объясняют исследователи. - В этих условиях оказывается оправданным производство водорода и кислорода электролизом воды на базе внепиковой (ночной) электроэнергии атомных электростанций с последующим использованием их в период максимума электропотребления для покрытия пиковых электрических нагрузок. В монографии представлены научные основы построения водородных циклов в сочетании с влажнопаровыми циклами АЭС. Комбинирование водородного энергетического комплекса и АЭС сопряжено с разработками схемно-параметрических решений, обоснованием систем аккумулирования, а также особенностей сжигания водорода в кислородной среде».
Кроме этого, уточняют ученые, электролизное получение водорода и кислорода сопряжено с наработкой тяжелой воды, что может рассматриваться на уровне многопродуктового энергетического производства.
В монографии представлены результаты по изучению свойств высокотемпературного диссоциированного пара, образующегося при окислении водорода в кислородной среде. Рассмотрены основные цепные реакции, протекающие через стадии образования активных промежуточных состояний. Построены скелетные таблицы диссоциированного водяного пара с началом отсчета от 0 °С и положительными значениями энтальпий во всем диапазоне изменения температур. Выполнен анализ существующих современных горелочных устройств для получения высокотемпературного пара. Отмечен достаточно высокий уровень недожога водорода в конечном состоянии получаемого пара в этих устройствах.
Рассмотрены получившие развитие в мировой практике технологии аккумулирования энергии. Показана конкурентная эффективность комбинирования водородных циклов с получением высокотемпературного пара для осуществления перегрева рабочего тела влажнопаровых АЭС. Рассмотрена электрохимическая генерация (топливные элементы) на основе водородных циклов и ее конкурентоспособность на современном этапе развития.
Рассмотрены пути повышения безопасности АЭС за счет резервирования собственных нужд водородным комплексом в аварийных состояниях с полным обесточиванием. Создание таких систем позволит снизить риск появления крупных аварий с повреждением активной зоны реакторов. На основе метода графов приведена методика укрупненной оценки снижения вероятности крупных аварий на АЭС при резервировании собственных нужд водородным комплексом.
Рассмотрены вопросы безопасного обращения с водородом на АЭС, а также вопросы взрывопожаробезопасности при хранении, транспортировке водорода и использовании высокотемпературного пара в пароводяном цикле АЭС.
Книга предназначена для научных работников, специалистов, аспирантов, студентов старших курсов теплоэнергетических специальностей.