Системы теплоснабжения с атомными источниками

Представленные ниже результаты исследований и разработки использовались в 8090-х гг. прошлого века в реальных проектах и программных документах развития энергетики бывшего СССР, в том числе Беларуси. Хотя после аварии на Чернобыльской АЭС атомная проблематика потеряла свою остроту, надо полагать, что со временем научный и практический задел в области систем энергоснабжения с атомными источниками вновь приобретет свою актуальность и будет востребован.

Предпосылки к применению атомных источников теплоты

Органическое и ядерное топливо являются исчерпаемыми природными ресурсами, поэтому всегда актуальными будут проблемы повышения эффективности их использования как на основе совершенствования энергетического оборудования, так и создания новых высокоэффективных технологий производства тепловой и электрической энергии. В силу ограниченных возможностей добычи органического топлива и его значительного удорожания в начале 1980;х гг. широкое развитие начала получать атомная энергетика: только в течение 1981;1985 гг. в СССР намечалось ввести на АЭС 24−25 ГВт мощностей.

Вместе с тем медленные темпы внедрения атомных ТЭЦ (АТЭЦ) и атомных станций теплоснабжения (АСТ) сдерживали покрытие прироста тепловых нагрузок. В связи с этим как одно из направлений атомной теплофикации начали рассматривать возможность использования АЭС для теплоснабжения городов и агломераций, что определялось следующими соображениями:

¦теплоснабжение от АЭС можно осуществить в сжатые сроки и быстрее начать вытеснение органического топлива;

¦АЭС являлись новыми источниками и располагали значительными возможностями к совершенствованию и форсированию тепловой мощности реакторов;

¦при теплоснабжении от АЭС совпадали сроки службы станции и транзитных теплопроводов, в то время как действующие КЭС на органическом топливе, также возможные источники теплоснабжения, значительно выработали свой ресурс. Кроме того, КЭС должны были участвовать в покрытии переменных электрических нагрузок энергосистем;

¦использование АЭС для теплоснабжения улучшало экологическую обстановку городов.

Важным направлением повышения эффективности атомных станций является их многоцелевое использование, например, путем комбинирования технологического процесса производства электроэнергии, теплоты и дистиллята из загрязненной или засоленной воды.

Изменение условий функционирования систем теплоснабжения при внедрении атомных энергетических установок Оптимальные технические характеристики и параметры систем теплоснабжения в значительной степени определяются источниками энергии, которые используются в системах. Применение атомных энергетических установок (АЭУ) существенным образом меняет условия функционирования систем теплоснабжения. Для выявления этих изменений была составлена структурная модель и рассмотрено функционирование всех звеньев системы централизованного теплоснабжения (ЦТ) для характерного промышленного города (типа Минска). Рассмотрены варианты с АТЭЦ и атомными котельными.

Анализ показывает, что нельзя рассматривать ввод АЭУ как обособленное действие. Появление АЭУ вызывает серьезные возмущения во всех звеньях системы. Меняются функции и условия работы существующих источников, надежность и параметры теплоснабжения, структура топливного баланса и экологические (включая радиационную) нагрузки города, изменяются сроки вывода и обновления существующего оборудования ТЭЦ, котельных и тепловых сетей, т.к. становится существенным фактор их морального старения и уровень загрязнения окружающей среды, изменяется экономика энергоснабжающего комплекса и энергосистемы в целом.

Отсюда следует, что вопросы оптимального функционирования систем ЦТ при внедрении АЭУ должны тщательно прорабатываться на стадии исследования (обоснования решений) и конкретного проектирования. Для этого необходимо иметь математическую модель и критерии, на основе которых можно было бы производить выбор оптимальных решений и оптимизацию основных параметров и характеристик систем теплоснабжения.

Многие рассмотренные положения учитывались при корректировке и разработке «ВНИПИэнергопромом» перспективных схем теплоснабжения городов, где предусматривались атомные источники теплоты (Москва, Минск, Киев и др.), а также при технико-экономическом обосновании применения различных источников теплоты, например АЭС.