Zašto neke nuklearne elektrane nemaju rashladne tornjeve?

 

 

 

I.Metoda hlađenja određuje potrebu za rashladnim tornjevima

 

Osnovni zahtjev za hlađenje jezgre nuklearne elektrane je ispuštanje otpadne topline ispušne pare iz parnih turbina. Rashladni sustavi podijeljeni su u tri vrste:jednom-kroz hlađenje, zatvorena-petlja recirkulacijskog hlađenja, ihlađenje zrakom. Rashladni tornjevi koriste se samo u zatvorenim-recirkulacijskim sustavima hlađenja.

 

 

 

2. Zatvorena-recirkulacijska petlja za hlađenje (potrebni su rashladni tornjevi)

 

Nuklearne elektrane na kopnu, ograničene ograničenim vodnim resursima, usvajajucirkulacijska voda + rashladni toranjnačin rada. Cirkulirajuća voda apsorbira toplinu u kondenzatorima i zatim se pumpa u rashladne tornjeve za odvođenje topline i smanjenje temperature kroz isparavanje, prije nego što teče natrag za ponovnu upotrebu, čime se izbjegava rasipanje vode. Projekti unutarnjih nuklearnih elektrana (npr. neke kopnene nuklearne elektrane u Europi i Sjedinjenim Državama) moraju biti opremljeni rashladnim tornjevima kao standardnom konfiguracijom.

 

3. Sustav zračnog hlađenja (nisu potrebni tradicionalni rashladni tornjevi)

 

Neke elektrane u sušnim regijama koriste izravno ili neizravno hlađenje zrakom, gdje se odvođenje topline postiže izravnim ili neizravnim kontaktom između zraka i opreme za izmjenu topline. Ova metoda ne uključuje gubitak isparavanjem i ne zahtijeva rashladne tornjeve, ali ima nižu učinkovitost izmjene topline i zahtijeva veća područja izmjene topline i veću potrošnju energije ventilatora.

.

II. Ključni utjecaj geografskih uvjeta i uvjeta izvora vode

 

1.Prednosti obalnih/riječnih-lokacija

 

Obilje morske i riječne vode može zadovoljiti zahtjeve za unosom i ispuštanjem vode za-jednokratno hlađenje, eliminirajući potrebu za rashladnim tornjevima. Trenutačno su sve operativne nuklearne elektrane u Kini smještene uz obalu, tako da se rashladni tornjevi uglavnom ne postavljaju.

 

2. Ograničenja kopnenih/vodenih-oskudnih područja

 

Unutarnje regije suočavaju se sa slabom opskrbom vodom. Jedno-prolazno hlađenje ograničeno je propisima o zaštiti okoliša i ograničenjima količine vode, zbog čega je recirkulirajuće hlađenje u zatvorenom-krugu obvezni izbor, a rashladni tornjevi tako postaju standardna komponenta. Na primjer, unutarnje nuklearne elektrane u Sjedinjenim Državama i Francuskoj opremljene su velikim hiperboloidnim rashladnim tornjevima.

.

 

 

III. Razlike u tipovima reaktora i rashladnim sredstvima

 

Dizajni rashladnih sustava razlikuju se ovisno o tipovima reaktora, a neki tipovi reaktora sami po sebi ne zahtijevaju tradicionalne rashladne tornjeve.

 

Tip reaktora	Rashladno sredstvo	Karakteristike hlađenja	Zahtjevi za rashladni toranj
Vodeni reaktor pod tlakom (PWR)	Visok{0}}tlačna voda	Primarne i sekundarne petlje su odvojene; sekundarna petlja zahtijeva hlađenje ispušne pare	Nije potrebno za obalna postrojenja koja koriste-jednokratno hlađenje; potrebno za kopnena postrojenja koja koriste zatvoren-krug hlađenja
Reaktor s kipućom vodom (BWR)	Voda	Rashladna tekućina izravno ključa stvarajući paru; ispušnu paru treba kondenzirati	Nije potrebno za obalna postrojenja koja koriste-jednokratno hlađenje; potrebno za kopnena postrojenja koja koriste zatvoren-krug hlađenja
Brzi reaktor-hlađen natrijem	Tekući natrij	Tekući metal nudi visoku učinkovitost izmjene topline; nije potrebno hlađenje isparavanjem	Općenito nisu potrebni tradicionalni rashladni tornjevi
Visoko{0}}reaktor hlađen plinom-	Helij	Hlađenje plina s odvođenjem topline kroz izmjenjivače topline	Nisu potrebni tradicionalni rashladni tornjevi
Reaktor rastaljene soli-na bazi torija	Rastaljena sol	Hlađenje rastaljene soli; dizajn sustava ne zahtijeva isparavanje vode za odvođenje topline	Nisu potrebni tradicionalni rashladni tornjevi

 

 

 

 

IV.Kompromis-između zaštite okoliša i ekonomskih čimbenika

 

1. Usklađenost s okolišem

Jedno{0}}hlađenje mora zadovoljiti ekološke standarde u pogledu temperature ispuštene vode i toplinskog zagađenja. Obalna područja imaju velike kapacitete vodnih tijela, što olakšava ispunjavanje zahtjeva sukladnosti. Recirkulirajuće hlađenje unutarnje zatvorene{3}}petlje kontrolira ispuštanje topline kroz rashladne tornjeve u skladu s ekološkim propisima.

 

 

2.Ekonomija

Jedno{0}}prolazno hlađenje ima niske troškove kapitalne izgradnje i operativne troškove, ali je podložno ograničenjima izvora vode. Recirkulacijsko hlađenje u zatvorenoj-petlji zahtijeva izgradnju rashladnih tornjeva, što uključuje velika kapitalna ulaganja, ali je prikladno za-vodnooskudna područja. Sustavi zračnog hlađenja štede-vodu, ali troše mnogo energije ventilatora, što dovodi do viših dugoročnih-operativnih troškova.

                                                

Posebni scenariji i optimizacija dizajna

 

1.Nuklearne elektrane (brodovi/podmornice)

Zbog ograničenog prostora, usvajaju se kompaktni sustavi hlađenja (npr. jednokratno-hlađenje morskom vodom u kombinaciji s-učinkovitim izmjenjivačima topline) bez instaliranja rashladnih tornjeva.

 

2. Mali modularni reaktori (SMR)

Neki dizajni prihvaćaju integrirano hlađenje ili hlađenje zrakom, pojednostavljujući sustav i eliminirajući potrebu za velikim rashladnim tornjevima.

 

Zaključno, hoće li nuklearna elektrana biti opremljena rashladnim tornjevima sveobuhvatna je odluka koja se temelji na metodama hlađenja, geografskim uvjetima, dizajnu reaktora i ekonomskim čimbenicima. Obalni rashladni-sustavi, posebni tipovi reaktora (npr. natrijev-hlađeni brzi reaktori,-plinski-hlađeni reaktori) i sustavi zračnog hlađenja ne zahtijevaju tradicionalne rashladne tornjeve, dok unutarnji-recirkulacijski rashladni sustavi zatvorene petlje moraju biti opremljeni rashladnim tornjevima. Sa širenjem nuklearne energije na kopnena i-vodom oskudna područja, primjena rashladnih tornjeva postat će raširenija. U međuvremenu, tehnologije hlađenja zrakom i novi tipovi reaktora također pokreću diverzifikaciju razvoja sustava hlađenja.