Структурные схемы устройств преобразования энергии первичных источников в электрическую. (Лекция 6)

ядерного реактора. По химическому составу ядерное топливо может быть металлическим (включая сплавы), карбидным, окисным, нитридным и др. Схема уранового топливного цикла для атомных электростанций (АЭС) энергетической мощностью 1ГВт приведена на рис.24 .
Производство уранового ядерного топлива начинается с добычи и переработки урановых руд с целью получения очищенной закиси-окиси урана U3O8. Далее U3O8 переводят в тет-рафторид UF4 для последующего получения металлического урана, или в гексафторид UF6 – единственное устойчивое газообразное соединение урана, используемое для последующе-го обогащения его изотопом 235U. Далее UF6 переводят в двуокись или другие соединения, которые используют доля изготовления ТВЭЛов. Отработавшие ТВЭЛы направляют на пере-работку с целью регенерации ядерного топлива для повторного его использования. U и Pu очищают от продуктов деления, затем Pu в виде PuО2 направляют для изготовления сер-дечников, а U в зависимости от изотопного состава или также направляют для изготовления сердечников, или переводят в UF6 с целью обогащения изотопом 235U.

Водородная энергетика
В основе водородной энергетики лежит химическая реакция окисления водорода кислоро-дом, в процессе которой происходит выделение теплоты, используемой для получения элек-трической энергии.
Реакция окисления водорода
2Н2 + О2 = 2Н2О + Q ,
где Q – тепловая энергия.
Магнитогидродинамические генераторы.
Идея получения электроэнергии при движении электропроводной жидкости в магнитном поле не является новой и основана на хорошо известном принципе, который заключается в том, что при пересечении проводником магнитных силовых линий в нем генерируется электродвижущая сила.
В то время как в обычном турбогенераторе энергия пара первоначально превращается в механическую энергию в турбине, а затем – в электрическую в генераторе, в МГД-генераторе рабочее тело уже действует как проводник (см. рис.24). Поскольку рабочее тело имеет до-вольно высокую температуру (порядка 2000…3000оС), то в качестве него используется иони-зированный газ.
При протекании газа в канале, пронизанном силовыми линиями магнитного поля, между его боковыми стенками-электродами возникает разность потенциалов, приводящая к появле-нию электрического тока во внешней цепи, образованной нагрузкой и электродами.
Повышенная температура рабочего тела обеспечивает более высокий термический КПД установки и возможность использования МГД-генератора в открытом цикле в комбинации с турбиной (см. рис. 25).

Принцип работы установки заключается в следующем. Поступающий в регенератор от компрессора контура МГД-генератора воздух подогревается и подаётся в камеру сгорания. Газовая смесь, имеющая температуру 2610оС, из камеры сгорания подаётся в МГД-генера-тор. С выхода генератора отработавшие газы с температурой 22600С под давлением 1,38 атм. проходят через диффузор, где давление повышается до 1,48 атм., в регенератор, где происходит их охлаждение до 17700С за счёт отдачи теплоты на подогрев поступающего из компрессора воздуха. Затем газы направляются в паровой котёл, где подогревают пар, а оттуда с температурой в 4810С – в экономайзер и теплообменник, где происходит их окон-чательное охлаждение до температуры 1490С и выброс.

Применение МГД-генератора в комбинации с паросиловой установкой позволяет повысить КПД последней на 16% и более. Схема включения МГД-генератора в комбинации с установ-кой парового цикла приведена на рис. 26.

В паровом котле паросилового контура перегретый до температуры 535оС под давлением 170 атм. подается в турбину, отработав в которой под давлением 38 атм. направляется опять в котёл, где вновь подогревается до 538оС и подаётся во вторую турбину, вращающую электрический генератор. Отработавший во второй турбине, но обладающий еще достаточно значительной энергией, пар направляется в третью турбину, также связанную с электрическим генератором, в которой он почти полностью теряет энергию. Отработавший во второй турбине пар низкого давления вместе с конденсатом поступает в теплообменник, где происходит его дальнейшая конденсация.
Конденсат направляется в теплооб-менник, где отбирает теплоту у отрабо-тавших газов МГД-генератора, а остат-ки несконденсировавшегося пара – во второй теплообменник контура для полной конденсации.
После смешивания с паром, посту-пившим из теплообменника, конденсат попадает в последний теплообменник, из которого – в экономайзер для пред-варительного подогрева, а оттуда – в паровой котёл.
МГД-генератор может быть выпол-нен либо прямоточным (см. рис. 25), либо вихревым (см. рис 27).