Středa, Květen 23

Fort St. Vrain v obrázcích, část 4

Fort St. Vrain byla komerční jaderná elektrárna s vysokoteplotním reaktorem se speciální reaktorovou nádobou z předepjatého betonu. V minulých článcích byly shrnuty základní informace o reaktorové nádobě, konceptu, i předchozí, demonstrační elektrárně Peach Bottom. V následujících odstavcích pokračuje výčet jednotlivých systémů a testování héliových dmychadel.

Komponenty primárního okruhu byly u elektrárny Fort St. Vrain umístěny v dutině betonové nádoby. V reaktorové nádobě byly průchodky pro zavážení paliva (A), regulační tyče (B), otvory pro ventily (C), grafitový reflektor neutronů (D), aktivní zóna reaktoru (E), podpěrné systémy aktivní zóny (F), průchodné cesty horké větve (G), průchodné cesty chladné větve (H), nádoba z předepjatého betonu (J), parogenerátory (K) a héliová dmychadla (L) (zdroj: ansnuclearcafe.org)
Schéma primárního a sekundárního okruhu jaderné elektrárny. Nestandardním případem bylo zapojení všech 12 parogenerátorů do dvou smyček, kterými bylo chladivo vháněno čtyřmi héliovými dmychadly (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Ve Fort St. Vrain byly parovody zařízeny složitěji, než v jiných elektrárnách. Pára byla zpětně vháněna do nádoby z předepjatého betonu, kde poháněla dmychadla. Výstupní parametry páry byly 16,5 MPa a přibližně 540 °C. Při těchto hodnotách pára vstupovala do vysokotlakého dílu turbíny (na diagramu označeného jako H.P.). Potom, co pára expandovala na vysokotlakém dílu turbíny, byla přivedena zpět do nádoby z předepjatého betonu, kde poháněla héliová dmychadla. Z dmychadel byla pára vedena do střednětlakého (I.P.) a nízkotlakého (L.P.) dílu turbíny. Po zkondenzování páry v kondenzátoru se kondenzátními čerpadly čerpala voda do napájecí nádrže a odtud pomocí napájecích čerpadel do parogenerátorů.

Prototyp héliového dmychadla. Dmychadla ve Fort St. Vrain cirkulovala chladivo reaktorem, dosahovala výkonu 4100 KW při 9550 otáčkách za sekundu. Při standardním provozu reaktoru byla dmychadla poháněna parou ze střednětlakého dílu turbíny. Navíc byla opatřena Peltonovou turbínou, takže je bylo možné pohánět i vodou z kondenzátních či napájecích čerpadel. Otáčky dmychadel bylo možné ovládat pomocí několika obtoků. Toho bylo využíváno zejména při malém odebíraném výkonu z generátorů (zdroj: ansnuclearcafe.org)
Pro testování héliových cirkulačních dmychadel byla vystavěna budova se specializovanými testovacími zařízeními. (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Další komponentou primárního okruhu byly parogenerátory, které byly značně odlišné od lehkovodních koncepcí jaderných reaktorů. Z obrázku je patrné, že hélium procházelo parogenerátorem odshora dolů kolem spirálovitých trubek.

Schéma parogenerátoru elektrárny Fort St. Vrain (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Napájecí voda byla přiváděna do parogenerátoru přes spojku v dolní části parogenerátoru a procházela směrem vzhůru. První částí byl ekonomizér, kde se voda ohřívala na teplotu sytosti, další částí byl výparník, kde vznikala pára, a v přehříváku docházelo k jejímu přehřevu. Přehřátá pára vystupovala opět v dolní části parogenerátoru. Vstupní teplota hélia z aktivní zóny dosahovala téměř 780 °C, výstupní teplota 400 °C. Napájecí voda šla proti héliu v primárním okruhu, takže nejteplejší hélium bylo přiváděno do přehříváku, středněteplé do výparníku a nejchladnější, ale přesto velmi horké, do ekonomizéru. Tímto faktem se liší parogenerátory elektrárny Fort St. Vrain od klasických parogenerátorů lehkovodních elektráren.

Kolem parogenerátoru byla vložena penetrační vložka chránící nádobu předepjatého betonu před nadměrným teplem.

Fotografie od General Atomics ukazující výstavbu modelu parogenerátoru v elektrárně Fort St. Vrain. Povšimněte si spirálovitých trubek pro lepší přestup tepla mezi héliem a vodou (zdroj: ansnuclearcafe.org)

 

Fotografie jednoho z dvanácti parogenerátorů pro elektrárnu Fort St. Vrain ve výrobní fabrice (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Dříve zmiňované středisko pro testování héliových dmychadel nebylo jediným. Další takové zařízení bylo navrženo pro testování aktivní zóny, bylo použité již při předchozím konceptu elektrárny, Peach Bottom. Popis je zde přidán jako zajímavost výstavby vysokoteplotního reaktoru.

Inženýři z General Dynamics v San Diegu u polovičního modelu aktivní zóny pro testování průtoku chladiva přes aktivní zónu, parogenerátory a héliová dmychadla. Pětitunový model je v každém směru totožný jako primární okruh elektrárny. Model obsahuje hliníkové makety palivových souborů. Vlevo nahoře je přívod chladiva do systému (zdroj: ansnuclearcafe.org)
Demonstrační elektrárna Peach Bottom (zdroj: ansnuclearcafe.org)

Výstavba první komerční vysokoteplotní elektrárny byla založena na úspěchu s předchozím, demonstračním, blokem Peach Bottom. Ta byla stavěna od roku 1962, poprvé spuštěna v roce 1966, kdy také začalo její testování a přípravy na vývoj Fort St. Vrain. Po devítiměsíčním provozu elektrárny Peach Bottom bylo získáno dostatečné množství informací k zahájení vývoje Fort St. Vrain. Schválení její výstavby bylo uděleno v roce 1968 a stavební povolení vydáno o dva roky později. Další článek se bude týkat výstavby jaderné elektrárny Fort St. Vrain, která začala ihned po obdržení stavebního povolení.  

Zdroj: ansnuclearcafe.org

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *