Γιατί ορισμένοι πυρηνικοί σταθμοί δεν διαθέτουν πύργους ψύξης;

 

 

 

I.Η μέθοδος ψύξης καθορίζει την αναγκαιότητα των πύργων ψύξης

 

Η βασική απαίτηση ψύξης ενός πυρηνικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι η απόρριψη της απορριπτόμενης θερμότητας του ατμού εξαγωγής από τους ατμοστρόβιλους. Τα συστήματα ψύξης ταξινομούνται σε τρεις τύπους:μία φορά-με την ψύξη, ψύξη ανακυκλοφορίας κλειστού-βρόχου, καιαερόψυξη. Οι πύργοι ψύξης χρησιμοποιούνται μόνο σε συστήματα ψύξης με ανακυκλοφορία κλειστού-βρόχου.

 

 

 

2.Ψύξη ανακυκλοφορίας κλειστού-βρόχου (απαιτούνται πύργοι ψύξης)

 

Οι πυρηνικοί σταθμοί της ενδοχώρας, που περιορίζονται από περιορισμένους υδάτινους πόρους, υιοθετούν τοκυκλοφορούν νερό + πύργος ψύξηςτρόπος. Το νερό που κυκλοφορεί απορροφά τη θερμότητα στους συμπυκνωτές και στη συνέχεια αντλείται σε πύργους ψύξης για απαγωγή θερμότητας και μείωση της θερμοκρασίας μέσω της εξάτμισης, πριν ρέει πίσω για επαναχρησιμοποίηση, αποφεύγοντας έτσι τη σπατάλη νερού. Τα έργα πυρηνικής ενέργειας στην ενδοχώρα (π.χ. ορισμένοι πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στην ενδοχώρα στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες) πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με πύργους ψύξης ως τυπική διαμόρφωση.

 

3. Σύστημα ψύξης αέρα (δεν απαιτούνται παραδοσιακοί πύργοι ψύξης)

 

Ορισμένοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σε ξηρές περιοχές υιοθετούν άμεση ή έμμεση ψύξη αέρα, όπου η απαγωγή θερμότητας επιτυγχάνεται μέσω άμεσης ή έμμεσης επαφής μεταξύ του αέρα και του εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας. Αυτή η μέθοδος δεν περιλαμβάνει απώλεια εξάτμισης και δεν απαιτεί πύργους ψύξης, αλλά έχει χαμηλότερη απόδοση ανταλλαγής θερμότητας και απαιτεί μεγαλύτερες περιοχές ανταλλαγής θερμότητας και υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας ανεμιστήρα.

.

II. Βασικός αντίκτυπος των συνθηκών γεωγραφικών και υδάτινων πηγών

 

1.Πλεονεκτήματα παράκτιων/ποτάμιων-παρακείμενων τοποθεσιών

 

Το άφθονο θαλασσινό νερό και το νερό του ποταμού μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις πρόσληψης και εκκένωσης νερού μία φορά-μέσω ψύξης, εξαλείφοντας την ανάγκη για πύργους ψύξης. Προς το παρόν, όλοι οι λειτουργικοί πυρηνικοί σταθμοί στην Κίνα βρίσκονται κατά μήκος της ακτής, επομένως γενικά δεν εγκαθίστανται πύργοι ψύξης.

 

2.Περιορισμοί εσωτερικών/νερών-σπανών περιοχών

 

Οι περιοχές της ενδοχώρας αντιμετωπίζουν στενή παροχή νερού. Μόλις-η ψύξη περιορίζεται από τους κανονισμούς προστασίας του περιβάλλοντος και τους περιορισμούς όγκου νερού, καθιστώντας την ψύξη ανακυκλοφορίας κλειστού-βρόχου υποχρεωτική επιλογή και οι πύργοι ψύξης γίνονται έτσι ένα τυπικό εξάρτημα. Για παράδειγμα, οι πυρηνικοί σταθμοί της ενδοχώρας στις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Γαλλία είναι εξοπλισμένοι με μεγάλους υπερβολικούς πύργους ψύξης.

.

 

 

III. Διαφορές σε τύπους αντιδραστήρων και ψυκτικά

 

Τα σχέδια των συστημάτων ψύξης ποικίλλουν μεταξύ διαφορετικών τύπων αντιδραστήρων και ορισμένοι τύποι αντιδραστήρων δεν απαιτούν εγγενώς παραδοσιακούς πύργους ψύξης.

 

Τύπος αντιδραστήρα	Ψυκτικό	Χαρακτηριστικά ψύξης	Απαίτηση Πύργου Ψύξης
Αντιδραστήρας υπό πίεση (PWR)	Νερό υψηλής-πίεσης	Οι πρωτεύοντες και οι δευτερεύοντες βρόχοι διαχωρίζονται. ο δευτερεύων βρόχος απαιτεί ψύξη του ατμού εξαγωγής	Δεν απαιτείται για παράκτιες εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούνται μία φορά-μέσω ψύξης. απαιτείται για εγκαταστάσεις εσωτερικού που χρησιμοποιούν ψύξη κλειστού-βρόχου
Αντιδραστήρας βραστό νερό (BWR)	Νερό	Το ψυκτικό υγρό βράζει απευθείας για να παράγει ατμό. Ο ατμός της εξάτμισης πρέπει να συμπυκνωθεί	Δεν απαιτείται για παράκτιες εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούνται μία φορά-μέσω ψύξης. απαιτείται για εγκαταστάσεις εσωτερικού που χρησιμοποιούν ψύξη κλειστού-βρόχου
Γρήγορος αντιδραστήρας-ψυγμένος με νάτριο	Υγρό νάτριο	Το υγρό μέταλλο προσφέρει υψηλή απόδοση εναλλαγής θερμότητας. δεν απαιτείται ψύξη με εξάτμιση	Γενικά δεν απαιτούνται παραδοσιακοί πύργοι ψύξης
Υψηλής-Θερμοκρασίας αερίου-Ψύξης αντιδραστήρας	Ήλιο	Ψύξη αερίου με απαγωγή θερμότητας μέσω εναλλάκτη θερμότητας	Δεν απαιτούνται παραδοσιακοί πύργοι ψύξης
Αντιδραστήρας λιωμένου άλατος με βάση το θόριο-	Λιωμένο αλάτι	Ψύξη λιωμένου άλατος. ο σχεδιασμός του συστήματος δεν απαιτεί εξάτμιση νερού για απαγωγή θερμότητας	Δεν απαιτούνται παραδοσιακοί πύργοι ψύξης

 

 

 

 

IV.Ανταλλαγή-Μεταξύ Περιβαλλοντικής Προστασίας και Οικονομικών Παραγόντων

 

1.Περιβαλλοντική συμμόρφωση

Μόλις-μεταφερθεί η ψύξη πρέπει να πληροί τα περιβαλλοντικά πρότυπα σχετικά με τη θερμοκρασία του νερού απόρριψης και τη θερμική ρύπανση. Οι παράκτιες περιοχές έχουν μεγάλες χωρητικότητες υδάτινων σωμάτων, γεγονός που καθιστά εύκολη την κάλυψη των απαιτήσεων συμμόρφωσης. Η ανακυκλοφορία ψύξης με κλειστό-βρόχο ελέγχει την εκκένωση θερμότητας μέσω των πύργων ψύξης για συμμόρφωση με τους περιβαλλοντικούς κανονισμούς.

 

 

2.Οικονομικά

Το "Once{0}}through cooling διαθέτει χαμηλό κόστος κατασκευής κεφαλαίου και λειτουργικά έξοδα, αλλά υπόκειται σε περιορισμούς στην πηγή νερού. Η ψύξη με επανακυκλοφορία κλειστού-βρόχου απαιτεί την κατασκευή πύργων ψύξης, οι οποίοι συνεπάγονται υψηλές επενδύσεις κεφαλαίου, αλλά είναι κατάλληλοι για περιοχές με έλλειψη νερού-. Τα συστήματα ψύξης αέρα εξοικονομούν νερό-αλλά καταναλώνουν υψηλή ενέργεια ανεμιστήρα, με αποτέλεσμα υψηλότερο-λειτουργικό κόστος.

                                                

Ειδικά Σενάρια και Βελτιστοποίηση Σχεδιασμού

 

1. Εγκαταστάσεις πυρηνικής ενέργειας (πλοία/υποβρύχια)

Λόγω περιορισμένου χώρου, υιοθετούνται συμπαγή συστήματα ψύξης (π.χ. θαλασσινό νερό μια φορά-μέσω ψύξης σε συνδυασμό με-εναλλάκτες θερμότητας υψηλής απόδοσης), χωρίς να έχουν εγκατασταθεί πύργοι ψύξης.

 

2. Μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR)

Ορισμένα σχέδια υιοθετούν την ενσωματωμένη ψύξη ή ψύξη αέρα, απλοποιώντας το σύστημα και εξαλείφοντας την ανάγκη για μεγάλους πύργους ψύξης.

 

Συμπερασματικά, το εάν ένας πυρηνικός σταθμός είναι εξοπλισμένος με πύργους ψύξης είναι μια ολοκληρωμένη απόφαση που βασίζεται σε μεθόδους ψύξης, γεωγραφικές συνθήκες, σχεδιασμό αντιδραστήρα και οικονομικούς παράγοντες. Παράκτια-μέσω συστημάτων ψύξης, ειδικών τύπων αντιδραστήρων (π.χ., αντιδραστήρες-με ψύξη νατρίου, αντιδραστήρες υψηλής{5}}ψύξης αερίου-με νάτριο, και τα συστήματα ψύξης αέρα δεν απαιτούν παραδοσιακούς πύργους ψύξης, ενώ τα συστήματα ψύξης κλειστού-βρόχου πρέπει να είναι εξοπλισμένα με πύργους ψύξης ανακυκλοφορίας εσωτερικού βρόχου. Με την επέκταση της πυρηνικής ενέργειας σε εσωτερικές και υδάτινες{9} περιοχές, η εφαρμογή των πύργων ψύξης θα γίνει πιο διαδεδομένη. Εν τω μεταξύ, οι τεχνολογίες ψύξης αέρα και οι νέοι τύποι αντιδραστήρων οδηγούν επίσης στη διαφοροποίηση της ανάπτυξης του συστήματος ψύξης.