Концепция использования теплового аккумулятора для исследовательской ядерной установки МБИР
В.В. Глазков, А.М. Зотов, И.А. Зубрицкий
Вестник ИГЭУ, 2026 г. выпуск 1, сс. 40—48
Скачать PDF
Состояние вопроса. Атомная энергетика сталкивается с проблемой низкой маневренности энергетических установок, что затрудняет адаптацию к изменяющимся режимам энергопотребления. Существует необходимость разработки технических решений, позволяющих повысить гибкость атомных электростанций без существенных конструктивных изменений реакторных установок. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является внедрение систем теплового аккумулирования, которые позволяют накапливать избыточную энергию в периоды низкого потребления и использовать ее в часы пиковых нагрузок.
Материалы и методы. Исследование проведено на базе исследовательской ядерной установки МБИР, а также на материале опубликованных статей о тепловом аккумулировании. Использованы методы анализа существующих схем теплового аккумулирования на атомных электростанциях, методы моделирования и выбора режимов работы теплового аккумулятора. Рассмотрен вариант конструктивной реализации теплового аккумулятора с использованием четырех насосов теплового аккумулятора и двухбакового накопителя теплоносителя.
Результаты. Разработана концепция использования двухбакового теплового аккумулятора с нитратно-нитритным солевым теплоносителем для исследовательской ядерной установки МБИР, включающая три режима работы: зарядка, разрядка и номинальный режим. Выбор теплоносителя обоснован его высокой по сравнению с натрием теплоемкостью и, что критически важно, повышенной безопасностью при возможном контакте с водой, что снижает риски при интеграции с пароводяным контуром. Предложена конструкция теплового аккумулятора, состоящая из бака-разрядки, бака-зарядки, четырех насосов теплового аккумулятора и запорной арматуры.
Выводы. Предложенная концепция теплового аккумулятора для исследовательской ядерной установки МБИР обеспечивает более эффективное использование тепловой энергии реактора, позволяет работать турбине в полупиковом режиме и может быть адаптирована для использования на отраслевых атомных электростанциях. Применение теплового аккумулятора создает возможность резервирования энергии и повышения маневренности энергетической установки. Предложенная концепция может быть применена в дальнейшем и для отраслевых АЭС.
1. Глазков В.В., Синкевич О.А., Чикунов С.Е. Подземные водяные тепловые аккумуляторы для АЭС – новые перспективы // Вестник МЭИ. – 2011. – № 3. – С. 23–24.
2. Копкова Е.С., Иманова Х.Г. Атомная энергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы развития отрасли в условиях цифровой экономики // Проблемы региональной экономики. – 2018. – № 42. – С. 3–26.
3. Фортов В.Е., Попель О.С. Энергетика в современном мире. – М.: Интеллект, 2011. – С. 25–30.
4. Асмолов В.Г. Российская ядерная энергетика сегодня и завтра // Теплоэнергетика. – 2007. – № 5. – С. 2–6.
5. Бажанов В.В., Лощаков И.И., Щуклинов А.П. Исследование возможности использования на АЭС аккумуляторов тепловой энергии при регулировании частоты тока в сети // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2013. – № 4. – С. 29–36.
6. Бабаев Б.Д. Принципы теплового аккумулирования и используемые теплоаккумулирующие материалы // Теплофизика высоких температур. – 2014. – Т. 52, № 5. – С. 760. DOI: 10.7868/S0040364414050019.
7. Лебедев В.А., Деев А.С., Ступкин А.Д. АЭС малой мощности с аккумулятором теплоты фазового перехода // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 5. – С. 19–27. DOI: 10.17588/2072-2672.2023.5.019-027.
8. Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии: пер. с англ. / под ред. В.М. Бродянского. – М.: Мир, 1987.
9. Столяревский А.Я. Хемотермические циклы и установки аккумулирования энергии // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». – 2005. – № 3(23). – С. 45–58.
10. Многоцелевой быстрый исследовательский реактор (МБИР) – инновационный инструмент для развития ядерных энерготехнологий / Ю.Г. Драгунов, И.Т. Третьяков, А.В. Лопаткин и др. // Атомная энергия. – 2012. – Т. 113, вып. 1. – С. 25–28.
11. Исследовательские реакторы – взгляд в будущее / Б.А. Габараев, А.В. Лопаткин, И.Т. Третьяков и др. // Атомная энергия. – 2007. – Т. 103, вып. 1. – С. 65–70.
12. Нейтронно-физические особенности проектирования МБИР / И.В. Зайко, М.О. Левченко, A.B. Лопаткин и др. // Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. – М.: ОАО «НИКИЭТ», 2012. – С. 187–194.
13. Нейтронно-физические особенности активной зоны МБИР / И.В. Зайко, М.О. Левченко, A.B. Лопаткин // Атомная энергия. – 2013. – Т. 114, вып. 4. – С. 188–192.