C3/C4 כוח גרעיני מצנן שמן: ליבת בקרת הטמפרטורה לפעולה בטוחה של כוח גרעיני

מיקום ליבה וערך תפקודי
המשאבה הראשית של הכוח הגרעיני היא ציוד הליבה המסתובב במהירות-הגבוהה היחיד במעגל הראשי, שצריך להניע-טמפרטורה ולחץ-גבוה (כ-15.5MPa), זרימת נוזל קירור רדיואקטיבי. מיסבי המנוע והאטמים המכניים שלו מייצרים כמות גדולה של חום במהלך פעולה- במהירות גבוהה. תפקיד הליבה של מצנן שמן C3/C4 הוא לספק קירור מאולץ לשמן סיכה, לשמור על טווח יציב של טמפרטורת סרט השמן של 32-40 מעלות, ולהבטיח את היציבות התרמית והאטימה של סרט הסיכה.
פירוק פונקציית מפתח
ודא ביצועי סיכה: שלוט בטמפרטורת שמן הסיכה בסף התכנון כדי למנוע ירידה בצמיגות השמן וקרע של סרט השמן הנגרמת על ידי טמפרטורות גבוהות, למנוע חיכוך יבש בין המיסב והרוטור, ולהאריך את חיי השירות של מיסבי המשאבה הראשית.
שמירה על אמינות איטום: טמפרטורת שמן יציבה יכולה למנוע עיוות תרמי והזדקנות של חומרי איטום מכניים, להפחית את הסיכון לדליפת נוזל קירור במעגל הראשי ולהבטיח את שלמות הבלימה הרדיואקטיבית של האי הגרעיני.
התאמה לתנאי הפעלה קיצוניים: ספק בקביעות קיבולת קירור תחת אירועי בסיס תכנוני (DBE) כגון הספק מלא, תנודות עומס ומעברים תרמיים, ויתירות בטיחות לשמור עבור תרחישים קיצוניים כגון LOCA (אובדן נוזל קירור).
הגנה על מערכת ההצמדה: שתף פעולה עם אלמנט מדידת טמפרטורת המשאבה הראשית, מתג מפלס הנוזל וכו' כדי לנטר את טמפרטורת השמן ומפלס בזמן אמת, לספק אותות אזעקה למערכת הבקרה ולהשיג התרעה מוקדמת על תקלות.

עקרונות מבניים וצורות מיינסטרים
הרכב מבנה הליבה
למקרר השמן C3/C4 יש מבנה מעטפת וצינור בליבתו, הכולל בעיקר צילינדר, כיסויי קצה עליונים ותחתונים, צרורות צינורות חילופי חום, בפלאנגים, אוגני כניסה ויציאה ויציאות פריקה/פליטה
צינור: מי קירור ציוד (RRI) משמשים להחלפת חום עם שמן סיכה בצד המעטפת דרך צינורות חילופי חום מנירוסטה, עם קצב זרימה שנשלט על 1.5 מטר לשנייה, כדי להגביר את עוצמת המערבולת ולחזק את העברת החום;
צד מעטפת: שמן סיכה זורם דרך המבצר כדי לשנות את כיוון הזרימה, להאריך את זמן השהייה ולשפר את יעילות העברת החום;
רכיבי עזר: מצוידים בממשק מדידת טמפרטורה (ניטור-בזמן אמת של טמפרטורת השמן), יציאת ניקוז (הסרת זיהומים בשמן), יציאת פליטה (הוצאת אוויר במערכת) וצינור ניקוז ומילוי שמן (מותאם לתחזוקת המערכת).
סוגים מבניים מיינסטרים
צלחת צינור קבוע: עם מבנה פשוט ובעלות נמוכה, צינורות חילופי החום מחוברים באופן קבוע לצלחת הצינור, המתאימים לתנאי עבודה קונבנציונליים עם הפרשי טמפרטורה קטנים. עם זאת, לא ניתן לפרק את צרור הצינורות, מה שמקשה על הניקוי והתחזוקה;
סוג ראש צף: ניתן להאריך בחופשיות את צרור הצינורות ולשלוף אותו כמכלול, מה שמקל על ניקוי יסודי ותחזוקה. הוא מתאים לצורכי התחזוקה של איים גרעיניים לאחר פעולה-לטווח ארוך ומהווה את הבחירה המרכזית של מצנני שמן C3/C4;
סוג צינור בצורת U-: צינור חילופי החום הוא מבנה בצורת U- שיכול למנוע את השפעת ההתפשטות התרמית ומתאים לתנאי טמפרטורה והפרשי טמפרטורה גבוהים. עם זאת, הניקוי בתוך הצינור קשה ומתאים לתרחישי עומס מיוחדים.

מאפיינים טכניים מרכזיים
1. עיצוב העברת חום יעיל
אימוץ פריסת זרימה נגדית, הנוזלים הקרים והחמים זורמים בכיוונים מנוגדים, ממקסם את הפרש הטמפרטורה הממוצע ומגדיל את יעילות העברת החום ב-20% עד 30% בהשוואה למורד הזרם. זה יכול להשיג ירידה מהירה בטמפרטורת השמן מ-80 מעלות מתחת ל-40 מעלות;
בצע אופטימיזציה של המרווחים בין הבלבול לבין סידור שורות הצינורות כדי לשפר את עוצמת הטורבולנציה של שמן הסיכה בצד המעטפת. מקדם העברת החום הכולל יכול להגיע ל-500-800W/(㎡· מעלות), העומד בדרישות העברת החום בעומס גבוה של איים גרעיניים;
שמור יתירות של 10% באזור חילופי חום כדי לקזז את השפעת הלכלוך (שמן ומים) על יעילות חילופי החום במהלך-פעולה ארוכת טווח, מה שמבטיח ביצועים יציבים לאורך כל מחזור החיים.
2. אבטחת מהימנות בדרגה גרעינית
עמידות בפני קורוזיה חומר: צינורות חילופי החום עשויים מפלדת אל-חלד 06Cr19Ni10, והמעטפת מרופדת בפלדת פחמן ובנירוסטה, שיכולים לעמוד בפני קורוזיה בסביבת האי הגרעיני ולמנוע את הסיכון של זיהום נפט ודליפה;
איטום ומניעת דליפה: מכסה הקצה מחובר עם אוגנים בעלי חוזק- גבוה ומצויד בטבעות איטום עמידות בשמן ועמידות-לטמפרטורות גבוהות, כדי למנוע חיבור בין שמן סיכה ומי קירור, העומד בדרישות ההגנה מפני קרינה של האי הגרעיני;
אנטי רעידות מבניות: על ידי ייעול התמיכה של צרור הצינורות ושיטת הקיבוע של לוחית הבלימה, היא מתאימה את עצמה לסביבת הרטט במהלך פעולת המשאבה הראשית, תוך מניעת התרופפות ופגעי עייפות של צינורות חילופי החום;
תכנון יתירות בטיחותית: דגמים מסוימים מאמצים מבנה כפול, שיכול להשיג פעולה אחת וגיבוי יחיד, עם זמן מיתוג של פחות או שווה ל-10 דקות, העומד בדרישות של פעולה רציפה של האי הגרעיני.
3. הסתגלות ותאימות
תואם עם דגמי המשאבה הראשית של כוח גרעיני (כגון AP1000, Hualong One, CANDU וכו'), ניתן להתאים את אזור חילופי החום וגודל הממשק בהתאם לעומס המשאבה הראשית וקצב זרימת מערכת השמן;
התאם את הפרמטרים של מערכת מי הקירור (RRI) עבור ציוד אי גרעיני, בקרת עליית הטמפרטורה של מי הקירור בתוך 5 מעלות, והימנע מהלם תרמי למערכת RRI;
תמיכה בחיבור עם מערכת בקרת המשאבה הראשית (DCS/PLC) להשגת ניטור מרחוק והתאמה אוטומטית של פרמטרים כגון טמפרטורת שמן, לחץ שמן וקצב זרימה.

תרחישי יישום ותחזוקת תפעול
תרחישי יישום אופייניים
מצנן השמן הראשי למשאבה גרעינית C3/C4 נמצא בשימוש נרחב בתחנות כוח גרעיניות של-דור שלישי/דור רביעי של כורי מים בלחץ, עם תרחישי ליבה הכוללים:
תנאי הפעלה נורמליים: כאשר המשאבה הראשית פועלת במלוא העוצמה, קרר ברציפות את מיסבי המנוע ושמן סיכה של האטם המכני כדי לשמור על יציבות המערכת;
תרחיש תנודת עומס: במהלך תהליך העלייה והירידה של עומס הכוח הגרעיני, התחל ועצור, הגיבו במהירות לשינויים בטמפרטורת השמן כדי למנוע כשל תרמי של סרט השמן;
ארעיות תרמיות ותנאי תאונה: בתרחישים קיצוניים כגון LOCA ועליית טמפרטורה פתאומית במעגל הראשי, שמור על יכולת קירור כדי לקנות זמן לתגובת חירום;
תרחיש תחזוקה: כאשר המשאבה הראשית מושבתת לצורך תחזוקה, שיתוף פעולה עם המערכת לניקוז ומילוי שמן, ולהשיג ניקוי ובדיקה עצמאיים של מצנן השמן.
נקודות מפתח של תפעול ותחזוקה
בדיקה יומית: מעקב אחר פרמטרים כגון טמפרטורת שמן, לחץ שמן, קצב זרימת מים והפרש טמפרטורת מים. אם סטיית טמפרטורת שמן היציאה עולה על ± 2 מעלות, יש לחקור אותה מיד;
ניקוי רגיל: פרק את צרור הצינורות כל 6-12 חודשים והשתמש במים בלחץ גבוה או בחומרי ניקוי כימיים כדי להסיר אבנית בצד הצינור ושמן בצד המעטפת. יש לשלוט על מקדם הלכלוך בתוך 0.0004m ² · K/W;
בדיקת איטום: בדוק מדי שנה את טבעת האיטום של מכסה הקצה ומשטח איטום האוגן, החלף רכיבים מזדקנים וערוך בדיקת לחץ מים בלחץ העבודה פי 1.25 עד 1.5 כדי להבטיח שאין דליפה;
פתרון בעיות: כאשר טמפרטורת השמן נשארת גבוהה באופן עקבי, יש לתת עדיפות לבדיקת סתימות בנפח מי הקירור, טמפרטורת המים וצינורות חילופי החום; כאשר השמן מזוהם, יש צורך להחליף את השמן ולנקות את המערכת בזמן.

מצנן השמן הראשי של תחנת הכוח הגרעינית C3/C4, בתור "ליבת בקרת הטמפרטורה" של האי הגרעיני, הוא חלק מרכזי בציוד המבטיח את הפעולה הבטוחה של המשאבה הראשית ושמירה על שלמות מערכת נוזל הקירור בכור. העברת החום היעיל-הגבוהה, האמינות הגרעינית-ויכולת ההסתגלות החזקה שלו תומכים ישירות בייצור כוח יציב-לטווח ארוך של תחנות כוח גרעיניות. עם קידום-בקנה מידה גדול של-הדור השלישי לאנרגיה גרעינית ופיתוח הדור הרביעי של-טכנולוגיית החשמל הגרעינית, מקררי הנפט ישודרגו לקראת יעילות גבוהה יותר, אינטליגנציה ותוחלת חיים ארוכה יותר, ויספקו ערובה מוצקה יותר לפעולה בטוחה ויעילה של תחנות כוח גרעיניות.