Тепловое аккумулиров ание энергии

Предварительно напряженные бетонные сосуды давления

На основе опыта эксплуатации ПБСД для газоохлаждае­мых реакторов [4.13] введены нормативы на проектирование ПБСД, действующие в США [4.14], Великобритании [4.15] и Франции [4.16]. Прочностной анализ ПБСД довольно сло­жен. Теорию тонких упругих оболочек обычно нельзя приме­нить непосредственно; трудно также рассчитать переходные зоны, например, от цилиндрической части к плоскому днищу. Поэтому обязательны модельные испытания. По нормативам ASME [4.14], например, требуются модели в масштабе 1:4 для оценки долговременных характеристик и 1 : 14 для испы­таний на нагружение и разрушение.

Напряжения классифицируются в соответствии с катего­рией нагрузки. Согласно нормативам ASME, в отношении на­пряжений налагаются следующие ограничения.

Бетонный наполнитель. Главные напряжения сжатия не должны превышать 0,ЗСств, Сж, где значение С(^ 1) зависит от того, одномерно, двумерно или трехмерно напряжение. На­пряжения растяжения не допускаются. Максимально допусти­мая температура тела бетона 65°С, а отдельных «горячих точек» 120 °С.

Арматура. Продольная нагрузка на разрыв должна быть меньше, чем 0,7<тв или 0,8(тт. Максимально допустимая темпе­ратура 65 °С.

ПБСД рассчитываются на нагрузку, превышающую рабо­чее давление в 1,2 раза, и на температурный градиент в стен­ке, в 1,5 раза превышающий номинальную величину. Струны арматуры должны выдерживать напряжение, превышающее не менее чем в 2—2,5 раза расчетное. С учетом допустимой температуры бетона, сравнительно низкой теплопроводности и большой толщины стенки возможен только вариант хо­лодной стенки сосуда. Более того, даже если в стенке нет тепловыделения, как в сосудах атомных электростанций, не­обходима система охлаждения бетона.

Условия работы аккумулирующих ПБСД горячей воды в отношении давления, температуры и свойств среды аналогич­ны условиям работы сосудов BWR или PWR. Однако ПБСД для BWR и PWR еще не построены, хотя и существует мно­жество проектных вариантов; основные трудности здесь свя­заны с конструкцией облицовки и тепловой изоляцией. Не­которые варианты кратко характеризуются ниже.

а) Шведский вариант ПБСД для BWR (рис. 4.16) [4.17]. Этот сосуд имеет холодную облицовку и цилиндрический за-

/ — продольные струны; 2 — опорные элементы; 3 — стальная обшивка; 4 — бетон­ная оболочка; 5 — облицовка, теплоизоляция; 6 — круговые струны; 7 — выход пара;.

8 — вход питательной воды; 9 — болты; 10 — бетон; // — система охлаждения обли­цовки; 12 — система охлаждения днища; 13 — циркуляционный насос; И —направ­ляющие трубы регулирующих стержней; 15 — привод регулирующих стержней.

зор, заполненный азотом под давлением аналогично воздуш­ному зазору на рис. 4.10. Теплоизоляция плоского нижнего» днища обеспечивается несколькими слоями неподвижно» воды.

б) Вариант ПБСД фирмы «Kpytim для BWR (рис. 4.17) [4.18]. Он имеет горячую облицовку, а также теплоизоляцию» под давлением с керамическими шариками в качестве на­полнителя.

в) Вариант ПБСД «Зайберсдорф» (рис. 4.18) [4.19]. В этом варианте применена горячая облицовка с низким' коэффициентом теплового расширения, а также теплоизоля­ция под давлением, выполненная из пористого бетона; (LBn 450) с низким коэффициентом теплопроводности. Основ-

Рис. 4.18. Австрийский (Зай - берсдорф) вариант ПБСД с горячей облицовкой [4.19].

Экспериментальный сосуд (раз­меры в см), / — предварительно напряженное бетонное кольцо; 2 — кольцевой зазор; 3 — опор­ное кольцо; 4 — горячая обли­цовка; 5 — теплоизолирующий бетон; 6 — контроль утечек; 7 — внутренняя охлаждающая систе­ма; S — межстенный зазор; 9 — бетон; 10 — внутренняя изоля­ция; И — опорные колонны; 12 — спиральные струны; 13 — продольные струны; 14 — внеш­няя система нагрева и охла­ждения; 15 — окружные струны.

ной корпус изготовляется из устойчивого к повышенным тем­пературам бетона, способного работать при температурах 100—120 °С и выше.

Простота конструкции сосудов-реакторов для аккумули­рования горячей воды является важным их достоинством.

Однако частота изменений температуры и давления в них много больше, чем в реакторе, и проблемы теплоизоляции в случае холодной облицовки и усталостных явлений в горя­чей облицовке представляют определенные трудности.