Водородные заправочные станции.

В начале 2009 года во всём мире функционировало 200 стационарных водородных автомобильных заправочных станций.

Водородные заправочные станции можно разделить на три типа:

· Мобильные

· Стационарные

· Домашние

Мобильные станции предназначены для заправки техники в местах, где нет другой водородной инфраструктуры. Например, военной техники, выставочных образцов и т.д.

Стационарные станции предназначены для продажи водорода, произведённого на самой станции, или в другом месте. Некоторые из них располагаются на химических производствах, где производят водород, или получают водород в виде побочного продукта основного производства.

Домашние заправочные станции создаются как решение проблемы отсутствия водородной инфраструктуры. Они могут производить 200 – 1000 кг водорода в год, что достаточно для заправки 1-5 автомобилей в сутки.

Honda испытывает свою бытовую установку под названием Домашняя энергетическая станция Honda. Установка в бытовых условиях производит водород из природного газа. Часть водорода используется в топливных элементах для производства тепловой и электрической энергии для дома. Оставшаяся часть водорода используется для заправки автомобиля.

Аналогичные разработки ведутся:

Toyota совместно с Aisin Seiki Co. с 2001 года. Начало продаж запланировано на 2008 г. Домашняя система Toyota получает водород из природного газа, сжиженного нефтяного газа, или керосина. Toyota прогнозирует, что цена домашней энергетической установки составит около $4100.

General Motors разрабатывает домашнюю систему для заправки водородных автомобилей. GM надеется, что домашние заправочные станции поступят в продажу в 2011 году, когда начнутся поставки автомобилей на водородных топливных элементах.

Британская компания ITM Power Plc разработала и испытала в 2007 г. бытовой электролизёр для производства водорода. Водород производится ночью, что позволит сгладить пики потребления электроэнергии. Электролизер мощностью 10 кВт производит из воды водород, и хранит его под давлением 75 бар. Произведённого водорода достаточно для 40 км пробега битопливного (водород/бензин) Ford Focus. Компания планирует начать производство бытовых электролизеров в начале 2008 г. ITM Power достигла уровня себестоимости электролизеров $164 за 1 кВт.

Выводы:

Сроки перехода к водородной экономике зависят не только от эффективности технологических решений в области производства, хранения и транспортировки водорода, но от степени независимости правительств передовых стран США, ЕС, Японии, КНР и т.д. от влияния нефтегазового лобби. Масштабному переходу к водородной экономике, могут помешать фундаментальные принципы капиталистического ведения экономики.

ЭКСПЛУАТИРУЕМЫЕ РЕАКТОРЫ.

Основные типы реакторов:

ABWR - advanced boiling water reactor (усовершенствованный ядерный реактор кипящего типа)

AGR - advanced gas-cooled reactor (усовершенствованный газоохлаждаемый ядерный реактор)

BWR - boiling water reactor (ядерный реактор кипящего типа)

FBR - fast breeder reactor (ядерный реактор - размножитель на быстрых нейтронах)

GCR - gas-cooled reactor газоохлаждаемый ядерный реактор

HWLWR - heavy-water moderated boiling light-water-cooled reactor (ядерный реактор с тяжеловодным замедлителем и водным теплоносителем кипящего типа)

LWCGR - light-water-cooled graphite-moderated reactor (водоохлаждаемый ядерный реактор с графитовым замедлителем)

PHWR - pressurized moderated and cooled reactor (ядерный реактор с тяжеловодным замедлителем и теплоносителем под давлением).

PWR - pressurized water reactor (корпусной водо-водяной энергетический реактор)

SGHWR -steam generating heavy water reactor (парогенерирующий тяжеловодный ядерный реактор).

Тип реактора	Страны	Кол -во	ГВт	Топливо	Охладитель	Замедлитель
Герметичный водяной реактор (PWR)	США, Франция, Япония, Россия			Обогащенный UO₂	Вода	Вода
Кипящий реактор (BWR)	США, Япония, Швеция			Обогащенный UO₂	Вода	Вода
Реактор с газовым охлаждением (Magnox и AGR)	Великобритания			Естественный U, обогащенный UO₂	СО₂	Графит
Герметичный реактор на тяжелой воде CANDU (PHWR)	Канада			Естественный UO₂	Тяжелая вода	Тяжелая вода
Легко-водный реактор с графитовым замедлителем (RBMK)	Россия			Обогащенный UO₂	Вода	Графит
Реактор на быстрых нейтронах (FBR)	Япония, Франция, Россия		1.3	PuO₂ и UO₂	Жидкий натрий	Нет

Таб. 20 Основные типы эксплуатированных реакторов.

7.1 BWR (Boiling Water Reactor). Схож с российским реактором РБМК.

BWR водо-водяной блочный кипящий реактор. Вода – теплоноситель и замедлитель нейтронов. Температура пара перед турбиной 285⁰C, давление 75 атм.

Типичный корпус BWR имеет диаметр около 6 м, толщину стенки 150 мм, высоту - примерно 22 м. РУ транспортируются с завода - изготовителя на монтажную площадку АЭС водным путем и специальными тягачами. Основной конструкционный материал активных зон реакторов BWR - сплав циркония (циркалой).

В реакторе BWR плотности некипящей воды на входе (около 0.75-0.8) и пароводяной смеси с массовым паросодержанием ~15% на выходе (около 0.2-0.3), резко отличаются.

В мировой практике реакторы BWR получили заметное развитие. В атомной энергетике США, примерно 2/3 АЭС работают с реакторами PWR, а 1/3 - с BWR.

Единичная мощность блоков с реакторами типа BWR доведена в настоящее время до 1300 МВт. Этого удалось достичь за счет следующих факторов:

переход от естественной к принудительной циркуляции воды внутри корпуса позволил повысить краткость и скорость циркуляции, а в конечном итоге - генерацию пара с единицы поверхности и удельную энергонапряженность активной зоны;
гравитационная сепарация была заменена принудительной с использованием вертикальных турбосепараторов с осевым подводом пароводяной смеси. Это дало возможность существенно увеличить паровую нагрузку в расчете на единицу площади поперечного сечения корпуса реактора;
увеличение размеров активной зоны (высота и особенно диаметр);

Нижнее размещение СУЗ.

Для реакторов типа BWR характерно нижнее размещение приводов СУЗ. Это обусловлено эффектами деформации поля нейтронов в кипящих реакторах.

В любом кипящем (а особенно в корпусном типа BWR) реакторе плотности некипящей воды на входе (около 0.75-0.8) и пароводяной смеси с массовым паросодержанием ~15% на выходе (около 0.2-0.3) резко отличаются. Поэтому сильно отличаются их замедляющая и поглощающая способности. Следствием этого является постоянная деформация поля тепловыделения (на мощности) с более высоким энерговыделением в нижней части зоны. Деформированное поле нейтронов обусловливает увеличение коэффициента неравномерности и деформацию режимов работы ТВЭЛов.

Кроме того, существенен другой эффект в результате деформации поля нейтронов эффективность органов СУЗ очень мала в верхней части зоны и очень велика в нижней, поэтому для снижения неравномерности энерговыделения и эффективного управления в BWR стержни СУЗ вводятся в зону снизу. Недостаток такой конструкции связан ряд проблем при заглушении реактора и удержании его в подкритическом состоянии при обесточивании блока, но система BWR хорошо отработана и широко распространена в мире.

Преимуществом нижнего размещения является и то, что в защитных трубах приводов СУЗ исключено скопление гремучей смеси, которая по мере образования всплывает в верхнюю паровую часть реактора.

К сравнению в реакторах РБМК искажение поля также имеет место, но оно не столь значительно в нормальных режимах. Однако во время аварийных ситуаций, распределение может существенно измениться. Экспертные оценки, свидетельствуют о том, что перед аварией на IV блоке ЧАЭС около 80% энерговыделения было сосредоточено в нижней трети активной зоны (т.е от 0 до 3м).

Преимущества

Реактора на значительно более низком давлении в сравнении с PWR.
Нет дорогостоящих и сложных парогенераторов.
Одноконтурность.
Возможность работы на малых мощностях, с естественной циркуляцией

Недостатки

Сложность расчетов для управления и потребления ядерного топлива в процессе эксплуатации в связи с наличием двух фазной среды (вода-пар).

Паровой коэффициент реактивности, при авариях может стать положительным.
Загрязнение турбины короткоживущими продуктами радиоактивного распада.
Необходимость экранирования и контроля доступа к паровой турбине во время эксплуатации из-за радиационного фона, связанного с выводом пара непосредственно из активной зоны реактора.

Примечание: Новый проект РУ ESBWR, спроектирован с использованием естественной циркуляции.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒