Монографии

Комбинирование водородных энергетических циклов с атомными электростанциями / Р.З. Аминов, А.Н. Байрамов; Саратовский научный центр РАН – М.: Наука, 2016. 254 с. – ISBN 978-5-02-039956-3.

Программой развития атомной энергетики России предусмотрено существенное увеличение доли АЭС в энергосистемах Европейской части страны. В связи с этим вопросы повышения безопасности и эффективности их работы в условиях неравномерных графиков электропотребления представляются весьма актуальными.

Анализ современных графиков потребления электрической энергии указывает на значительную их суточную неравномерность. В этих условиях оказывается оправданным производство водорода и кислорода электролизом воды на базе внепиковой (ночной) электроэнергии атомных электростанций с последующим использованием водорода в период максимума электропотребления для покрытия пиковых электрических нагрузок. В монографии представлены научные основы построения водородных циклов в сочетании с влажнопаровыми циклами АЭС. Комбинирование водородного энергетического комплекса и АЭС сопряжено с разработками схемно-параметрических решений, обоснованием систем аккумулирования, а также особенностей сжигания водорода в кислородной среде.

Кроме этого, электролизное получение водорода и кислорода сопряжено с наработкой тяжелой воды, что может рассматриваться на уровне многопродуктового энергетического производства.

В монографии представлены результаты по изучению свойств высокотемпературного диссоциированного пара, образующегося при окислении водорода в кислородной среде. Рассмотрены основные цепные реакции, протекающие через стадии образования активных промежуточных состояний. Построены скелетные таблицы диссоциированного водяного пара с началом отсчета от 0 °С и положительными значениями энтальпий во всем диапазоне изменения температур. Выполнен анализ существующих современных горелочных устройств для получения высокотемпературного пара. Отмечен достаточно высокий уровень недожога водорода в конечном состоянии получаемого пара в этих устройствах.

Рассмотрены получившие развитие в мировой практике технологии аккумулирования энергии. Показана конкурентная эффективность комбинирования водородных циклов с получением высокотемпературного пара для осуществления перегрева рабочего тела влажнопаровых АЭС. Рассмотрена электрохимическая генерация (топливные элементы) на основе водородных циклов и ее конкурентоспособность на современном этапе развития.

Рассмотрены пути повышения безопасности АЭС за счет резервирования собственных нужд водородным комплексом в аварийных состояниях с полным обесточиванием. Создание таких систем позволит снизить риск появления крупных аварий с повреждением активной зоны реакторов. На основе метода графов приведена методика укрупненной оценки снижения вероятности крупных аварий на АЭС при резервировании собственных нужд водородным комплексом.

Рассмотрены вопросы безопасного обращения с водородом на АЭС, а также вопросы взрывопожаробезопасности при хранении, транспортировке водорода и использовании высокотемпературного пара в пароводяном цикле АЭС.

Книга предназначена для научных работников, специалистов, аспирантов, студентов старших курсов теплоэнергетических специальностей.