Gőzgenerátor - az atomreaktorból származó primer hűtőközeg hője miatt atmoszférikus nyomás feletti nyomású vízgőz előállítására szolgáló hőcserélő [ 1] [2] .
Korábban a gőzkazánok megnevezésére is használták a "gőzgenerátor" kifejezést [3] [4] , azonban az atomerőművek megjelenése után a mai jelentés az eredetit felváltotta. A gőzkazánokat a modern szabványok szerint nem szabad gőzfejlesztőnek nevezni [5] . Ezen kívül néhány tudományterületen a kifejezés elektromos kazánként és hulladékhő-kazánként is értelmezhető [6] .
A gőzfejlesztőket két- és háromhurkos atomerőművekben használják. Egyáramkörök esetén szerepüket maga az atomreaktor tölti be . A gőzfejlesztők, valamint a turbina kondenzátorok és a közbenső hőcserélők (háromkörös sémával) az atomerőművek fő hőcserélői, amelyek jellemzői jelentősen befolyásolják az erőmű hatékonyságát és gazdasági jellemzőit.
A legtöbb atomerőmű egy tipikus sémát alkalmaz az atomenergia elektromos árammá alakítására: a nukleáris reakciók felmelegítik a hűtőfolyadékot (leggyakrabban vizet). A reaktorból a forró vizet átszivattyúzzák a gőzfejlesztőn, ahol a hő egy részét leadja, és ismét visszakerül a reaktorba. Mivel ez a víz nagy nyomás alatt van, folyékony állapotban marad (a modern VVER típusú reaktorokban kb. 160 atmoszféra ~330 °C hőmérsékleten [7] ). A gőzgenerátorban ez a hő a szekunder kör vízébe kerül, amely sokkal kisebb nyomás alatt van (a primer kör nyomásának fele vagy kevesebb), és ezért felforr. A keletkező gőz az elektromos generátort forgató gőzturbinába kerül, majd a kondenzátorba, ahol a gőz lehűl, lecsapódik és ismét a gőzfejlesztőbe kerül. A kondenzátort külső nyílt vízforrásból (pl. hűtőtóból) származó vízzel hűtik.
Mind az első, mind a második kör zárva van, ami csökkenti a sugárzás szivárgásának valószínűségét. A primerköri szerkezetek méretei minimálisak, ami szintén csökkenti a sugárzási kockázatokat. A gőzturbina és a kondenzátor nem lép kölcsönhatásba a primer kör vizével, ami megkönnyíti a javításokat és csökkenti a radioaktív hulladék mennyiségét az állomás szétszerelése során.
Egy tipikus gőzfejlesztő több ezer csőből áll, amelyeken keresztül az elsődleges hűtőfolyadékot szivattyúzzák. A csövek a másodlagos hűtőfolyadékba merülnek. Jól látható, hogy az állomás hosszú (tíz éves) szolgálata során hibák keletkezhetnek a csövekben. Ez az elsődleges hűtőfolyadék a másodikba szivárgásához vezethet. Ezért a reaktor tervezett leállásai során a hőcserélő csövek állapotát figyelik, a hibás csöveket pedig eltömítik (elakadnak). Ritka esetekben a teljes gőzfejlesztő cseréje szükséges, de általában a gőzfejlesztő élettartama megegyezik a reaktor élettartamával.
A gőzfejlesztő egy rekuperatív hőcserélő , amelyben a hőenergia a primer kör hűtőközegéből a hőcserélő felületen keresztül a szekunder kör munkaközegébe kerül, és így gőz keletkezik, amely táplálja a turbinát . Háromkörös rendszerrel ( gyors neutronreaktor ) vannak közbenső hőcserélők is. Az első körből rajtuk keresztül jut el a hő a másodikba (mindkettő folyékony fém), a gőzfejlesztőkben pedig a második körből a harmadik, vízkörbe [2] [8] .
A gőzfejlesztő összetétele különféle elemeket tartalmazhat: takarékos , elpárologtató , túlhevítő , közbenső túlhevítő (az újramelegítést speciális hőcserélőkben is elvégezhetjük, amelyek nem részei a gőzfejlesztőnek).
A gőzfejlesztőket osztályozzák [8] :
A gőzfejlesztő automata vezérlőrendszerének feladata a szükséges terhelés, a túlhevített gőz paramétereinek állandósága és a leggazdaságosabb tüzelőanyag elégetése. A szabályozás problémája a különböző paraméterek egymástól való függése. Így a tápvíz áramlásának változása befolyásolja az egység teljesítményét, a gőz nyomását és hőmérsékletét. A fő szabályozási paraméter a túlhevített gőz hőmérséklete, mivel a legtöbb paraméter megváltoztatása befolyásolja. Tehát a gőzfejlesztő egy összetett vezérlőobjektum, sok egymással összefüggő paraméterrel, így az automatikus vezérlés fontos helyet foglal el a gőzfejlesztő normál működésében.
A gőzfejlesztő normál üzemmódjának megsértése esetén a szabályozott érték eltér a megadott értékektől. A vészhelyzetek elkerülése érdekében a gőzfejlesztő működése során szükség van egy értékre, amelyen a védelem működni fog. Ezeket az értékeket útbeállításnak nevezzük . A védelmi jelek általában hallhatóak és/vagy láthatók, és a vezérlőpulton jelennek meg.
A gőzfejlesztő védelmi rendszerekben használt biztonsági berendezések a következők: