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【冷水机问答】核能工业可以改善冷却系统吗?

在任何一天,从某些核电站都可以看到高耸的冷却塔。这些植物位于河流或任何其他主要水源附近。像其他火力发电厂一样,由于不可避免的将热量转化为机械能并最终转化为电能的过程,它们需要大量的冷却。他们的蒸汽锅炉产生兆瓦的热量,冷凝器必须排除这些热量。甚至控制室内的气候也需要冷却。为什么此信息很重要?许多人想知道核电厂是否可以从改进的冷却系统中受益。澳大利亚联邦议会服务部在2006年的一份报告中指出:“根据所采用的冷却技术,核电站的水需求可能比其他电站的水需求高20%至83%。” 这证明了与其他选择相比,核电厂在冷却系统时的需求量有多大。以下是有关热能积累和核能生产如何协同工作的讨论。

蓄热需要

核电站产生蒸汽,然后使涡轮转动以发电。蒸汽从涡轮机进入冷凝器进行冷却或冷凝回水。冷凝器冷却通常是耗水的过程。这就是为什么海洋,湖泊和河流对核能工业如此重要的原因。水冷凝后,将其送回核反应堆进行重复循环。通常,冷却水排回水源。

要大量淡水。估计显示,发电厂使用的淡水占淡水总量的41%。公平地说,随着对资源可持续利用的需求的增长,核电厂将来必须减少其汲取的淡水量。这不是唯一的问题。由于效率低下,在干旱地区核电厂的脆弱性很高。闭环冷却系统有其自身的挑战,例如由于蒸发而损失水。

这些简单的分析表明了什么?

核电厂需要使用 效率更高的冷却系统,并且通常更负责任地管理冷却水。核能行业需要调查一天中最热的时候使用热水来提供补充冷却的用途。TES技术非常适合在这种情况下收集冷却能量的需求与供应之间的不匹配。以下是佩诗可以实现的热能存储技术的概述。

储热解决方案

热能存储是任何发电厂的重要组成部分,因为它提高了调度能力。它是产生冷却能量以备将来使用的一种方式。共有三种技术:潜热存储,显热存储和热化学存储。

1.潜热存储

在这种类型的存储中,能量存储在相变材料(PCM)中,每当材料相变时就会释放能量。固液过渡是该方法中最常用的方法,因为固-固和液-气过渡都非常不切实际。PCM最初可能显示显热存储的特性,但是行为会随着转变温度的开始而变化。从那时起,吸热率保持恒定。通过将PCM转化为固体并释放潜热,可以进行能量回收。

2.显热存储

这是最流行的热能存储方法。简而言之,该技术主要是关于改变材料的温度。通常,介质是水,但其他材料(例如土,沙和岩石)也已成功使用。用于此目的的所有材料都必须满足以下要求:

  • 低成本
  • 稳定
  • 良好的导热性
  • 高热容量
  • 工作温度高(熔点高)

一些常用的显热存储材料是钢筋混凝土,NaCl(固体),铸铁,铸钢和二氧化硅耐火砖。这些是固体。当涉及熔融盐时,流行的选择包括溴化物,氟化物,氯化物和碳酸盐。其他是硫酸盐,硝酸盐,低共熔物和氢氧化物。虽然显热存储是经济的,但由于高能量密度,它往往具有高损耗的特点。很少有可用于该技术重复循环的材料。佩诗通过依靠水的显热特性的冷水蓄热技术,在这一领域发挥了权威作用。由于易于设置,冷冻水存储系统比该类别中的其他系统更受欢迎。TES战车 携带这种介质的设备在发电厂中非常普遍,它们有助于能源生产。

3.热化学储存

在这种方法中,能量通过化学反应以化学键存储。该反应的逆转导致能量释放。盐水合是该技术中最流行的反应。从长远来看,热化学能存储可以实现极高的效率和低损耗。这项技术的挑战在于它仍处于起步阶段。这是热化学TES的一些优点:

  • 适用于长期储能-最小的热损失
  • 无需绝缘
  • 与明智和潜在的TES相比,它的结构更紧凑

一些良好的材料用于该应用是用MgSO 4 ·7H 2 O,FeCo系3,铁(OH)2和的CaSO 4 ·2H 2 O.

结论

核电厂不仅是电力来源。冷凝器冷却过程后会从源头消耗大量水。为了补充冷凝器或控制室环境对冷却水的巨大需求,发电厂可能希望利用TES技术。