Двухконтурные ядерные установки с газоохлаждаемыми реакторами могут исполняться как в газотурбинном, так и в паротурбинном вариантах. В первом случае газ, нагреваемый в активной зоне реактора, передает в газовом теплообменнике теплоту газу, являющемуся теплоносителем во втором контуре. Во втором случае газ первого контура используется для испарения воды и перегрева пара в парогенераторе.
Основным недостатком двухконтурной ЯГТУ (ядерная газотурбинная установка) является наличие тяжелого и громоздкого газового теплообменника. При этом установка имеет меньший КПД, чем одноконтурная ЯГТУ, из-за более низких параметров теплоносителя второго контура, работающего в пропульсивной газовой турбине. Схема установки представлена на рис. 38.
Теплоносителем первого контура в рассматриваемой установке является гелий. Газодувки прокачивают теплоноситель через активную зону ВТГР, в которой температура гелия повышается с 440 °C на входе в реактор до 690 °C на выходе, после чего горячий газ поступает в теплообменник, где происходит передача тепла от теплоносителя рабочему телу второго контура – воздуху. В первом контуре установки предусмотрена очистка гелия от осколочной радиоактивности путем прокачивания части теплоносителя через фильтр.
Воздух, нагретый в газовом теплообменнике до температуры 650 °C, поступает в газовую турбину и расширяется в проточной части, совершая полезную работу. Мощность, вырабатываемая газовой турбиной, передается частично на привод компрессоров высокого и низкого давления, на движитель судна, выработку электроэнергии в валогенераторе и генераторе активного руля. Во втором контуре рассматриваемой установки реализован термодинамический цикл ГТУ с регенерацией в совокупности с двухступенчатым сжатием воздуха и промежуточным его охлаждением. Прошедший через регенератор, конечный охладитель, КНД, промежуточный охладитель, КВД и предварительно нагретый до 370 °C в регенераторе, воздух поступает в газовый теплообменник. Часть теплоносителя второго контура установки используется для выработки пара на бытовые нужды судна в парогенераторе. Охлаждение воздуха в воздухоохладителях осуществляется прокачкой через них забортной воды системы охлаждения установки. В аварийных случаях а также при расхолаживании реактора остаточные тепловыделения активной зоны отводятся в забортную воду путем прокачки гелия через аварийный охладитель.
Громоздкость теплообменных аппаратов, осуществляющих передачу тепла от газа газу, ведет к значительному увеличению массогабаритных показателей энергетической установки, затесненности энергетических помещений судна, ухудшению условий обслуживания установки. Эти отрицательные свойства двухконтурных ядерных газотурбинных установок, а также достаточно низкий КПД (около 29 % против 37 % для одноконтурной ЯГТУ), практически исключили широкое применение данного типа ЯЭУ в судовых условиях.
Литература
Судовые энергетические установки. Комбинированные и ядерные установки. Болдырев О.Н. [2007]
