Visokotemperaturni Reaktori Izvor Toplote u Novim Tehnologijama38053237

7/21/2019 Visokotemperaturni Reaktori Izvor Toplote u Novim Tehnologijama38053237

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IV.223

II JUGOSLOVENSKA KONFERENCIJA ETAN-a, M

a r i b o .

11-15. juno

1979.

godin.

r u b o r Bo r i s l a v

n s t i t u t z a n u k l e a r n e n a u k e SA OPTE NJE

B o r i s K i d r i - V i n a

VISOKOTEMPERATURNI REAKTORI - IZVOR TOPLOTE

U NOVIM TEHNOLOGIJAMA

HIGH TEMPERATURE REACTOR - SOURCE OF HEAT

IN NEW TECHNOLOGIES

SADRAJ - R a z m a t r a n e s u m o g u n o s t i k o r i e n j a n u k l e a r -

e e n e r g i j e u r a z n i m i n d u s t r i j s k i m p r o c e s i m a . P r i k a z a n o j e s t a n j e

z v o j a v i s o k o t e m p e r a t u r n i h r e a k t o r a . P o se b a n n a g l a s a k j e d a t n a

s e p r e r a d e u g l j a zb o g a d e k v a t n i j e g k o r i e n j a r e z e r v i n i s k o - ~

k a l o r i n o g l i g n i t a u n a o j z e m l j i .

ABSTRACT - P o s s i b l e u s e s o f n u c l e a r e n e r g y i n v a r i o u s

i n d u s t r i a l p r o c e s s e s a r e c o n s i d e r e d . S t a t u s o f d e v e l o p m e n t o f h i g h

t e m p e r a t u r e g a s - c o o l e d r e a c t o r s i s g i v e n . E m p h a s i s i s g i v e n on

p r o c e s s e s o f c o n v e r t i n g c o a l b e c a u s e o f m ore a d e q u a t e u s e s o f l ow

q u a l i t y l i g n i t e r e s e r v e s i n o u r c o u n t r y .

I . UVOO

D e t a l j n e e n e r g e t s k e a n a l i z e su p o k a z a l e da s e n u k l e a r n a

e n e r g i j a m ora k o r i s t i t i , p o r e d p r o i z v o d n j e e l e k t r i n e e n e r g i j e , i

za d o b i j a n j e p r o c e s n e t o p l o t e . i t a v n i z i n d u s t r i j s k i h p r o c e s a , k o -

j i z a h t e v a j u v e l i k e k o l i i n e t o p l o t e , s e o d v i j a j u n a t e m p e r a t u r a m a

i z n a d 5 0 0 C . S d r u g e s t r a n e , v e i n a i z g r a d j e n i h n u k l e a r n i h e l e k t r a -

n a , do d a n a s , i m a j u r e a k t o r e k o j i s p a d a j u u g r u p u v o d o v o d e n i h (BWR

i PWR) i i j e r a d n o ' t e l o - v o d a s e z a g r e v a n a j v i e do - 3 0 0 C . Z b o g

t o g a s e , na s a v re m e no m s t u p n j u r a z v o j a , j e d i n o v i s o k o t e m p e r a t u r n i

g as o m h l a d j e n i r e a k t o r i (H TG R) m ogu s m a t r a t i k ao n a j p e r s p e k t i v n i j i

z a k o m p l e k s n u p r o i z v o d n j u e l e k t r i n e e n e r g i j e i p r o c e s n e t o p l o t e

t o g t e m p e r a t u r n o g n i v o a .


2/8

IV. 224-

2 . MOGUI PRAVCI KOR I E N J A N E P- a li TEHNOLOKIM PROCESIMA

R az ni p r o c e s i k o d k o j i h j e r a z m a t r a n a m o g u n o s t k o r i e -

n j a n u k l e a r n e e n e r g i j e s u p r i k a z a n i n a s l i c i I . V i d i se d a b i i

i s p o d 5 0 0 C n u k l e a r n a e n e r g i j a b i l a i n t e r e s a n t n a za n e k e p r o c e s e :

u i n d u s t r i j i p u l p e i p a p i r a , za p r e r a d u u l j n o g p e s k a , z a r e k u p e r a -

c i j u t e k i h u l j a i u d r u g im o b l a s t i m a h e m i j s k e i n d u s t r i j e . Za p r o -

i z v o d n j u v od en e p a r e i za k o r i e n j e u r a f i n e r i j a m a n a f t e , d o v o l j n a

b i b i l a t e m p e r a t u r a d o 6 5 0 - 7 5 0 C .

N u k l e a r n a p r o c e s n a t o p l o t a n a t e m p e r a t u r i od 750 d o

1 10 0 C j e p o s eb n o i n t e r e s a n t n a zb o g n i z a v a n i h t e h n o l o k i h p r o c e s a

g d e s e o na m oe k o r i s t i t i : za g a s i f i k a c i j u i l i k v e f a k c i j u u g l j a i

k r i l j a c a , za d i r e k t n u r e d u k c i j u g v o z d e n e r u d e i za k o m e r c i j a l n u

p r o i z v o d n j u v o d o n i k a i m e t a n o l a . Mora s e n a p o m e n u t i d a j e i n d u s t r i -

j a r a z v i j e n i h z e m a l j a p o k a z a l a n a j v e i i n t e r e s za p r o c e s e g a s i f i k a -

c i j e u g l j a i d i r e k t n a r e d u k c i j e g v o z d e n e r u d a i da u v e l i k o j m e r i

u e s t v u j u u f i n a n s i i s t r a i v a k i h p r o g r a m a .

P r o c e s i k ao t o su k o r i e n j e v o d o n ik a u z a t v o r e n o m c i -

k l u s u , z a t i m n e k i p r o c e s i u p e t r o h e m i j s k o j i n d u s t r i j i i g a s i f i k a c i -

j a u g l j a p r e k o r e a k c i j e C -H ^O z a h t e v ' a j u t e m p e r a t u r e h e l i j u m a i z n a d

0 0 i on i

e d o i u o b z i r t e k k a d a r a z v o j HTGR d o s t i g n e t a j n i v o

( k a d a s e o v l a d a t e h n o l o g i j a m a n a t a k o v i s o k i m t e m p e r a t u r a m a ) .

3 . STANJE RAZVOJA NE P -a ZA KORI EN JE U TEHNOLOKIM PROCESIMA

P o t p u n o j e j a s n o d a e d i n a m i k a u v o d j e n j a N E P- a u t e h n o -

l o k i m p r o c e s im a z a v i s i t i , u p rv om r e d u , od r a z v o j a v i s o k o t e m p e r a -

t u r n i m r e a k t o r i m a .

HTGR p r i p a d a j u r e a k t o r s k i m s i s t e m i m a k o j i s e z a s n i v a j u

na u p o t r e b i g r a f i t a ka o m o d e r a t o r a i h e l i j u m a k ao r a s h l a d n o g f l u i d a .

R a z v o j o v i h r e a k t o r a j e z a p o e o 5 0 - t i h g o d i n a u SAD i SR N e m a k o j ,

da b i s va ka r a z v i l a s v o j u k o n c e p c i j u j e z g r a . SAD s u r a z v i j a l e k o n -

c e p c i j u j e z g r a s a p r i z r n a t i n i m g o r i v n i m e l e m e n t i m a , d o k j e u SR

N e m a ko j r a z v i j e n a k o n c e p c i j a s a j e z g r o m od s f e r i n i h g o r i v n i h e l e -

m e n a t a ( s l i k a 2 ) . SAD s u i m a l e u v i d u k o r i e n j e HTGR p r v e n s t v e n o

z a p r o i z v o d n j u e l e k t r i n e e n e r g i j e i d i r e k t n u r e d u k c i j u g v o zd e n e

r u d e d ok j e Z a p a d n a E v r o p a , na e l u s a SR N e m a k om , i m a l a u v i d u

k o r i e n j e HTGR, p o r e d p r o i z v o d n j e e l e k t r i n e e n e r g i j e , u p r o c e s i -

j a p r e r a d e u g l j a . Kod o ba s i s t e m a m o g u e s u r a z n o v r s n o s t i p o


3/8

IY.225

e n u o b o g a e n j a , s a d r a j a g o r iv n o g m a t e r i j a l a i t e h n o l o g i j i i z -

g o r i v n i h e l e m e n a t a .

I a k o p o s t o j i d o s t a r a z l i k a i z m e d j u o v i h d v e j u k o n c e p c i -

o n e i m a j u n e k e z a j e d n i k e o s o b i n e k o j e s u u j e d n o g l a v n e o d l i k e

r e d n o s t i k o j e i m a j u HTGR u o d n o s u na o s t a l e r e a k t o r e , i k o j e i h

s t a n o v i t a n u k l e a r n e a i o p t e e n e r g e t i k e i n e i z u z e t n o p r i v i a -

i k o j e p o d s t i u n j i h o v d a l j i r a z v o j :

- V i s o k a i z l a z n a t e m p e r a t u r a h e l i j u m a , im e s e p o s t i u

t e r m i k i s t e p e n i i s ko r i e n j ? i m a n j e o t p a d n e t o p l o t e .

- V i s o k i i n h e r e n t n i s t e p e n s i g u r n o s t i . G r a f i t , o s n o v n i

t u r a l n i m a t e r i j a l j e z g r a i g o r i v n i h e l e m e n a t a , o d l i k u j e s e p o -

n im m o a e r a c i o n im i

t e i c k i o s o b i n a m a v i s o k i m t e m o e r a -

- H e l i j u m j e i n e r t a n ga s a r e a k t o r s k i s u d n i j e od m e t a l a

od p r e d n a p r e g n u t o g b e t o n a .

- P o t r e b e HTGR z a u r a n o m , u z a t v o r e n o m u r a n / t o r i j um g o -

c i k l u s u , s u z a 40% m a n j e n e go k od LWR r e a k t o r a . K od u s a v r e -

e r z i j a HTGR u t e d e u u r a n u s e p e n j u i d o 8 5 -9 0 % / 2 , 3 / ,

G o r i v n i . c i k l u s i n j e g o v a f l e k s i b i l n o s t p r e d s t a v l j a j e d n u

n a j v a n i j i h i n j e n i c a u k o r i s t HTGR, j e r k r i t e r i j u m o p t i m a l n o g

o r i e n j a u r a n i j u m o v i h r e z e r v i p o s t a j e s v e dom i n a n t n i j i .

U z i m a j u i u o b z i r s v e s l i n o s t i i r a z l i k e ov e d v e k o n c e -

e j e z g r a HTGR, s m a t r a s e d a o ne o b e z a d o v o l j a v a j u s v e k r i t e r i -

{ s i g u r n o s n e , e m i s i j a p r o d u k a t a f i s i j e , i t d . ) p a ak i da p o k a -

i s t i p o t e n c i j a l na t e m p e r a t u r a m a i s p o d 1 0 0 0 C . S t o s e t i e o b -

i t e m p e r a t u r a i z n a d 1 0 0 0 C , j o n i s u i z v r e n e s v e o b u h v a t n e a n a -

t i s u i z g r a d j e n a d e m o n s t r a c i o n a p o s t r o j e n j a sa t i m t e m p e r a -

m a , a l i t r e b a n ap o m e n u t i d a l i n i j a s a s f e r i n i m e l e m e n t i m a i m a ,

a s , v i e s a g l e d i v i h m o g u n o s t i za d a l j e p o v i e n j e i z l a z n e t e m p e -

U SR N e m a k o j s e r a u n a d a e u v o d j e n j e n ov o g r e a k t o r -

s i s t e m a k o t a t i i z m e d j u 5 i 10 m i l i j a r d i DH, pa p o s t o j i s p r e m -

a m e d j u n a ro d n t i s a r a d n j u . S v e s n i su d a j e t e h n i k i j e d n o s t a v -

e p r v o i z g r a d i t i HTGR p o s t r o j e n j e za p r o i z v o d n j u e l e k t r i n e e n e -

j e , pa s e p r v o p l a n i r a i z g r a d n j a j e d n o g t a k v o g p o s t r o j e n j a , 1 9 8 3 .

n e . Z a t im e s e , u d r u g o j p o l o v i n i 8 0 - t i h g o d i n a , z a p o e t i s a

n j o m HTGR p o s t r o j e n j a s a k o r i e n j e m p r o c e s n e t o p l o t e


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IV.226

( p r e v a s h o d n o s e m i s l i na g a s i f i k a c i j u l i g n i t a i m r ki h u g l j e v a r a d i

d c b i j a n j a s i n t e t i k o g g a s a ) k o j e t r e b a da p o n e s a r ad om p o e tk o m

9 0 - t i h g od i n a / 6 / ,

4 . PERSPEKTIVA K0 RI5 E NJ A HTGR U KOMPLEKSNOJ PRERADI LIGN ITA

Od p o s e b n o g i n t e r e s a z a n a u z e m l j u p r e d s t a v l j a k o r i e -

n j e HTGR u k o m p l e k s n o j p r e r a d i u g l j a z b og n a i h r e z e r v i n i s k o k v a l i -

t e t n i h l i g n i t a . Sa s t a n o v i t a o p t e e n e r g e t i k e , ; a s ' f i k a c i j e u g l j a

j e n em i no vn a i u tom p o g l e d u n u k l e a r n a g a s i f i k a c i j a p o k a z u j e s l e -

d e e p r e d n o s t i :

- P r e d v i d j a s e da e n u k l e a r n a t o p l o t a b i t i j e f t i n i j a od

o ne d o b i j e n e s a g o r e v a n j e m u g l j a , t a k o da e i c e n a p r o i z v o d n j e g a s a

b i t i n i a ko d n u k l e a r n i h u o d no s u na k l a s i n a p o s t r o j e n j a / 1 , 5 , 6 / .

- U v o d j e n j e m n u k l e a r n e t o p l o t e u p o s t r o j e n j a z a p r e r a d u

u g l j a d o b i j a j u s e u t e d e u u g l j u , t o g p r a k t i n o j e d n o g f o s i l n o g g o -

r i v a XXI v e k a , k o j e i d u i do 3 0 -4 0 % / 1 , 5 , 6 / .

- V aa n a s p e k t u v o d j e n j a n u k l e a r n e t o p l o t e u p r o c e s u

p r e r a d e u g l j a , a p o se b n o u p r o c e s g a s i f i k a c i j e u g l j a , j e i n j e n i c a

da b i s e u v e l i k o j m e n ' s m a n j i l o z a g a d j i v a n j e o k o l i n e v e l i k i m k o l i -

in a m a u g l j e n d i o k s i d a j e r nem a p r o c e s a s a g o r e v a n j a u g l j a uz pom o

k i s e o n i k a . G o r i v o k o j e b i sm o d o b i l i n u k l e a r n o m g a s i f i k a c i j oin

u g l j a b i l o b i e s t o , b e z s u m p o r a .

I z l a z n a t e m p e r a t u r a od 9 5 0 C j e d o v o l j n a z a p r o c e s h i d r o

g a s i f i k a c i j e l i g n i t a i b i t u m i n o n i h u g l j e v a ( s l . 3 ) / 6 / . Kod v a r i j a n -

t e ( A ) s e v o d o n i k s t v a r a k a t a l i t i k i m r e f o r m i s a n j e m j e d n o g d e l a me-

t a n a d o b i j e n o g g as i f i k a c i j o m . N i j e p o t r e b n o d o v o d i t i t o p l o t u samom

g e n e r a t o r u g a s a p o t o j e r e a k c i j a p r o i z v o d n j e m e t an a e g z o t e r m n a i .

B r z i n a r e a k c i j e g a s i f i k a c i j e z a v i s i od p a r c i j a l n o g p r i t i s k a v o d o n i -

ka pa s e 60% H j r e c i k l i r a u g e n e r a t o r u g a s a . U d r u g o j v a r i j a n t i

(B ) v o d o n i k , z a p o t r e b e p r o i z v o d n j e m e t a n a , s e s t v a r a u sam om g e n e -

r a t o r u g a s a .

G l a v n i p r o d u k t o b e o ve v a r i j a n t e j e m e t a n . A l i m og u e j e

po o c t r e b i i z v r i t i i z m e ne u p r o c e s u u k o l i k o se e l i CO i H j m e a -

v i n e z a m e t a n o l i l i i s t v o d o n i k z a s i n t e z u a m o n i j e i l i h i d r o g e n i -

z a c i j u u g l j a .

O t p r i l i k e i s t i n i v o t e m p e r a t u r e j e d o v o l j a n i za p r o c e s

g a s i f i k a c i j e l i g n i t a i b i t u m i n o z n i h u g l j e v a v o d e n o m p a r o m . Ta t a k o -

z v an a d i r e k t n a g a s i f i k a c i j a s e v r i u g e n e r a t o r u g as a kom e s e p o r e d


5/8

IV.

j a , d o d a j e s am o v o d e n a p a r a . P r o i z v e d e n i g a s s e m o e t r a n s f o r m i -

i u r a z l i i t e p r o i z v o d e ( H

?

, m e t a n o l . SN G,

^ ) .

V a r i r a n j e m o d n o s a k o l i i n e n u k l e a r n e t o p l o t e p r e d a t e

g a s i f i k a c i j e i p r o i z v o d n j e e l e k t r i n e e n e r g i j e m o g u s e o s -

r i t i k o m b i n o v a n i p r o c e s i s a r a z l i i t i m k o l i i n a m a p r o i z v e d e n e

k t r i n e e n e r g i j e ( t a b e l a 1 i s i . 4 ) . V i d i s e d a , p o v i a v a j u i

p e r a t u r u h e l i j u m a , m o em o v e i d e o t o p l o t e o d v a j a t i z a p r o c e s u

r a t o r u g a s a .

N u k l e a r n u t o p l o t u j e m o g u e i ' t r a n s p o r t o v a t i i z HTR p o -

o j e n j a d o m e s t a g d e p o s t o j i p o t r e b a z a n j o m . N a i m e , p r o d u k t i

o r m i s a n j a H,, i CO s e m og u t r a n s p o r t o v a t i d o e l j e n o g m e s t a d a

z a t i m n j i h o v i m s p a j a n j e m p o n o v o d o b i l i m e t a n . P r i t o j r e a k c i j i

o s l o b a d j a t o p l o t a ( H = - 4 9 k c a l / m o l ) . T im e s e d o b i j a z a t v o r e n t o k

e i s t e k o l i i n e m e t a n a .

R a z v o j v i s o k o t e m p e r a t u r s k i h r e a k t o r a nam p r u a m o g u n o s t

n u k l e a r n u e n e r g i j u k o r i s t i m o , p o r e d p r o i z v o d n j e e l e k t r i n e e n e r -

e , i k a o i z v o r o g r o m n i h k o l i i n a v i s o k o t e m p e r a t u r n e t o p l o t e k o j a

m o e k o r i s t i t i z a n i z r a z l i i t i h p r o c e s a . N a j v e i i n t e r e s p o s t o -

s v e t u , z a p r o c e s e p r e r a d e u g l j a i d i r e k t n u r e d u k c i j u g v o z d e n e

Za n a u z e m l j u j e od p o s e b n o g i n t e r e s a m o g u n o s t k o r i e

n u k l e a r n e e n e r g i j e z a g a s i f i k a c i j u n a i h l i g n i t a . P o r e d u t e d a

l j u i s m a n j e n j a z a g a d j e n j j , o e k u j e s e d a e c e n a t a k o d o b i j e -

g a s a b i t i n i a n e g o k o d k l a s i n i h p o s t r o j e n j a . T e h n o l o g i j a v i -

t e m p e r a t u r n i h r e a k t o r a , k o j o m b i m o r a l i da o v l a d a m o , b i n e s u m -

v o i m a l a u t i c a j a i na d r u g e i n d u s t r i j s k e g r a n e .

V . N . G r e b e n i k , e t c . : P e r s p e k t i v y p r i m e n e n i a VTGR v e n e r g o t e k h n o l o g i -

c h e s k i k h p r o c e s s a k h , I n s t i t u t A t o m n o i E n e r g i i i m . I . V . K u r c h a t o v a

G . M o s k v a .

M . d e B a c c i , e t c . : An O p p o r t u n i t y F o r HTR s , I A EA , i e n a - A u s t r i a ,

d e c e m b a r 1 9 7 7 .

R . C . D a h l b e r g : T h o r i u m F u e l s In H e l i u m C o o l e d R e a c t o r s , i s t o .

: S t a t u s o f HTR D e v e l o p m e n t i n t h e F e d e r a l R e p u b l i c o f

G e r m a n y , i s t o .

. Q u a d e : HTGR As a S o u r c e o f H ig h T e m p e r a t u r e P r o c e s s H e a t ,

N u c l e a r E n g n . a nd D a s i g n , j a n u a r 1 9 7 4 . , s t r . 1 7 9 - 1 8 2 .

L . S c h r a d e r , W . S t r a u s s , H . T a g g e r s : T h e A p p l i c a t i o n o f N u c l e a r

P r o c e s s H e a t F o r H y d r o g a s i f i c a t i o n o f C o a l , N u c l e a r E n g n . an d

D e s i g n , j u n i 1 9 7 5 . , s t r . 5 1 - 5 7 .


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IV.228

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