Повышение эффективности и маневренности АЭС за счет комбинирования с водородным энергокомплексом на основе системы сжигания с рециркуляцией непрореагировавшего водорода

Для достижения основной цели проекта будет предложен и исследован принципиально новый подход к использованию электролизного водорода на АЭС – сжигание водорода в независимом замкнутом цикле. Такой подход позволяет комплексно решить проблемы эффективного и безопасного использования электролизного водорода на АЭС: 1. Обеспечить возможность сжигания водородного топлива с избытком окислителя для нивелирования недожога и снижения температуры и износа камеры сгорания. 2. Исключить возможность попадания и накопления несгоревшего водорода в паросиловом цикле. 3. Обеспечить полезное использование непрореагировавшего (избыточного количества) окислителя за счет конденсации водяного пара из продуктов сгорания. 4. Обеспечить независимость работы водородного цикла от работы паросилового контура АЭС для обеспечения необходимого резерва мощности и расширения возможностей использования электролизного водорода. Для оценки эффективности процессов сжигания водорода и тепломассообмена будет использован комплексный подход на основе математического конечно-элементного моделирования в программном комплексе ANSYS и проведения вычислительного эксперимента. Используемые расчетные модели будут верифицированы с использованием результатов экспериментального исследования на физической модели, включающей все основные элементы замкнутого водородного цикла. Будут получены уникальные научные результаты оценки эффективности сжигания водородного топлива и работы замкнутого водородного цикла в целом, будет расширен диапазон изменения определяющих это параметров: давление продуктов сгорания, параметры нагреваемой среды, коэффициент избытка окислителя, компоновка водородного пароперегревателя. Кроме того, получит развитие комплексная методология сравнительного исследования эффективности предлагаемого подхода к повышению маневренной эффективности АЭС. Таким образом, ожидаемые результаты исследования могут быть использованы для разработки проектов по повышению маневренной эффективности существующих и перспективных АЭС и обеспечат дальнейшее развитие научных основ использования водородных технологий на атомных электростанциях, как одного из направлений «Стратегии научно-технического развития РФ» при переходе к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике.