Details

Настоящее учебное пособие соответствует содержанию федеральной дисциплины государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника». Будучи первым в отечественной учебной литературе комплексным руководством по ядерно-водородной когенерации, оно детально освещает перспективные технологии производства водорода методом высокотемпературного парового электролиза (ВТПЭ) с использованием энергетических возможностей легководных реакторов типа водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР). В пособии последовательно изложены фундаментальные принципы термодинамики ВТПЭ, современные схемы интеграции электролизных установок с энергоблоками атомной электростанции, методики расчета ключевых параметров и проведения технико-экономического анализа, а также практические аспекты компьютерного моделирования в среде Aspen HYSYS. Предназначено для студентов старших курсов, специализирующихся в области атомной энергетики и атомного машиностроения. Также может быть использовано аспирантами, научными работниками и проектировщиками в их работах в области атомного опреснения.

This textbook corresponds to the content of the federal discipline of the state educational standard for the field of study 13.03.01 “Heat Power Engineering”. As the first comprehensive guide in Russian educational literature on nuclear-hydrogen cogeneration, it thoroughly examines advanced hydrogen production technologies through high-temperature steam electrolysis (HTSE) using the energy capabilities of light-water reactors such as VVER (Water-Water Energetic Reactor). The textbook systematically presents the fundamental principles of HTSE thermodynamics, modern schemes for integrating electrolysis systems with nuclear power plant units, methods for calculating key parameters and conducting techno-economic analyses, as well as practical aspects of computer modeling in Aspen HYSYS. It is intended for senior undergraduate students specializing in nuclear energy and nuclear engineering, and may also be used by graduate students, researchers, and designers working in nuclear desalination.

• Оглавление
• Список сокращений
• Введение
• 1. Водород как ключевой элемент устойчивого энергетического будущего
• 1.1. Глобальная динамика энергопотребления и перспективы энергоперехода
• 1.2. Глобальные энергетические и экологические вызовы современности
• 1.3. Проблемы перехода на возобновляемую энергетику
• 1.4. Водород как ключевой элемент энергоперехода
• 1.5. Основные технологии производства водорода и их характеристики
• 2. Ядерно-водородная когенерация: принципы, технологии и перспективы
• 2.1. Основы атомной когенерационной установки для производства водорода
• 2.2. Выбор типа ядерного реактора для производства водорода
• 2.3. Применение легководных реакторов для высокотемпературного парового электролиза
• 2.4. Вопросы безопасности ядерно-водородных когенерационных установок
• 2.5. Экологические аспекты ядерно-водородного производства
• 3. Высокотемпературный паровой электролиз: проектирование системы, производительность и интеграция
• 3.1. Принципы и методы высокотемпературного электролиза
• 3.2. Преимущества высокотемпературного электролиза с использованием легководных реакторов
• 3.3 Конфигурация модульной ВТПЭ-установки и ключевые эксплуатационные параметры
• 3.4. Интеграция АЭС с реактором ВВЭР-1000 в систему высокотемпературного парового электролиза
• 3.5. Конфигурации интеграции ВТПЭ с реактором ВВЭР
• 4. Экономическая модель на основе коэффициента потерь мощности для когенерационной АЭС-ВТПЭ установки
• 4.1. Коэффициент потерь мощности как ключевой параметр экономической оценки когенерационных установок
• 4.2. Себестоимость водорода в ядерно-ВТПЭ системе
• 4.3. Алгоритм экономической оценки на основе коэффициента потерь мощности
• 4.4. Капитальные затраты когенерационной АЭС-ВТПЭ установки
• 4.5. Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание ВТПЭ-атомной когенерационной установки
• 4.6. Затраты на вывод из эксплуатации атомной когенерационной установки ВТПЭ
• 5. Прикладной анализ когенерационной системы АЭС-ВТПЭ: технико-экономические результаты моделирования
• 5.1. Результаты моделирования автономной работы энергоблока АЭС
• 5.2. Моделирование модульного высокотемпературного парового электролиза в программе Aspen HYSYS
• 5.3. Моделирование сценариев интеграции для минимизации коэффициента потерь мощности
• 5.3.1. Анализ сценариев интеграции и их термодинамические особенности
• 5.4. Анализ коэффициента потерь мощности для различных сценариев интеграции
• 5.5. Критерии оптимизации интеграционных сценариев: анализ снижения мощности и температурных режимов
• 5.6. Анализ оптимальных сценариев интеграции с минимальными коэффициентами потерь мощности
• 5.7. Анализ энергетической эффективности когенерационной системы
• 5.8. Экономическая оценка производства ядерного водорода
• 5.9. Ключевые наблюдения влияния КПМ на экономические показатели
• 6. Практические кейсы по теме: ВТПЭ и ядерная когенерация
• Кейс 1: Термодинамическое моделирование интеграции ВТПЭ в ВВЭР-1000
• Кейс 2: Анализ потерь мощности и экономическая эффективность
• Кейс 3: Оптимизация точки возврата пара
• Кейс 4: Комплексная оценка сценариев интеграции
• Кейс 5: Анализ модульного завода ВТПЭ
• Заключение
• Библиографический список