Рабочая программа учебной дисциплины "Атомные электростанции"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика

Профиль(и) подготовки: Атомные электрические станции и установки

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ"

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основ исследования и проектирования технологической схемы АЭС применительно к ее основному технологическому процессу.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  воспринимать, анализировать и обобщать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК-1);

·  самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

·  анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

·  участвовать в разработке методов прогнозирования количественных характеристик процессов, протекающих в конкретных технических системах на основе существующих методик (ПК-11);

·  формулировать цели проекта решения задач, выбирать критерии и показатели, выявлять приоритеты решения задач (ПК-14);

·  определять параметры теплоносителей энергетических объектов, включая их измерение (ПСК-1);

·  работать с учебной и технической литературой, составлять разделы отчетов по НИР, обзоров, рефератов, участвовать в подготовке публикаций по результатам исследований (ПСК-7).

Задачами дисциплины являются:

·  дать информацию о требованиях, предъявляемых обществом и окружающей средой к атомным электростанциям, об условиях их функционирования, о современных методах исследования и проектирования тепловых схем, о показателях тепловой экономичности;

·  познакомить обучающихся со структурой основных технологических установок АЭС, с их основными характеристиками и решениями, полученными для технологических схем отдельных установок – конденсационной и системы регенерации теплоты паротурбинной установки, паропроизводительной установки с водоохлаждаемым реактором, низкопотенциальной части электростанции;

·  научить решать частные задачи исследования и проектирования тепловых схем АЭС.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к части профессионального цикла Б.3 – дисциплины по выбору – основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Атомные электрические станции и установки" направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика специальная», «Техническая термодинамика», «Турбомашины АЭС», «Парогенераторы АЭС», «Ядерные энергетические реакторы».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин Основной образовательной программы подготовки магистров.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основные источники научно-технической информации по требованиям к АЭС и их технологическим схемам (ОК-1, ПК-4);

·  основные требования, предъявляемые к АЭС электроэнергетическими системами, окружающей средой, обществом в части их экономичности, надежности, радиационной безопасности (ПСК-1);

·  основные термины и основы современной методологии исследования и проектирования технологических схем АЭС (ОК-1, ПСК-7);

·  назначение и структуру основных технологических установок АЭС, основы методов их анализа (ПСК-2).

Уметь:

·  рассчитывать показатели тепловой экономичности (ПК-8);

·  выбирать критерии технико-экономической оптимизации параметров технологических систем АЭС (ПК-15);

·  составлять и анализировать t, Q-диаграммы паропроизводительной установки с ВВЭР, конденсатора турбины, понимать и использовать в практических целях основные характеристики низкопотенциальной части АЭС (ПК-8, ПСК-1).

Владеть:

·  терминологией в области технологических схем АЭС и предъявляемых к ним требований (ОК-1);

·  навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

·  навыками решения частных задач исследования и проектирования технологических (тепловых) схем (ОК-7, ПК-2, ПК-8, ПСК-2)).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Внешние условия функционирования АЭС

Потребление энергии и уровень жизни. Итоги и тенденции развития ядерной энергетики, ее значение в современном мире.

Работа АЭС в энергосистеме. Виды и параметры графиков электрической нагрузки. Основные характеристики участия АЭС в покрытии графиков электрической нагрузки. Годовой график тепловой нагрузки по продолжительности.

Требования к экономичности блоков АЭС. Капиталовложения и эксплуатационные затраты. Себестоимость вырабатываемой энергии. Приведенные затраты, норматив дисконтирования. Критерии локальных задач технико-экономической оптимизации.

Требования к надежности блоков АЭС. Типичные показатели надежности энергооборудования. Международная шкала происшествий на АЭС. Обоснование безопасности АЭС. Требования к вероятности тяжелых аварий.

Особенности АЭС с точки зрения охраны окружающей среды. Радиоактивные выбросы и вероятные дозовые нагрузки; нормативные и фактические показатели при нормальной работе АЭС. Тепловые выбросы.

2. Основные особенности АЭС и ее тепловая экономичность

Реактор как источник теплоты на АЭС. Энергетическая характеристика ядерного топлива. Определение загрузки ядерного топлива в реактор и необходимого для этого расхода природного урана. Понятие о топливном цикле.

Требования к теплоносителям реакторного контура. Особенности теплоносителей – воды, жидких металлов, газов. Классификация АЭС.

Термодинамические циклы АЭС с паротурбинными установками на перегретом и насыщенном паре. Энтропия как показатель наличия потерь полезной работы в системе. Энтальпия и расчеты циклов; термический кпд.

Характеристика потерь энергии в оборудовании реальной установки. Энергетический баланс АЭС и

показатели тепловой экономичности. Начало эксергетического анализа.

3. Основы проектирования основного технологического процесса на АЭС

Тепловые схемы АЭС – принципиальные, развернутые (полные) – определения.

Основной технологический процесс на АЭС. Основные положения системного подхода к исследованию сложных технических объектов. Структуризация задач исследования и проектирования тепловой схемы АЭС. Основные задачи ядерной энергетики, решаемые при планировании развития ТЭК и задача проектирования АЭС.

Структурные и числовые управляемые параметры тепловой схемы. Расчеты тепловых схем – виды, цели, основные возможности.

Принципиальные тепловые схемы паропроизводительных установок АЭС. Выбор параметров и t, Q – диаграмма ППУ с реактором, охлаждаемым водой под давлением. Начальные параметры пара паротурбинной установки. Основные положения расчета тепловой схемы ППУ. Паропроизводительные установки, охлаждаемые кипящей водой.

Принципиальные тепловые схемы низкопотенциальной части электростанции. Система технического водоснабжения – виды, основные характеристики охлаждающих устройств. Тепловой и материальный баланс охлаждающего устройства. Кратность охлаждения, теоретический и относительный пределы охлаждения. Основные требования к установке циркуляционных насосов.

Состав тепловой схемы паротурбинной установки АЭС.

Назначение конденсационной установки (КУ) в тепловой схеме ПТУ. Давление конденсации пара. Основные особенности процессов в конденсаторе. Конструктивные схемы конденсаторов и схемы включения. Принципиальная тепловая схема КУ. Вспомогательные системы нормальной эксплуатации КУ.

Роль системы регенерации теплоты (СР) ПТУ. Основные задачи исследования СР. Основные положения методики оптимизации параметров СР по тепловой экономичности. Характеристика результатов теоретических исследований распределения подогрева питательной воды между подогревателями СР.

4.2.2. Практические занятия:

8 семестр

Расходы условного топлива на электростанциях различных типов. Характеристики графиков электрических нагрузок.

Приведенные капиталовложения и приведенные затраты на АЭС.

Загрузка ядерного реактора и расход естественного урана.

Основные характеристики термодинамических циклов. Показатели тепловой экономичности ПТУ.

Обоснование параметров пара, вырабатываемого ППУ с ВВЭР. Конструкторский расчет тепловой схемы ППУ с ВВЭР.

Характеристики систем технического водоснабжения. Конструкторский и проверочный расчеты давления в конденсаторе турбины.

Параллельное и последовательное включение двух конденсаторов по охлаждающей воде. Расчет расхода пара, отсасываемого эжектором из конденсатора вместе с неконденсирующимися газами.

Методика определения оптимального по тепловой экономичности распределения подогрева воды между подогревателями системы регенерации ПТУ.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций и в форме проблемных лекций (с постановкой проблемы в начале лекции с дальнейшим изложением путей ее решения).

Практические занятия проводятся в интерактивной форме с разбором задач, заданных и решенных студентами самостоятельно, и с решением новых; некоторые практические занятия проводятся в виде поиска путей решения поставленной в начале занятия проблемы.

Самостоятельная работа включает проработку лекционного материала (подготовку к тестам, опросам), решение задач и выполнение других заданий, задаваемых «на дом», включая их оформление, подготовку к контрольной работе, к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются устный опрос, оформленные решения «домашних» задач и заданий, контрольная работа.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 8 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.  Маргулова электрические станции. М.: ИздАТ, 19с.

2.  Зорин электростанции. Вводный курс. М.: Издательство МЭИ, 20с.

б) дополнительная литература:

1.  Паротурбинные установки./ , , и лр.// Разд. 3 в книге: Тепловые и атомные электростанции: Справочник/ под общ. ред. и . М.: Издательство МЭИ, 2003. С.228-366.

2.  , , Охотин .// Разд. 2 в книге: Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ под общ. ред. и . М.: Издательство МЭИ, 2001. С. 111-165.

3.  , Мурогов проблемы ядерной энергетики. Обнинск: Обнинский государственный технический университет атомной энергетики, 20с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Mathcad, MS Office 2007, www. www. www. www. www. www. okbm. www. gidropress.

б) другие: не используются

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д. т.н., профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Атомных электрических станций

д. т.н., профессор