Podaj klasyfikację elektrowni jądrowych na świecie. Elektrownie jądrowe

Elektrownie jądrowe są instalacje jądrowe produkując energię, przestrzegając określonych trybów w określonych warunkach. Do tych celów wykorzystywany jest obszar zdefiniowany w projekcie, gdzie reaktory jądrowe są wykorzystywane w połączeniu z niezbędnymi systemami, urządzeniami, sprzętem i konstrukcjami do wykonywania przydzielonych zadań. Do realizacji założonych zadań zaangażowany jest wyspecjalizowany personel.

Wszystkie elektrownie jądrowe w Rosji

Historia energetyki jądrowej w naszym kraju i za granicą

Druga połowa lat 40. to początek prac nad stworzeniem pierwszego projektu polegającego na wykorzystaniu pokojowego atomu do generowania elektryczności. W 1948 r. I.V. Kurczatow, kierując się instrukcjami partii i rządu sowieckiego, złożył propozycję rozpoczęcia prac nad praktycznym wykorzystaniem energii atomowej do wytwarzania energii elektrycznej.

Dwa lata później, w 1950 r., niedaleko wsi Obninskoje, położonej w Obwód kaługa rozpoczęto budowę pierwszej elektrowni jądrowej na świecie. Uruchomienie pierwszej na świecie przemysłowej elektrowni jądrowej o mocy 5 MW nastąpiło 27.06.1954 r. Związek Radziecki stał się pierwszą potęgą na świecie, której udało się wykorzystać atom do celów pokojowych. Stacja została otwarta w Obnińsku, który do tego czasu uzyskał status miasta.

Ale radzieccy naukowcy nie poprzestali na tym, nadal pracowali w tym kierunku, w szczególności dopiero cztery lata później, w 1958 r., Rozpoczęto eksploatację pierwszego etapu syberyjskiej elektrowni jądrowej. Jej moc była wielokrotnie większa od stacji w Obnińsku i wyniosła 100 MW. Ale dla krajowych naukowców nie był to limit, po zakończeniu wszystkich prac projektowa moc stacji wynosiła 600 MW.

W otwartych przestrzeniach związek Radziecki, budowa elektrowni jądrowych, przybrała w tym czasie na masową skalę. W tym samym roku rozpoczęto budowę elektrownia jądrowa w Biełojarsku, którego pierwszy etap już w kwietniu 1964 roku zaopatrywał pierwszych odbiorców. Geografia budowy elektrowni jądrowych oplatała swoją siecią cały kraj, w tym samym roku uruchomiono pierwszy blok elektrowni jądrowej w Woroneżu o mocy 210 MW, drugi blok uruchomiono pięć lat później w 1969 roku , miał moc 365 MW. boom na budowę elektrowni jądrowych, przez cały czas nie osłabł epoka sowiecka. Nowe stacje lub już zbudowane dodatkowe jednostki były uruchamiane w kilkuletnich odstępach. Tak więc już w 1973 r. Leningrad otrzymał własną elektrownię jądrową.

Jednak państwo sowieckie nie było jedynym na świecie, które potrafiło opanować takie projekty. W Wielkiej Brytanii też nie zasnęli i rozumiejąc perspektywy ten kierunek aktywnie studiował ten problem. Już dwa lata później, po otwarciu stacji w Obnińsku, Brytyjczycy wystartowali własny projekt dla rozwoju pokojowego atomu. W 1956 roku Brytyjczycy uruchomili własną stację w miejscowości Calder-Hall, której moc przewyższała sowiecki odpowiednik i wynosiła 46 MW. Nie pozostając w tyle po drugiej stronie Atlantyku, rok później Amerykanie uroczyście uruchomili stację w Shippingport. Moc obiektu wynosiła 60 MW.

Jednak rozwój pokojowego atomu obfitował w ukryte zagrożenia, o których wkrótce dowiedział się cały świat. Pierwszym znakiem był poważny wypadek na Three Mile Island, który miał miejsce w 1979 roku, ale po nim nastąpiła katastrofa, która dotknęła cały świat, w Związku Radzieckim, w małym mieście Czarnobyl, doszło do katastrofy na dużą skalę, stało się w 1986 roku. Konsekwencje tragedii były nieodwracalne, ale poza tym fakt ten sprawił, że cały świat pomyślał o celowości wykorzystania energii jądrowej w celach pokojowych.

Światowi luminarze tej branży poważnie myślą o poprawie bezpieczeństwa obiektów jądrowych. Efektem było zgromadzenie założycielskie, które zorganizowano 15 maja 1989 roku w stolicy ZSRR. Zgromadzenie zdecydowało o utworzeniu Stowarzyszenia Światowego, w skład którego powinni wchodzić wszyscy operatorzy elektrowni jądrowych, jego powszechnie uznanym skrótem jest WANO. W trakcie realizacji swoich programów organizacja na bieżąco monitoruje wzrost poziomu bezpieczeństwa elektrowni jądrowych na świecie. Jednak mimo wszelkich starań, nawet najnowocześniejsze i na pierwszy rzut oka bezpieczne przedmioty nie są w stanie wytrzymać naporu żywiołów. To z powodu katastrofy endogenicznej, która objawiła się w postaci trzęsienia ziemi i następującego po nim tsunami, w 2011 roku doszło do wypadku na stacji Fukushima-1.

Zaciemnienie atomowe

Klasyfikacja elektrowni jądrowych

Elektrownie jądrowe są klasyfikowane według dwóch kryteriów: rodzaju wytwarzanej energii oraz rodzaju reaktorów. W zależności od typu reaktora określa się ilość wytwarzanej energii, poziom bezpieczeństwa, a także rodzaj surowców stosowanych na stacji.

W zależności od rodzaju energii wytwarzanej przez stacje dzielą się na dwa rodzaje:

Ich główną funkcją jest wytwarzanie energii elektrycznej.

Elektrociepłownie jądrowe. Dzięki zainstalowanym tam ciepłowniom, które wykorzystują nieuniknione na stacji straty ciepła, możliwe staje się podgrzewanie wody sieciowej. Tym samym stacje te oprócz energii elektrycznej wytwarzają energię cieplną.

Po zbadaniu wielu opcji naukowcy doszli do wniosku, że najbardziej racjonalne są ich trzy odmiany, które są obecnie używane na całym świecie. Różnią się one na kilka sposobów:

1. Zużyte paliwo;
2. Stosowane chłodziwa;
3. Rdzenie pracujące w celu utrzymania wymaganej temperatury;
4. Rodzaj moderatora, który determinuje zmniejszenie prędkości neutronów, które są uwalniane podczas rozpadu i są tak niezbędne do wspierania reakcji łańcuchowej.

Najpopularniejszym typem jest reaktor, w którym jako paliwo wykorzystuje się wzbogacony uran. Jako chłodziwo i moderator stosuje się tu zwykłą lub lekką wodę. Takie reaktory nazywane są wodą lekką, są ich dwa rodzaje. W pierwszym para używana do obracania turbin generowana jest w strefie aktywnej zwanej reaktorem wrzącej wody. W drugim wytwarzanie pary odbywa się w obiegu zewnętrznym, który jest połączony z obiegiem pierwotnym poprzez wymienniki ciepła i wytwornice pary. Reaktor ten zaczął być rozwijany w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku, podstawą dla nich były programy armii amerykańskiej. W tym samym czasie, mniej więcej w tym samym czasie, Sojuz opracował reaktor z wrzącą wodą, w którym pręt grafitowy działał jako moderator.

To właśnie typ reaktora z moderatorem tego typu znalazł zastosowanie w praktyce. Mówimy o reaktorze chłodzonym gazem. Jego historia rozpoczęła się pod koniec lat czterdziestych, na początku lat pięćdziesiątych XX wieku, początkowo rozwój tego typu wykorzystano do produkcji broni jądrowej. W związku z tym nadają się do tego dwa rodzaje paliwa, są to pluton broni i naturalny uran.

Najnowszym projektem, któremu towarzyszył sukces komercyjny, był reaktor, w którym jako chłodziwo wykorzystywana jest ciężka woda, a jako paliwo – znany nam już naturalny uran. Początkowo kilka krajów zaprojektowało takie reaktory, ale w efekcie ich produkcja została skoncentrowana w Kanadzie, co jest przyczyną występowania w tym kraju ogromnych złóż uranu.

Elektrownie jądrowe toru – energia przyszłości?

Historia ulepszania typów reaktorów jądrowych

Reaktor pierwszej elektrowni jądrowej na świecie był bardzo rozsądną i wykonalną konstrukcją, co zostało udowodnione podczas wieloletniej i bezbłędnej eksploatacji stacji. Wśród jego elementów składowych były:

1. boczna ochrona przed wodą;
2. obudowa murowana;
3. Górna obudowa;
4. prefabrykowany kolektor;
5. kanał paliwowy;
6. Górna płyta;
7. mur grafitowy;
8. Płyta dolna;
9. kolektor dystrybucyjny.

Wybrano główny materiał konstrukcyjny okładziny TVEL oraz kanałów technologicznych Stal nierdzewna, w tym czasie nie były znane żadne stopy cyrkonu, które mogłyby nadawać się właściwościami do pracy w temperaturze 300 ° C. Chłodzenie takiego reaktora prowadzono wodą, a ciśnienie, pod jakim był dostarczany, wynosiło 100 at. W tym przypadku para wypuszczała się o temperaturze 280°C, co jest dość umiarkowanym parametrem.

Kanały reaktora jądrowego zostały zaprojektowane w taki sposób, aby możliwe było ich całkowite zastąpienie. Wynika to z ograniczenia zasobu, co wynika z czasu spędzonego przez paliwo w strefie aktywności. Projektanci nie znaleźli powodu, by oczekiwać, że materiały konstrukcyjne znajdujące się w strefie działania napromieniowanej będą w stanie wypracować cały swój zasób, czyli około 30 lat.

Jeśli chodzi o konstrukcję TVEL, zdecydowano się na wersję rurową z jednokierunkowym mechanizmem chłodzenia

Zmniejszyło to prawdopodobieństwo, że produkty rozszczepienia dostaną się do obwodu w przypadku awarii elementu paliwowego. Do regulacji temperatury płaszcza TVEL zastosowano kompozycję paliwową ze stopu uranomolibdenu, która miała postać ziaren rozproszonych za pomocą matrycy ciepłej wody. Przetworzone w ten sposób paliwo jądrowe umożliwiło uzyskanie wysoce niezawodnych elementów paliwowych. zdolny do pracy przy wysokich obciążeniach termicznych.

Niesławna elektrownia atomowa w Czarnobylu może być przykładem kolejnej rundy rozwoju pokojowych technologii jądrowych. W tamtym czasie technologie zastosowane przy jego budowie uważano za najbardziej zaawansowane, a typ reaktora najnowocześniejszy na świecie. Mówimy o reaktorze RBMK-1000.

Moc cieplna jednego takiego reaktora osiągnęła 3200 MW, natomiast posiada on dwa turbogeneratory, których moc elektryczna sięga 500 MW, a więc jeden blok energetyczny ma moc elektryczną 1000 MW. Wzbogacony dwutlenek uranu był używany jako paliwo dla RBMK. W stanie początkowym przed rozpoczęciem procesu jedna tona takiego paliwa zawiera około 20 kg paliwa, a mianowicie uran - 235. Przy stacjonarnym załadunku dwutlenku uranu do reaktora masa substancji wynosi 180 ton.

Ale proces załadunku nie jest masowy, elementy paliwowe umieszczane są w reaktorze, dobrze nam już znanym TVEL. W rzeczywistości są to rurki, do stworzenia których używa się stopu cyrkonu. Jako zawartość zawierają tabletki dwutlenku uranu, które mają kształt cylindryczny. W strefie działania reaktora umieszcza się je w zespołach paliwowych, z których każdy łączy 18 elementów paliwowych.

W takim reaktorze znajduje się do 1700 takich zespołów i są one umieszczane w murze grafitowym, gdzie specjalnie do tego celu zaprojektowane są kanały technologiczne o pionowym kształcie. To w nich krąży płyn chłodzący, którego rolę w RMBC odgrywa woda. Wir wody powstaje pod wpływem pomp obiegowych, których jest osiem sztuk. Reaktor znajduje się wewnątrz szybu, a grafikę murowaną w cylindrycznym korpusie o grubości 30 mm. Podporą całej aparatury jest betonowa podstawa, pod którą znajduje się basen - bełkotka, służący do lokalizacji wypadku.

Trzecia generacja reaktorów wykorzystuje ciężką wodę

Głównym elementem którego jest deuter. Najpopularniejszy projekt nazywa się CANDU, został opracowany w Kanadzie i jest szeroko stosowany na całym świecie. Rdzeń takich reaktorów znajduje się w pozycji poziomej, a cylindryczne zbiorniki pełnią rolę komory grzewczej. Kanał paliwowy rozciąga się przez całą komorę grzewczą, każdy z tych kanałów ma dwie koncentryczne rurki. Istnieją dętki i dętki.

W dętce paliwo znajduje się pod ciśnieniem chłodziwa, co umożliwia dodatkowe zatankowanie reaktora podczas pracy. Jako moderator stosuje się ciężką wodę o formule D20. W cyklu zamkniętym woda pompowana jest rurami reaktora zawierającymi wiązki paliwa. W wyniku rozszczepienia jądrowego uwalniane jest ciepło.

Cykl chłodzenia przy użyciu ciężkiej wody polega na przejściu przez wytwornice pary, gdzie z ciepła wydzielanego przez ciężką wodę wrze zwykła woda, w wyniku czego powstaje para pod wysokim ciśnieniem. Jest rozprowadzany z powrotem do reaktora, co skutkuje zamkniętym cyklem chłodzenia.

Na tej ścieżce następowało stopniowe ulepszanie typów reaktorów jądrowych, które były i są eksploatowane w różnych krajach świata.

Zasadniczo obecnie stosowany jest podział elektrowni na IES, CHPP, CCGT, GTPP, NPP, HPP. Aby uzyskać pełniejszy opis elektrowni, można ją sklasyfikować według kilku głównych cech:

Według rodzaju zasobów energii pierwotnej;

O procesach konwersji energii;

Według liczby i rodzaju nośników energii;

Według rodzajów dostarczanej energii;

Przez krąg objętych konsumentów;

Według trybu działania.

1. Według rodzajów wykorzystywanych zasobów energii pierwotnej, elektrownie wykorzystujące: paliwo organiczne (TPP); paliwo jądrowe (EJ); energia wodna (HPP, PSP i PES); energia słoneczna (SES); energia wiatru (WPP); ciepło podziemne (geotermalne GEOPP).

2. Ze względu na stosowane procesy konwersji energii wyróżnia się elektrownie, w których: otrzymana energia cieplna zamieniana jest na mechaniczną, a następnie na energię elektryczną (TPP, NPP); otrzymana energia cieplna jest bezpośrednio zamieniana na energię elektryczną (elektrownie z generatorami MHD, MHD-ES, SES z fotokomórkami itp.); energia wody i powietrza zamieniana jest na energię mechaniczną rotacji, a następnie na energię elektryczną (elektrownie wodne, szczytowo-pompowe, wiatrowe, wiatrowe, powietrzne, gazowe).

3. W zależności od liczby i rodzaju zastosowanych nośników energii wyróżnia się elektrownie: z jednym nośnikiem energii (CPP i CHP, jądrowa CPP i CHP na parze, elektrownie jądrowe z gazowym nośnikiem energii, GTPP); z dwoma nośnikami energii różniącymi się stanem fazowym (elektrownie w cyklu skojarzonym, w tym PG-CPP i PG-CHP); z dwoma różnymi nośnikami energii o tym samym stanie fazowym (elektrownie binarne).

4. W zależności od rodzaju dostarczanej energii wyróżnia się elektrownie: dostarczające tylko lub głównie energię elektryczną (elektrownie wodne, elektrownie szczytowo-pompowe, SIE, SIE jądrowe, GTPP, PG-SIE itp.); wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej (CHP, jądrowa CHP, GT-CHP itp.). w ostatnie czasy CPP i jądrowe CPP w coraz większym stopniu zwiększają podaż energii cieplnej. Elektrociepłownie (CHP) oprócz energii elektrycznej wytwarzają ciepło; Wykorzystanie ciepła pary odlotowej w skojarzonym wytwarzaniu energii zapewnia znaczne oszczędności paliwa. W przypadku użycia pary odlotowej lub gorącej wody procesy technologiczne, ogrzewanie i wentylacja przedsiębiorstw przemysłowych, a następnie elektrociepłownie nazywane są przemysłowymi. Gdy ciepło jest wykorzystywane do ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę budynków mieszkalnych i publicznych w miastach, elektrownie cieplne nazywane są komunalnymi (ogrzewanie). Elektrociepłownie przemysłowe dostarczają ciepło jako przedsiębiorstwa przemysłowe jak również ludność. W elektrociepłowniach ciepłowniczych, obok turbin ciepłowniczych, znajdują się kotły wodne do dostarczania ciepła w okresach szczytowych obciążeń cieplnych.

5. W zależności od zasięgu odbiorców rozróżnia się: elektrownie okręgowe (GRES – państwowa elektrownia okręgowa); lokalne elektrownie do zasilania poszczególnych osiedli; stacje blokowe do zasilania odbiorców indywidualnych.

6. Według trybu pracy w SEE wyróżnia się elektrownie: podstawowe; zwrotny lub półszczytowy; szczyt.

Pierwsza grupa to duże, najbardziej ekonomiczne CPP, jądrowe CPP, ciepłownie w trybie grzania i częściowo HPP, druga grupa to elastyczne elektrownie kondensacyjne, SG-CPP i CHPP, trzecia grupa to szczytowe HPP, HDPP, GTPP. Częściowo w trybie szczytowym działają CHPP i mniej ekonomiczne IES.

Oprócz ogólnych głównych cech klasyfikacji elektrowni wymienionych powyżej, każdy typ ma swoje własne wewnętrzne cechy klasyfikacji. Na przykład IES i CHP różnią się parametrami początkowymi, schemat technologiczny(blokowe i usieciowane), jednostkowa pojemność bloków itp. Elektrownie jądrowe są klasyfikowane według typu reaktorów (na neutronach termicznych i prędkich), według projektu reaktorów itp.

Wraz z omówionymi powyżej głównymi typami elektrowni, w Rosji rozwijane są również elektrownie w cyklu kombinowanym i elektrownie z turbiną czysto gazową. Elektrownie o cyklu skojarzonym (CCPP) stosowane są w dwóch wersjach: z wytwornicą pary wysokociśnieniowej oraz z odprowadzaniem spalin do konwencjonalnych kotłów. W pierwszej opcji produkty spalania z komory spalania pod ciśnieniem są przesyłane do wysokociśnieniowej kompaktowej wytwornicy pary, gdzie wytwarzana jest para wysokociśnieniowa, a produkty spalania są schładzane do temperatury 750-800ºС, po czym są przesyłane do turbina gazowa, a para pod wysokim ciśnieniem jest dostarczana do turbiny parowej.

W drugim wariancie produkty spalania z komory spalania z dodatkiem wymaganej ilości powietrza w celu obniżenia temperatury do 750-800ºС są kierowane do turbiny gazowej, a stamtąd spaliny o temperaturze około 350- 400ºС o wysokiej zawartości tlenu trafia do konwencjonalnych kotłów elektrowni cieplnych z turbinami parowymi, gdzie działa jako utleniacz i oddaje ciepło.

A w pierwszym schemacie należy spalać gaz ziemny lub specjalne paliwo płynne turbiny gazowej, w drugim schemacie takie paliwo powinno być spalane tylko w komorze spalania turbiny gazowej oraz w jednostkach kotłowych - olej opałowy lub paliwo stałe, co jest zdecydowaną zaletą. Połączenie tych dwóch cykli zwiększy ogólną sprawność CCPP o około 5-6% w porównaniu z CPP turbiny parowej. Moc Turbiny gazowe SGPP stanowi około 20-25% mocy bloku gazowo-parowego. Ze względu na to, że nakłady na część turbiny gazowej są niższe niż na część turbin parowych, w SGPP uzyskuje się redukcję nakładu na 10-12%. Agregaty CCGT charakteryzują się większą zwrotnością niż konwencjonalne agregaty skraplające i mogą być używane do pracy w strefie półszczytowej, ponieważ są bardziej ekonomiczne niż zwrotne agregaty CPP.

Zasady klasyfikacji elektrowni. Klasy, podklasy, grupy, podgrupy.

Klasyfikacja elektrowni

CZĘŚĆ DRUGA

ELEKTROWNIE,
PRACOWAĆ NAD
DARMOWA ENERGIA

Klasa- zależy od procesu głównego i rodzaju energii początkowej (zużytej).

Podklasa- zdeterminowany przez charakterystyczne cechy i akceptowane (zwyczajowe) nazwy.

Grupa- zależy od rodzaju wytworzonej (wytworzonej) energii.

Podgrupa- określa rodzaj instalacji na podstawie różnic konstrukcyjnych.

W zależności od specyfiki i stanu rozwoju, podział ten może nie zawsze być dokładnie przestrzegany. Istnieje osiem głównych klas:

1- termiczny elektrownie: w nich głównym procesem uwalniania energii jest przejście fazowe wyższego rzędu (HRPT), czyli częściowe lub całkowite rozbicie atomów na cząstki elementarne - elektron i elektrony. Energia początkowa to potencjalna energia wiązania cząstek elementarnych w atomie - energia zgromadzona w materii.

2- naturalny elektrownie, czyli elektrownie wykorzystujące energię Zjawiska naturalne bezpośrednio.

3- Coriolis elektrownie – główny proces wytwarzania energii związany jest z samoobrotem wirnika przez siły Coriolisa. Początkowa energia promieniowego przepływu materii może być różna: hydrauliczna, chemiczna, magnetyczna, ...

4- elektromagnetyczny elektrownie – głównym procesem jest konwersja przepływów elektrycznych na Różne rodzaje energia: mechaniczna, cieplna, elektryczna.

5- wibrorezonans elektrownie - głównym procesem jest wymiana energii płynu roboczego pod wpływem drgań rezonansowych. Punktem wyjścia jest energia otoczenie zewnętrzne, w szczególności cząsteczki powietrza atmosferycznego.

6- niezbędny elektrownie - głównym procesem jest ukierunkowana kondensacja eteru, w szczególności gazu elektrycznego. Energia początkowa to eter.

7- ładowalny elektrownie - głównym procesem jest akumulacja energii (elektrycznej, chemicznej, cieplnej, ...) i jej zwrot po rozładowaniu akumulatora.

8- łączny elektrownie – elektrownie z kilkoma różnymi rodzajami procesów uwalniania energii, które trudno przypisać do jednej ze wskazanych klas.

Ta klasa obejmuje wszystkie tradycyjne elektrownie włączone paliwo organiczne, jądrowe, wodorowe i nowe instalacje energetyki naturalnej.

Do tradycyjnych należą: silniki spalinowe wewnętrznego i zewnętrznego spalania, instalacje turbin gazowych i parowych, a także różne instalacje cieplne i kotłowe.

Elektrownie jądrowe to nowoczesne elektrownie jądrowe i ciepłownie, w których proces uwalniania energii przebiega wraz z całkowitym rozpadem substancji promieniotwórczych.

Elektrownie wodorowe wykorzystują wodór, który reaguje z tlenem, tworząc wodę.

Wymienione elektrownie są dobrze znane i istnieje na ich temat dużo literatury technicznej, więc nie ma potrzeby ich szczegółowego opisywania.

Należy podkreślić, że korzystają z ograniczonej Zasoby naturalne: węgiel, ropa, gaz, uran... nie są uzupełniane przez naturę tak szybko, jak są zużywane. Instalacje te cechuje szkodliwa ekologia, szkodliwa dla ludzkości.

Instalacje energii naturalnej /1/ są wolne od te braki, ponieważ tylko częściowy, oszczędny rozkład substancji (powietrza, wody) jest używany bez zmian właściwości chemiczne ze względu na niewielki ubytek masy rzędu 10 -6%, który w warunkach naturalnych jest uzupełniany.

Elektrownie termojądrowe, które rozwijano od kilkudziesięciu lat z zerowymi wynikami, nie zostały objęte klasyfikacją, ponieważ zgodnie ze współczesną teorią /1,2/ są niesprawne.

Reaktory są klasyfikowane według poziomu energii neutronów biorących udział w reakcji rozszczepienia, zgodnie z zasadą umieszczenia paliwa i moderatora, przeznaczeniem, rodzajem moderatora i chłodziwa oraz ich stanem fizycznym.

Reaktory jądrowe dzielą się na kilka grup:

1) W zależności od średniej energii widma neutronowego - na szybkie, pośrednie i termiczne;

2) Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi rdzenia - w kadłubie i kanale;

3) Według rodzaju chłodziwa - woda, ciężka woda, sód;

4) Według rodzaju moderatora - woda, grafit, ciężka woda itp.

Do celów energetycznych, do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje się:

1) Reaktory wodne ciśnieniowe z niewrzącą lub wrzącą wodą pod ciśnieniem,

2) reaktory uranowo-grafitowe z wrzącą wodą lub chłodzone dwutlenkiem węgla,

3) Reaktory kanałowe na ciężką wodę itp.

W przyszłości szeroko stosowane będą reaktory na neutrony prędkie chłodzone ciekłymi metalami (sodem itp.); w którym zasadniczo wdrażamy tryb reprodukcji paliwa, tj. wytworzenie liczby izotopów rozszczepialnych plutonu Pu-239 przekraczającej liczbę izotopów zużywalnych uranu U-235. Parametr charakteryzujący reprodukcję paliwa nazywany jest współczynnikiem plutonowym. Pokazuje, ile aktów atomów Pu-239 powstaje w reakcjach wychwytywania neutronów w U-238 na jeden atom U-235, który wychwytuje neutron i ulega rozszczepieniu.

W reaktor neutronów termicznych większość rozszczepienia jądrowego zachodzi, gdy jądra rozszczepialnych izotopów absorbują neutrony termiczne. Reaktory, w których rozszczepienie jądrowe jest wytwarzane głównie przez neutrony o energii powyżej 0,5 MeV, nazywane są reaktorami prędkich neutronów. Reaktory, w których większość rozszczepień zachodzi w wyniku absorpcji pośrednich neutronów przez izotopy rozszczepialne, nazywane są pośrednimi (rezonansowymi) reaktorami neutronowymi.

Obecnie najszerzej stosowane są reaktory neutronów termicznych. Reaktory termiczne charakteryzują się koncentracją 235 U paliwa jądrowego w rdzeniu od 1 do 100 kg/m 3 oraz obecnością dużych mas moderatora. Reaktor neutronów prędkich charakteryzuje się stężeniem 235 U lub 239 U paliwa jądrowego rzędu 1000 kg/m 3 oraz brakiem moderatora w rdzeniu.

W pośrednich reaktorach neutronowych w rdzeniu jest bardzo mało moderatora, a stężenie 235 U paliwa jądrowego w nim wynosi od 100 do 1000 kg/m 3 .

W reaktorach neutronów termicznych rozszczepienie jąder paliwowych zachodzi również w przypadku wychwytywania neutronów prędkich przez jądro, ale prawdopodobieństwo tego procesu jest niewielkie (1 - 3%). Potrzeba moderatora neutronów wynika z faktu, że efektywne przekroje poprzeczne rozszczepienia jąder paliwowych są znacznie większe przy niskich energiach neutronów niż przy wysokich.

W rdzeniu reaktora termicznego musi znajdować się moderator - substancja, której jądra mają niewielką liczbę masową. Jako moderator stosuje się grafit, ciężką lub lekką wodę, beryl, płyny organiczne. Reaktor termiczny może nawet działać na naturalnym uranie, jeśli jako moderator służy ciężka woda lub grafit. W przypadku innych moderatorów należy użyć wzbogaconego uranu. Niezbędne krytyczne wymiary reaktora zależą od stopnia wzbogacenia paliwa, wraz ze wzrostem stopnia wzbogacenia są one mniejsze. Istotną wadą termicznych reaktorów neutronowych jest utrata wolnych neutronów w wyniku ich wychwytywania przez moderator, chłodziwo, materiały konstrukcyjne i produkty rozszczepienia. Dlatego w takich reaktorach konieczne jest stosowanie substancji o małych przekrojach wychwytu dla wolnych neutronów jako moderatora, chłodziwa i materiałów konstrukcyjnych.

Trzy podstawowe elementy reaktorów neutronów termicznych to paliwo, moderator i chłodziwo. Ten rysunek przedstawia typowy układ rdzenia.

Chłodziwo jest przepompowywane przez reaktor za pomocą pomp (zwanych pompami cyrkulacyjnymi), które następnie wchodzą do turbiny (w RBMK) lub wymiennika ciepła (w innych typach reaktorów). Podgrzany czynnik chłodzący wymiennika ciepła wchodzi do turbiny, gdzie traci część swojej energii na wytwarzanie energii elektrycznej. Z turbiny czynnik chłodzący wpływa do skraplacza pary, dzięki czemu czynnik chłodzący o parametrach niezbędnych do optymalnej pracy dostaje się do reaktora. Reaktor posiada również układ sterowania, który składa się z zestawu prętów o średnicy kilku centymetrów i długości porównywalnej z wysokością rdzenia, składających się z materiału silnie pochłaniającego neutrony, zwykle związków boru. Pręty znajdują się w specjalnych kanałach i można je podnosić lub opuszczać do reaktora. W stanie podniesionym przyczyniają się do przyspieszenia reaktora, w stanie opuszczonym zagłuszają go. Napędy prętów są niezależnie regulowane, dzięki czemu można ich używać do konfigurowania aktywności reakcji w różnych częściach rdzenia.

Cechą reaktora jądrowego jest to, że 94% energii rozszczepienia jest natychmiast przekształcane w ciepło, tj. w czasie, w którym moc reaktora lub gęstość materiałów w nim nie ma czasu na zauważalną zmianę. Dlatego też, gdy zmienia się moc reaktora, wydzielanie ciepła następuje bezzwłocznie po procesie rozszczepienia paliwa.

Jednak po wyłączeniu reaktora, gdy szybkość rozszczepienia spada kilkadziesiąt razy, pozostają w nim źródła opóźnionego uwalniania ciepła (promieniowanie gamma i beta produktów rozszczepienia), które stają się dominujące. Ciepło rozpadu po zakończeniu reakcji rozszczepienia wymaga odprowadzania ciepła przez długi czas po wyłączeniu reaktora. Chociaż moc ciepła resztkowego jest znacznie mniejsza niż nominalna, cyrkulacja chłodziwa przez reaktor musi być zapewniona bardzo niezawodnie, ponieważ nie można kontrolować ciepła rozpadu. Usuwanie płynu chłodzącego z reaktora pracującego od jakiegoś czasu jest surowo zabronione, aby uniknąć przegrzania i uszkodzenia elementów paliwowych.

W pośrednie reaktory neutronowe, w którym większość zdarzeń rozszczepienia jest powodowana przez neutrony o energiach wyższych niż termiczne (od 1 eV do 100 keV), masa moderatora jest mniejsza niż w reaktorach termicznych. Cechą działania takiego reaktora jest to, że przekrój rozszczepienia paliwa zmniejsza się mniej wraz ze wzrostem rozszczepienia neutronów w obszarze pośrednim niż przekrój absorpcji materiałów konstrukcyjnych i produktów rozszczepienia. Zatem prawdopodobieństwo aktów rozszczepienia wzrasta w porównaniu z aktami absorpcji. Wymagania dotyczące charakterystyki neutronowej materiałów konstrukcyjnych są mniej rygorystyczne, ich zakres jest szerszy. W konsekwencji rdzeń pośredniego reaktora neutronowego może być wykonany z mocniejszych materiałów, co pozwala na zwiększenie właściwego odprowadzania ciepła z powierzchni grzewczej reaktora. Wzbogacenie paliwa w izotopy rozszczepialne w reaktorach pośrednich ze względu na zmniejszenie przekroju powinno być większe niż w termicznych. Reprodukcja paliwa jądrowego w pośrednich reaktorach neutronowych jest większa niż w termicznym reaktorze neutronowym.

Jako chłodziwa w reaktorach pośrednich stosuje się substancje, które słabo łagodzą neutrony. Na przykład ciekłe metale. Moderatorem jest grafit, beryl itp.

Pręty paliwowe z wysoko wzbogaconym paliwem umieszcza się w rdzeniu reaktora na neutrony prędkie. Strefa aktywna jest otoczona strefą lęgową, składającą się z prętów paliwowych zawierających surowce paliwowe (zubożony uran, tor). Neutrony emitowane ze strefy aktywnej są wychwytywane w strefie lęgowej przez jądra surowca paliwowego, w wyniku czego powstaje nowe paliwo jądrowe. Szczególną zaletą reaktorów prędkich jest możliwość zorganizowania w nich reprodukcji rozszerzonej paliwa jądrowego, tj. Równocześnie z generowaniem energii produkuj nowe zamiast wypalonego paliwa jądrowego. Reaktory prędkie nie wymagają moderatora, a chłodziwo nie powinno spowalniać neutronów.

W zależności od sposobu umieszczenia paliwa w rdzeniu reaktory dzielą się na jednorodne i niejednorodne.

W jednorodny reaktor paliwo jądrowe, chłodziwo i moderator (jeśli występuje) są dokładnie wymieszane i znajdują się w tym samym stanie fizycznym, tj. rdzeń całkowicie jednorodnego reaktora jest ciekłą, stałą lub gazową jednorodną mieszaniną paliwa jądrowego, chłodziwa lub moderatora. Reaktory jednorodne mogą być zarówno neutronami termicznymi, jak i prędkimi. W takim reaktorze cały rdzeń znajduje się wewnątrz stalowego naczynia kulistego i stanowi ciekłą jednorodną mieszaninę paliwa i moderatora w postaci roztworu lub ciekłego stopu (na przykład roztwór siarczanu uranylu w wodzie, roztwór uranu w ciekłym bizmucie), który jednocześnie pełni funkcję chłodziwa.

Reakcja rozszczepienia jądrowego zachodzi w roztworze paliwa wewnątrz kulistego zbiornika reaktora, w wyniku czego wzrasta temperatura roztworu. Palny roztwór z reaktora dostaje się do wymiennika ciepła, gdzie oddaje ciepło wodzie obiegu wtórnego, schładza się i jest odsyłany z powrotem do reaktora przez pompę obiegową. Aby zapobiec wystąpieniu reakcji jądrowej poza reaktorem, objętości rurociągów obwodu, wymiennika ciepła i pompy dobiera się tak, aby objętość paliwa znajdująca się w każdej sekcji obwodu była znacznie mniejsza od krytycznej . Reaktory jednorodne mają szereg zalet w porównaniu z reaktorami heterogenicznymi. Są to prosta konstrukcja rdzenia i jego minimalne wymiary, możliwość ciągłego usuwania produktów rozszczepienia i dodawania świeżego paliwa jądrowego podczas pracy bez wyłączania reaktora, prostota przygotowania paliwa oraz fakt, że reaktorem można sterować poprzez zmianę stężenie paliwa jądrowego.

Jednak reaktory homogeniczne mają również poważne wady. Jednorodna mieszanina krążąca wokół obwodu emituje silne promieniowanie radioaktywne, które wymaga dodatkowej ochrony i komplikuje sterowanie reaktorem. Tylko część paliwa znajduje się w reaktorze i służy do wytwarzania energii, a druga część znajduje się w rurociągach zewnętrznych, wymiennikach ciepła i pompach. Krążąca mieszanina powoduje poważną korozję i erozję systemów i urządzeń reaktora i obwodu. Powstanie wybuchowej mieszaniny wybuchowej w jednorodnym reaktorze w wyniku radiolizy wody wymaga urządzeń do jej dopalania. Wszystko to doprowadziło do tego, że reaktory homogeniczne nie są powszechnie stosowane.

W reaktor heterogeniczny paliwo w postaci bloków umieszcza się w moderatorze, czyli paliwo i moderator są rozdzielone przestrzennie.

Obecnie do celów energetycznych projektowane są tylko reaktory heterogeniczne. Paliwo jądrowe w takim reaktorze może być stosowane w stanie gazowym, ciekłym i stałym. Jednak obecnie reaktory heterogeniczne działają tylko na paliwie stałym.

W zależności od środka moderującego reaktory heterogeniczne dzielą się na grafitowe, lekką wodę, ciężką wodę i organiczne. W zależności od rodzaju chłodziwa, reaktory heterogeniczne to lekka woda, ciężka woda, gaz i ciekły metal. Płynne nośniki ciepła wewnątrz reaktora mogą być w stanach jednofazowych i dwufazowych. W pierwszym przypadku chłodziwo wewnątrz reaktora nie gotuje się, aw drugim tak.

Reaktory w rdzeniu, w których temperatura ciekłego chłodziwa jest niższa od temperatury wrzenia, nazywane są ciśnieniowymi reaktorami wodnymi, a reaktory, w których wrze chłodziwo, nazywane są wrzeniem.

W zależności od zastosowanego moderatora i chłodziwa reaktory heterogeniczne są wykonywane według różnych schematów. W Rosji główne typy reaktorów jądrowych to woda pod ciśnieniem i grafit wodny.

Zgodnie z projektem reaktory są podzielone na zbiornikowe i kanałowe. W reaktory naczyniowe ciśnienie chłodziwa jest przenoszone przez obudowę. Całkowity przepływ chłodziwa przepływa do wnętrza zbiornika reaktora. W reaktory kanałowe płyn chłodzący jest dostarczany do każdego kanału osobno z zespołem paliwowym. Zbiornik reaktora nie jest obciążony ciśnieniem chłodziwa, ciśnienie to jest przenoszone przez każdy kanał z osobna.

W zależności od przeznaczenia reaktory jądrowe to energetyka, przekształtniki i reaktory rozrodcze, badawcze i wielofunkcyjne, transportowe i przemysłowe.

Reaktory jądrowe są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych, w elektrowniach okrętowych, w elektrociepłowniach jądrowych (ATES) oraz w ciepłowniach jądrowych (AST).

Reaktory przeznaczone do produkcji wtórnego paliwa jądrowego z naturalnego uranu i toru nazywane są konwertery lub hodowcy. W reaktorze-przetworniku wtórne paliwo jądrowe powstaje w mniejszym stopniu niż pierwotnie zużyte. W reaktorze podawczym prowadzona jest reprodukcja rozszerzona paliwa jądrowego, tj. okazuje się, że wydano więcej niż wydano.

Reaktory badawcze służą do badania procesów oddziaływania neutronów z materią, badania zachowania materiałów reaktora w intensywnych polach promieniowania neutronowego i gamma, badań radiochemicznych i biologicznych, produkcji izotopów, badań eksperymentalnych z zakresu fizyki reaktorów jądrowych. Reaktory mają różną moc, tryb pracy stacjonarnej lub impulsowej. Najszerzej stosowane są ciśnieniowe reaktory badawcze uranu. Moc cieplna reaktorów badawczych waha się w szerokim zakresie i sięga kilku tysięcy kilowatów.

Różnego przeznaczenia określane jako reaktory służące wielu celom, takim jak wytwarzanie energii i produkcja paliwa jądrowego.

Federalna Agencja ds. Edukacji

SEI HPE „Pomor State University im. V.I. M.W. Łomonosow”

Wydział Technologii i Przedsiębiorczości

Konspekt lekcji

na temat: „Elektrownia jądrowa”.

Archangielsk 2010

Plan lekcji

Temat lekcji. Elektrownie jądrowe.

Cele Lekcji:

1) edukacyjne:

Przedstawiać informacje ogólne o elektrowniach jądrowych;

Ujawnić główne znaczenie poszczególnych elementów konstrukcji elektrowni jądrowych;

Zapoznaj się z dogodnymi lokalizacjami elektrowni jądrowych;

Porozmawiaj o zaletach i wadach elektrowni jądrowych;

Zapoznanie studentów z najnowszymi danymi dotyczącymi budowy elektrowni jądrowych w obwodzie archangielskim.

2) edukacyjne:

Pielęgnuj uważność, wytrwałość, dokładność.

3) Opracowanie:

Kształtowanie zainteresowania poznawczego tematem;

Rozwijaj dobrowolną uwagę, pamięć wzrokową, konstruktywne myślenie.

Rodzaj lekcji: wykład z wykorzystaniem technologii multimedialnych.

Pomoce naukowe, materiały i materiały: schemat blokowy elektrowni jądrowej.

Dla nauczyciela- podręcznik; stoły do ​​nauki i kreda do pracy na tablicy, sprzęt do wyświetlania multimediów.

Dla ucznia- podręcznik, zeszyt w klatce, zeszyt ćwiczeń.

Podczas zajęć

Część organizacyjna - 2 minuty

Pozdrowienia;

Sprawdzenie gotowości do lekcji;

Sprawdzanie obecności uczniów.

Prezentacja tematu, cele lekcji - 3 minuty

Zwracając uwagę uczniów na tablicę, nauczyciel wypowiada na głos to, co jest napisane i prosi o zapisanie tematu lekcji w zeszycie ucznia.

Powtórzenie wcześniej omówionego materiału na temat „Uzyskiwanie prądu” - 5 minut

W celu zaoszczędzenia czasu na wykładzie najlepiej utrwalić badany materiał ze studentami metodą ankiety czołowej. Można jednak zastosować inne formy i metody aktualizacji wiedzy uczniów.

Uczniowie proszeni są o odpowiedź na następujące pytania:

Sposoby korzystania z energii elektrycznej?

Rodzaje generatorów?

PTL - linie energetyczne;

Które elektrownie wytwarzają energię elektryczną?

Radioizotopowe źródła energii.

Nauka nowego materiału - 25 minut

Włączenie multimediów wykonanych w MS Power Point na oczach uczniów.

Elektrownia atomowa(NPP) – kompleks konstrukcji technicznych przeznaczonych do wytwarzania energii elektrycznej poprzez wykorzystanie energii uwalnianej podczas kontrolowanej reakcji jądrowej (slajd nr 1).

Fabuła.

W drugiej połowie lat 40., jeszcze przed zakończeniem prac nad stworzeniem pierwszej bomby atomowej (jej test, jak wiadomo, odbył się 29 sierpnia 1949 r.), sowieccy naukowcy zaczęli opracowywać pierwsze projekty pokojowe. wykorzystanie energii atomowej, której ogólnym kierunkiem od razu stała się elektroenergetyka.

W 1948 r. na sugestię I.V. Kurczatowa i zgodnie z zadaniem partii i rządu rozpoczęto pierwsze prace nad praktycznym zastosowaniem energii atomowej do wytwarzania energii elektrycznej.

W maju 1950 r. w pobliżu wsi Obninskoje w obwodzie kałuskim rozpoczęto budowę pierwszej na świecie elektrowni jądrowej.

Pierwsza na świecie elektrownia jądrowa o mocy 5 MW została uruchomiona 27 czerwca 1954 r. W ZSRR, w mieście Obninsk, położonym w obwodzie kałuskim (slajd nr 2).

29 kwietnia 2002 r. o godzinie 11:31 czasu moskiewskiego reaktor pierwszej na świecie elektrowni jądrowej w Obnińsku został trwale wyłączony. Jak donosiła służba prasowa Ministerstwa Energii Atomowej Rosji, stacja została zatrzymana wyłącznie z powodów ekonomicznych, ponieważ „utrzymanie jej w bezpiecznym stanie z roku na rok stawało się coraz droższe”.

Pierwsza na świecie elektrownia jądrowa z reaktorem AM-1 (Atom pokojowy) o mocy 5 MW dała prąd przemysłowy 27 czerwca 1954 r. i otworzyła drogę do pokojowego wykorzystania energii jądrowej, pracując z powodzeniem przez prawie 48 lat. lat.

W 1958 r. oddano do eksploatacji pierwszy etap Syberyjskiej Elektrowni Jądrowej o mocy 100 MW (łączna moc projektowa to 600 MW). W tym samym roku rozpoczęła się budowa przemysłowej elektrowni jądrowej w Biełojarsku, a 26 kwietnia 1964 r. Generator I etapu podał prąd konsumentom. We wrześniu 1964 r. oddano do eksploatacji pierwszy blok elektrowni jądrowej Nowoworoneż o mocy 210 MW. Drugi blok o mocy 350 MW oddano do eksploatacji w grudniu 1969 r. W 1973 r. oddano do eksploatacji Leningradzką Elektrownię Jądrową.

W 1956 roku w Calder Hall (Wielka Brytania) uruchomiono pierwszą elektrownię jądrową o mocy 46 MW poza granicami ZSRR. Rok później w Shippingport (USA) uruchomiono elektrownię atomową o mocy 60 MW.

Na początku 2004 roku na świecie działało 441 reaktorów jądrowych, rosyjski TVEL OJSC dostarcza paliwo do 75 z nich.

Największa elektrownia jądrowa w Europie - Zaporoska elektrownia jądrowa. Energodar (obwód zaporoski, Ukraina), którego budowę rozpoczęto w 1980 r. i od połowy 2008 r. 6 reaktor jądrowy o łącznej mocy 5,7 GigaWatt.

Klasyfikacja.

Według rodzaju reaktora.

Elektrownie jądrowe są klasyfikowane według zainstalowanych na nich reaktorów:

Termiczne reaktory neutronowe wykorzystujące specjalne moderatory w celu zwiększenia prawdopodobieństwa absorpcji neutronów przez jądra atomów paliwa;

Reaktory lekkowodne. Reaktor na lekką wodę to reaktor jądrowy, który wykorzystuje zwykłą wodę H3O jako moderator neutronów i/lub chłodziwo. Zwykła woda, w przeciwieństwie do wody ciężkiej, nie tylko spowalnia, ale również w dużym stopniu pochłania neutrony (zgodnie z reakcją 1H + n = ²D).;

Reaktory grafitowe;

Reaktory na wodę ciężką. Reaktor jądrowy na ciężką wodę to reaktor jądrowy, który wykorzystuje D2O - ciężką wodę - jako chłodziwo i moderator. Ze względu na to, że deuter ma mniejszy przekrój absorpcji neutronów niż lekki wodór, reaktory takie mają poprawiony bilans neutronów, co umożliwia wykorzystanie naturalnego uranu jako paliwa w reaktorach energetycznych lub wykorzystanie „dodatkowych” neutronów do produkcji izotopów w tzw. -nazywa. "przemysłowy";

Reaktory prędkich neutronów – reaktor jądrowy wykorzystujący neutrony o energiach > 105 eV do podtrzymania łańcuchowej reakcji jądrowej. ;

Reaktory podkrytyczne wykorzystujące zewnętrzne źródła neutronów;

reaktory termojądrowe. Kontrolowana fuzja termojądrowa (CTF) to synteza cięższych jąder atomowych z lżejszych w celu uzyskania energii, która w przeciwieństwie do wybuchowej syntezy termojądrowej (stosowanej w broni termojądrowej) jest kontrolowana.

Według rodzaju uwolnionej energii.

W zależności od rodzaju dostarczanej energii elektrownie jądrowe można podzielić na:

Elektrownie jądrowe (EJ) przeznaczone wyłącznie do wytwarzania energii elektrycznej;

Elektrociepłownie jądrowe (ATES), wytwarzające zarówno energię elektryczną, jak i cieplną;

Elektrociepłownie jądrowe (AST), które wytwarzają wyłącznie energię cieplną;

Jednak wszystkie elektrownie jądrowe w Rosji mają ciepłownie przeznaczone do podgrzewania wody sieciowej.

3.3. Główne elementy elektrowni jądrowej

Jednym z głównych elementów elektrowni jądrowej jest reaktor. W wielu krajach świata wykorzystują głównie reakcje jądrowe rozszczepienia uranu U-235 pod wpływem neutronów termicznych. Do ich realizacji w reaktorze oprócz paliwa (U-235) musi być moderator neutronów i oczywiście chłodziwo, które odprowadza ciepło z reaktora. W reaktorach typu VVER (reaktory energetyczne typu woda-woda) jako moderator i chłodziwo stosowana jest zwykła woda pod ciśnieniem. W reaktorach typu RBMK (reaktor kanałowy dużej mocy) jako chłodziwo stosowana jest woda, a jako moderator grafit. Oba te reaktory były w poprzednich latach szeroko stosowane w elektrowniach jądrowych w elektroenergetyce.

Reaktor i jego systemy obsługi obejmują: sam reaktor z ochroną biologiczną, wymiennikami ciepła, pompami lub dmuchawami, które cyrkulują chłodziwo; rurociągi i armatura obiegu cyrkulacyjnego; urządzenia do przeładunku paliwa jądrowego; systemy specjalne wentylacja, chłodzenie awaryjne itp.

Obiecujące są elektrownie jądrowe z reaktorami na neutronach prędkich (FN), które mogą być wykorzystywane do produkcji ciepła i energii elektrycznej, a także do reprodukcji paliwa jądrowego. Schemat technologiczny bloku energetycznego takiej elektrowni jądrowej pokazano na rysunku. Reaktor typu BN posiada strefę aktywną, w której zachodzi reakcja jądrowa z uwolnieniem strumienia prędkich neutronów. Te neutrony działają na pierwiastki z U-238, które normalnie nie są używane w reakcjach jądrowych, i zamieniają go w pluton Pu-239, który może być później wykorzystany w elektrowniach jądrowych jako paliwo jądrowe. Ciepło reakcji jądrowej jest usuwane przez ciekły sód i wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej.

Schemat blokowy elektrowni jądrowej z reaktorem typu BN:

a - zasada wykonania rdzenia reaktora;

b - schemat technologiczny:

1 - reaktor; 2 – wytwornica pary; 3 - turbina; 4 - generator; 5 - transformator; 6-turbinowy skraplacz; 7 - pompa kondensatu (zasilania); 8 - wymiennik ciepła obwodów sodowych; 9 - nieradioaktywna pompa sodowa; 10 - radioaktywna pompa sodowa (slajd nr 3,4).

Elektrownie jądrowe nie emitują spalin ani odpadów w postaci popiołu i żużla. Jednak jednostkowe uwalnianie ciepła do wody chłodzącej w elektrowniach jądrowych jest większe niż w elektrowniach jądrowych ze względu na wyższe jednostkowe zużycie pary, a w konsekwencji duże jednostkowe zużycie wody chłodzącej. Dlatego większość nowych elektrowni jądrowych przewiduje instalację chłodni kominowych, w których ciepło z wody chłodzącej jest odprowadzane do atmosfery.

Ważną cechą możliwego wpływu elektrowni jądrowych na środowisko jest konieczność unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych. Odbywa się to na specjalnych cmentarzyskach, które wykluczają możliwość narażenia ludzi na promieniowanie. W celu uniknięcia wpływu ewentualnych uwolnień promieniotwórczych z elektrowni jądrowych na ludzi w razie awarii podjęto specjalne działania w celu poprawy niezawodności urządzeń (powielanie systemów bezpieczeństwa itp.), a wokół tworzona jest strefa ochrony sanitarnej Roślina.

3.4. Zasada działania

Schemat pracy elektrowni jądrowej na dwuobwodowym ciśnieniowym reaktorze wodnym (WWER) (slajd nr 5).

Rysunek przedstawia schemat działania elektrowni jądrowej z dwuobwodowym reaktorem energetycznym chłodzonym wodą. Energia uwalniana w rdzeniu reaktora jest przekazywana do chłodziwa pierwotnego. Ponadto płyn chłodzący jest pompowany do wymiennika ciepła (generatora pary), gdzie podgrzewa wodę z obiegu wtórnego do wrzenia. Powstała para wchodzi do turbin, które obracają generatory elektryczne. Na wylocie turbin para trafia do skraplacza, gdzie jest chłodzona dużą ilością wody pochodzącej ze zbiornika.

Kompensator ciśnienia jest dość złożoną i nieporęczną konstrukcją, która służy do wyrównania wahań ciśnienia w obwodzie podczas pracy reaktora, które powstają w wyniku rozszerzalności cieplnej chłodziwa. Ciśnienie w 1. obwodzie może dochodzić do 160 atmosfer (WWER-1000).

Oprócz wody jako chłodziwo w różnych reaktorach można również stosować stopiony sód lub gaz. Zastosowanie sodu umożliwia uproszczenie konstrukcji płaszcza rdzenia reaktora (w przeciwieństwie do obiegu wodnego ciśnienie w obiegu sodu nie przekracza ciśnienia atmosferycznego), pozbycie się kompensatora ciśnienia, ale stwarza własne trudności związane z zwiększona aktywność chemiczna tego metalu.

Całkowita liczba obwodów może się różnić dla różnych reaktorów, schemat na rysunku dotyczy reaktorów typu VVER (Public Water Power Reactor). Reaktory typu RBMK (High Power Channel Type Reactor) wykorzystują jeden obieg wodny, a reaktory BN (Fast Neutron Reactor) wykorzystują dwa obiegi sodowe i jeden wodny.

W przypadku braku możliwości wykorzystania dużej ilości wody do skondensowania pary zamiast zbiornika można wodę schładzać w specjalnych chłodniach (chłodniowniach), które ze względu na swoje rozmiary są zazwyczaj najbardziej widoczną częścią elektrowni jądrowej.

3.5. Zalety i wady.

Zalety elektrowni jądrowych:

Brak szkodliwych emisji;

Emisje substancji promieniotwórczych są kilkakrotnie mniejsze niż el węglowy. stacje o podobnej wydajności (popioły z elektrociepłowni opalanych węglem zawierają procent uranu i toru wystarczający do ich opłacalnego wydobycia);

Mała ilość zużytego paliwa i możliwość jego ponownego wykorzystania po przetworzeniu;

Wysoka moc: 1000-1600 MW na jednostkę;

Niski koszt energii, zwłaszcza ciepła.

Wady elektrowni jądrowych:

Paliwo napromieniowane jest niebezpieczne i wymaga skomplikowanych i kosztownych środków przetwarzania i przechowywania;

Praca ze zmienną mocą jest niepożądana w przypadku termicznych reaktorów neutronowych;

Konsekwencje ewentualnego incydentu są niezwykle dotkliwe, chociaż prawdopodobieństwo jego wystąpienia jest dość niskie;

Duże inwestycje kapitałowe, zarówno specyficzne, na 1 MW mocy zainstalowanej dla jednostek o mocy poniżej 700-800 MW, jak i ogólne, niezbędne do budowy stacji, jej infrastruktury, a także w przypadku ewentualnej likwidacji.

Elektrownie jądrowe w Rosji.

Obecnie w Federacja Rosyjska W 10 czynnych elektrowniach jądrowych pracuje 31 bloków energetycznych o łącznej mocy 23243 MW, z czego 15 to reaktory wodne ciśnieniowe - 9 VVER-440, 15 reaktorów wrzących kanałowych - 11 RBMK-1000 i 4 EGP-6, 1 reaktor na neutrony prędkie.

Opracowania projektu Strategii Energetycznej Rosji do 2030 roku przewidują czterokrotny wzrost produkcji energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych.

3.7. Projekt elektrowni jądrowej o podwyższonym bezpieczeństwie AES-92.

Projekt powstał w ramach państwowego programu „Energia czysta dla środowiska”. Wzięła pod uwagę krajowe doświadczenia w tworzeniu i eksploatacji poprzedniego modelu elektrowni reaktora (V-320) w elektrowniach jądrowych Zaporoże, Bałakowo, południowo-ukraińskiej i Kalinin oraz najnowsze światowe osiągnięcia w zakresie projektowania i eksploatacji EJ. Przyjęte rozwiązania techniczne pozwalają na: klasyfikacja międzynarodowa przypisać NPP-92 do elektrowni jądrowych III generacji. Oznacza to, że taka elektrownia jądrowa posiada najbardziej zaawansowaną technologię bezpieczeństwa w stosunku do nowoczesnych reaktorów ewolucyjnych lekkowodnych. Podczas opracowywania projektu elektrowni jądrowej projektanci skupili się na zminimalizowaniu roli czynnika ludzkiego (slajd nr 6).

Realizacja tej koncepcji przebiegała w dwóch kierunkach. Po pierwsze, projekt obejmuje systemy bezpieczeństwa biernego. Termin ten odnosi się do systemów, które działają przy niewielkim lub żadnym zewnętrznym zasilaniu i nie wymagają interwencji operatora. Po drugie, przyjęto koncepcję dwufunkcyjnych systemów bezpieczeństwa czynnego, co znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo niewykrytych awarii.

Główną zaletą konstrukcji AES-92 jest to, że główne funkcje bezpieczeństwa są realizowane niezależnie od siebie przez dwa systemy różniące się zasadą działania. Obecność podwójnej obudowy (zamknięcia), jeśli to konieczne, zapobiega uwalnianiu produktów radioaktywnych i chroni reaktor przed wpływami zewnętrznymi, takimi jak fala uderzeniowa lub katastrofa samolotu. Wszystko to, wraz ze wzrostem niezawodności systemów, zmniejszeniem prawdopodobieństwa awarii i zmniejszeniem roli czynnika ludzkiego, podnosi poziom bezpieczeństwa elektrowni jądrowych.

3.8. Projekt pływającej elektrowni jądrowej w Siewierodwińsku.

Ruszył projekt pierwszej na świecie pływającej elektrowni jądrowej. Rosja rozpoczęła budowę pływającej elektrowni atomowej w Siewierodwińsku w stoczni Sevmash, jedynej stoczni w kraju zdolnej do wykonania takiego zadania. PAPP będzie nosić nazwisko Michaiła Łomonosowa. Planowane jest utworzenie flotylli siedmiu pływających elektrowni jądrowych, które zaopatrują północne regiony Rosji i kraje wyspiarskie regionu Pacyfiku w energię elektryczną i słodką wodę, a także kilkanaście innych krajów, które wcześniej wykazywały zainteresowanie ideą Rosyjscy naukowcy nuklearni.

„Dziś podpisujemy umowę na budowę serii sześciu bloków pływających elektrowni jądrowych. Jest na nie zapotrzebowanie nie tylko w Rosji, ale także w regionie Azji i Pacyfiku, gdzie można je wykorzystać do produkcji wody. odsalanie” – mówi Kiriyenko. Pierwszy blok będzie rodzajem projektu pilotażowego. Oparta jest na reaktorze małej mocy KLT40S, co jednak nie przeszkodzi mu w zasileniu całego Sevmash, a ponadto zaspokojeniu zapotrzebowania wielu firm zagranicznych. Instalacje reaktorowe wykonało Biuro Projektów Doświadczalnych Inżynierii Mechanicznej. Afrikantov, 80% projektu sfinansuje Rosatom, resztę przejmie Sevmash.

Koszt całego projektu jest warunkowo określony na poziomie 200 mln USD, a okres zwrotu elektrowni jądrowej, zdaniem ekspertów, wyniesie nie więcej niż siedem lat. Aby wyobrazić sobie skalę kosztów wystarczy podać kilka liczb charakteryzujących np. różne wymiary przestrzeni finansowej, w której realizowany jest projekt. Tak więc w 2007 roku na budowę TPN zostanie przeznaczonych 2 miliardy 609 milionów rubli. Uruchomienie jednostki pilotażowej planowane jest nie później niż za 3,8 roku. Każda stacja będzie mogła działać przez 12-15 lat bez tankowania. Mobilne usługi „ładowania” nie będą miały nic przeciwko korzystaniu z co najmniej 12 krajów, które w takim czy innym stopniu doświadczają niedoboru energii elektrycznej. Przez prawie cztery lata przy pierwszym TPN będzie pracować 25 000 osób pracujących w stoczni Siewierodwińsk.

Nowe informacje na ten temat:

Państwowa Korporacja Rosatom uzgodniła z rządem przekazanie terenu pod budowę pływającej elektrowni atomowej Akademik Łomonosow z Sewmasza (Siewierodwińsk, obwód Archangielski) do Bałtijskiego Zawodu (Sankt Petersburg), donosi służba prasowa koncernu Rosenergoatom .

"Decyzja była spowodowana dużym obciążeniem pracą przedsiębiorstwa i koniecznością skoncentrowania wysiłków na porządku obronnym państwa" - czytamy w raporcie.

Jak podano w komunikacie prasowym, Sevmash zostanie odwołane umowy na generalny kontrakt na budowę elektrowni jądrowej o małej mocy oraz produkcję i dostawę pływającego bloku energetycznego. Cały wolumen budowy w toku i niezagospodarowany gotówka zostanie zwrócony klientowi - Rosenergoatom.

Wcześniej informowano, że budowa pierwszej pływającej elektrowni jądrowej w Federacji Rosyjskiej Sevmashredpriyatie miała zostać zakończona w 2010 roku. Koszt kontraktu to 200 mln USD.Założono, że 80% projektu będzie finansowane ze środków Rosenergatomu, kolejne 20% - z Sevmash. Planowano oddanie elektrowni jądrowej do eksploatacji w 2011 roku.

Baltiysky Zavod jest największą rosyjską firmą stoczniową. Kontrolująca zakład United Industrial Corporation zarządza aktywami o wartości około 9 miliardów euro.

Kompleks stoczniowy „Sevmash” to największa stocznia Federacji Rosyjskiej do budowy atomowych okrętów podwodnych dla rosyjskiej marynarki wojennej. Jednak w ostatnie lata przedsiębiorstwo ma trudności z finansowaniem, co negatywnie wpływa na realizację dotychczasowych zamówień. Możliwe więc, że decyzja o przeprofilowaniu zamówienia na budowę pływającej elektrowni jądrowej była spowodowana m.in. sytuacją w Sevmash (slajd nr 7).

Generalizacja i konsolidacja wiedzy- 5 minut.

Nauczyciel może utrwalić przestudiowany materiał metodą frontalnego przesłuchania uczniów. W tych celach mogą używać np. takich pytań:

Czym jest elektrownia jądrowa?

(Elektrownia atomowa(NPP) – zespół struktur technicznych przeznaczonych do wytwarzania energii elektrycznej poprzez wykorzystanie energii uwalnianej podczas kontrolowanej reakcji jądrowej);

W którym roku iw jakim mieście uruchomiono pierwszą elektrownię jądrową?

(w 1954 w Obnińsku);

Jakie są rodzaje reaktorów?

(Reaktory na neutronach termicznych; na wodzie lekkiej; reaktory grafitowe; reaktory na ciężkiej wodzie; reaktory na neutronach prędkich; reaktory podkrytyczne; reaktory termojądrowe);

Co to jest PAES?

(Pływająca elektrownia jądrowa)

Podsumowanie lekcji - 5 minut

Ogólna charakterystyka zajęć edukacyjnych uczniów, przesłanie nauczyciela o osiągnięciu celów lekcji; identyfikacja niedociągnięć i sposobów ich usunięcia. Przypominanie sługom o ich obowiązkach. Nauczyciel dziękuje uczniom za ich aktywność edukacyjną i poznawczą, kończy lekcję.

Bibliografia:

http://ru.wikipedia.org/wiki/NPP;

http://www.ippe.ru/rpr/rpr.php

http://www.posternazakaz.ru/shop/category/570/82/

http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00005/16200.htm

http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/65911/Atomic

http://forca.ru/info/spravka/aes.html

http://gelz.net/docs/news_every_day/plavajushhaja_ajes.html

http://www.gubernia.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=368