Dünyadaki nükleer santrallerin sınıflandırılmasını veriniz. Nükleer enerji santralleri

Nükleer santraller var nükleer tesisler belirli koşullar altında belirtilen modları gözlemlerken enerji üretmek. Bu amaçlar için, nükleer reaktörlerin görevleri yerine getirmek için gerekli sistemler, cihazlar, ekipman ve yapılarla birlikte kullanıldığı proje tarafından tanımlanan bölge kullanılır. Hedef görevleri yerine getirmek için uzman personel dahil edilir.

Rusya'daki tüm nükleer santraller

Ülkemizde ve yurtdışında nükleer enerjinin tarihi

1940'ların ikinci yarısı, elektrik üretmek için barışçıl bir atomun kullanımını içeren ilk projenin yaratılması konusundaki çalışmaların başlamasıyla işaretlendi. 1948 yılında I.V. Partinin ve Sovyet hükümetinin görevi tarafından yönlendirilen Kurchatov, elektrik üretmek için atom enerjisinin pratik kullanımı üzerinde çalışmaya başlama önerisinde bulundu.

İki yıl sonra, 1950'de, Obninskoye köyünden çok uzakta olmayan Kaluga bölgesi, gezegendeki ilk nükleer santralin inşasına başlandı. 5 MW kapasiteli dünyanın ilk endüstriyel nükleer santralinin lansmanı 27.06.1954 tarihinde gerçekleşti. Sovyetler Birliği, atomu barışçıl amaçlarla kullanmayı başaran dünyadaki ilk güç oldu. İstasyon, o zamana kadar bir şehir statüsü alan Obninsk'te açıldı.

Ancak Sovyet bilim adamları orada durmadı, özellikle bu yönde çalışmaya devam ettiler, sadece dört yıl sonra, 1958'de Sibirya NGS'nin ilk aşamasının operasyonuna başlandı. Gücü, Obninsk'teki istasyondan çok daha büyüktü ve 100 MW'a ulaştı. Ancak yerli bilim adamları için bu sınır değildi, tüm çalışmaların tamamlanmasının ardından istasyonun tasarım kapasitesi 600 MW idi.

Açık alanlarda Sovyetler Birliği, nükleer santrallerin inşası o dönemde çok büyük bir boyut kazandı. Aynı yıl inşaat başladı Beloyarsk Nükleer Santrali, ilk aşaması, zaten Nisan 1964'te ilk tüketicileri tedarik etti. Nükleer santrallerin inşasının coğrafyası, tüm ülkeyi şebekesi ile karıştırdı, aynı yıl Voronezh'deki nükleer santralin ilk ünitesini başlattılar, kapasitesi 210 MW idi, ikinci ünite beş yıl sonra 1969'da piyasaya sürüldü. 365 MW kapasiteye sahiptir. nükleer santrallerin yapımındaki patlama, baştan sona azalmadı Sovyet dönemi. Yeni istasyonlar veya halihazırda inşa edilmiş ek birimler, birkaç yıllık aralıklarla piyasaya sürüldü. Böylece, zaten 1973'te Leningrad kendi nükleer santralini aldı.

Ancak, Sovyet devleti dünyada bu tür projelerde ustalaşabilen tek ülke değildi. Birleşik Krallık'ta da uyuklamadılar ve beklentileri anladılar. bu yönde aktif olarak bu konuyu inceledi. Sadece iki yıl sonra, istasyonun Obninsk'te açılmasından sonra, İngilizler kendi projesi barışçıl atomun gelişimi için. 1956'da İngilizler, gücü Sovyet mevkidaşını aşan ve 46 MW'a ulaşan Calder-Hall kasabasında kendi istasyonlarını kurdular. Atlantik'in diğer tarafında geride kalmayan Amerikalılar, bir yıl sonra, istasyonu Shippingport'ta ciddiyetle başlattı. Tesisin kapasitesi 60 MW idi.

Bununla birlikte, barışçıl atomun gelişimi, tüm dünyanın kısa sürede öğrendiği gizli tehditlerle doluydu. İlk işaret 1979'da Three Mile Island'da meydana gelen büyük bir kazaydı, ancak ondan sonra tüm dünyayı vuran bir felaket oldu, Sovyetler Birliği'nde, küçük Çernobil şehrinde büyük çaplı bir felaket meydana geldi, oldu. 1986'da. Trajedinin sonuçları onarılamaz oldu, ancak bunun yanı sıra, bu gerçek tüm dünyayı nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanılmasının tavsiye edilebilirliğini düşündürdü.

Bu sektördeki dünya aydınları, nükleer tesislerin güvenliğini iyileştirmeyi ciddi şekilde düşünüyor. Sonuç, 15 Mayıs 1989'da Sovyet başkentinde düzenlenen kurucu meclis oldu. Meclis, nükleer santrallerin tüm operatörlerini içermesi gereken bir Dünya Birliği oluşturmaya karar verdi, genel olarak kabul edilen kısaltması WANO'dur. Kuruluş, programlarını uygularken dünyadaki nükleer santrallerin güvenlik seviyesindeki artışı sistematik olarak izler. Bununla birlikte, yapılan tüm çabalara rağmen, en modern ve ilk bakışta görünüşte güvenli nesneler bile, unsurların saldırısına dayanamaz. Deprem ve ardından gelen tsunami şeklinde kendini gösteren içsel felaket nedeniyle 2011 yılında Fukushima-1 istasyonunda bir kaza meydana geldi.

atomik karartma

NPP sınıflandırması

Nükleer santraller ürettikleri enerji tipi ve reaktör tipi olmak üzere iki kritere göre sınıflandırılmaktadır. Reaktör tipine bağlı olarak üretilen enerji miktarı, güvenlik seviyesi ve istasyonda ne tür hammaddelerin kullanıldığı belirlenir.

İstasyonların ürettikleri enerji türüne göre iki türe ayrılırlar:

Ana işlevleri elektrik enerjisi üretmektir.

Nükleer termik santraller. Burada kurulu olan ve istasyonda kaçınılmaz olan ısı kayıplarını kullanan kalorifer tesisatları sayesinde şebeke suyunun ısıtılması mümkün hale gelmektedir. Böylece bu istasyonlar elektriğin yanı sıra termal enerji de üretir.

Birçok seçeneği inceledikten sonra, bilim adamları en rasyonel olanın şu anda dünya çapında kullanılan üç çeşidi olduğu sonucuna vardılar. Birkaç yönden farklılık gösterirler:

1. Kullanılan yakıt;
2. Uygulanan soğutucular;
3. Gerekli sıcaklığı korumak için çalıştırılan çekirdekler;
4. Bozunma sırasında salınan ve bir zincirleme reaksiyonu desteklemek için çok gerekli olan nötronların hızındaki azalmayı belirleyen bir tür moderatör.

En yaygın tip, yakıt olarak zenginleştirilmiş uranyum kullanan reaktördür. Burada soğutucu ve moderatör olarak normal veya hafif su kullanılır. Bu tür reaktörlere hafif su denir, iki türü vardır. İlkinde, türbinleri döndürmek için kullanılan buhar, kaynar su reaktörü adı verilen aktif bir bölgede üretilir. İkincisinde, birincil devreye ısı eşanjörleri ve buhar jeneratörleri aracılığıyla bağlanan harici devrede buhar üretimi gerçekleşir. Bu reaktör, geçen yüzyılın ellili yıllarında geliştirilmeye başlandı, onların temeli ABD ordusu programlarıydı. Aynı zamanda, yaklaşık olarak aynı zamanda, Soyuz, bir grafit çubuğun moderatör olarak hareket ettiği bir kaynar su reaktörü geliştirdi.

Pratikte uygulama bulan bu tip bir moderatörlü reaktör tipidir. Gaz soğutmalı bir reaktörden bahsediyoruz. Tarihi kırklı yılların sonlarında, XX yüzyılın ellili yıllarının başlarında başladı, başlangıçta bu türün gelişimi nükleer silahların üretiminde kullanıldı. Bu bağlamda, bunun için iki tür yakıt uygundur, bunlar silah sınıfı plütonyum ve doğal uranyumdur.

Ticari başarının eşlik ettiği son proje, soğutucu olarak ağır suyun kullanıldığı ve yakıt olarak zaten aşina olduğumuz doğal uranyumun kullanıldığı bir reaktördü. Başlangıçta, birkaç ülke bu tür reaktörler tasarladı, ancak sonuç olarak, üretimleri Kanada'da yoğunlaştı ve bu ülkede büyük uranyum yataklarının varlığının nedeni bu.

Toryum nükleer santralleri - geleceğin enerjisi mi?

Nükleer reaktör türlerinin iyileştirme tarihi

Gezegendeki ilk nükleer santralin reaktörü, istasyonun uzun süreli ve kusursuz çalışması sırasında kanıtlanmış olan çok makul ve uygulanabilir bir tasarımdı. Kurucu unsurları arasında şunlar vardı:

1. yan su koruması;
2. duvar kasası;
3. kapak;
4. prefabrik kollektör;
5. yakıt kanalı;
6. üst plaka;
7. grafit duvarcılık;
8. alt tabak;
9. dağıtım manifoldu.

TVEL kaplama ve teknolojik kanallar için ana yapısal malzeme seçildi paslanmaz çelik, o zamanlar, 300 ° C sıcaklıkta çalışmaya uygun özelliklerde olabilecek bilinen hiçbir zirkonyum alaşımı yoktu. Böyle bir reaktörün soğutulması, su ile gerçekleştirilirken, sağlandığı basınç 100°C idi. Bu durumda, oldukça ılımlı bir parametre olan 280°C'lik bir sıcaklıkta buhar serbest bırakıldı.

Bir nükleer reaktörün kanalları, tamamen değiştirilebilecek şekilde tasarlandı. Bunun nedeni, yakıtın faaliyet bölgesinde harcanan zamandan kaynaklanan kaynağın sınırlandırılmasıdır. Tasarımcılar, ışınlama altındaki faaliyet bölgesinde bulunan yapısal malzemelerin tüm kaynaklarını, yani yaklaşık 30 yıl boyunca çalışabileceklerini beklemek için hiçbir neden bulamadılar.

TVEL'in tasarımına gelince, tek taraflı soğutma mekanizmalı borulu bir versiyonun kullanılmasına karar verildi.

Bu, bir yakıt elemanı arızası durumunda fisyon ürünlerinin devreye girme olasılığını azalttı. TVEL kaplamasının sıcaklığını düzenlemek için, bir ılık su matrisi vasıtasıyla dağılmış taneler formuna sahip bir uranomolibden alaşımından bir yakıt bileşimi kullanıldı. Bu şekilde işlenen nükleer yakıt, son derece güvenilir yakıt elemanlarının elde edilmesini mümkün kıldı. yüksek termal yükler altında çalışabilir.

Kötü şöhretli Çernobil nükleer santrali, barışçıl nükleer teknolojilerin geliştirilmesinde bir sonraki tura örnek teşkil edebilir. O zaman, yapımında kullanılan teknolojiler en gelişmiş ve dünyadaki en modern reaktör tipi olarak kabul edildi. RBMK-1000 reaktöründen bahsediyoruz.

Böyle bir reaktörün termal gücü 3200 MW'a ulaşırken, elektrik gücü 500 MW'a ulaşan iki turbojeneratöre sahiptir, bu nedenle bir güç ünitesinin elektrik gücü 1000 MW'dır. Zenginleştirilmiş uranyum dioksit, RBMK için yakıt olarak kullanıldı. İşlemin başlamasından önceki ilk durumda, bu tür bir yakıtın bir tonu yaklaşık 20 kg yakıt, yani uranyum - 235 içerir. Reaktöre sabit uranyum dioksit yüklemesi ile maddenin kütlesi 180 tondur.

Ancak yükleme işlemi toplu değildir, zaten bizim TVEL tarafından iyi bilinen reaktöre yakıt elemanları yerleştirilir. Aslında, oluşturulması için bir zirkonyum alaşımının kullanıldığı tüplerdir. İçerik olarak, silindirik bir şekle sahip uranyum dioksit tabletleri içerirler. Reaktör aktivite bölgesinde, her biri 18 yakıt elemanını birleştiren yakıt gruplarına yerleştirilirler.

Böyle bir reaktörde 1700'e kadar bu tür düzenek vardır ve bunlar, dikey şekilli teknolojik kanalların bu amaçlar için özel olarak tasarlandığı bir grafit duvar içine yerleştirilmiştir. İçlerinde, RMBC'de rolü su tarafından oynanan soğutma sıvısı dolaşır. Sekiz adet olan sirkülasyon pompalarına maruz kaldığında bir su girdabı oluşur. Reaktör şaftın içine yerleştirilmiştir ve grafik duvar, 30 mm kalınlığında silindirik bir gövde içinde yer almaktadır. Tüm aparatın desteği, altında bir havuzun bulunduğu beton bir tabandır - kazayı lokalize etmeye yarayan bir fıskiye.

Üçüncü nesil reaktörler ağır su kullanır

Ana unsuru döteryumdur. En yaygın tasarıma CANDU denir, Kanada'da geliştirilmiştir ve dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür reaktörlerin çekirdeği yatay bir konumda bulunur ve silindirik tanklar bir ısıtma odasının rolünü oynar. Yakıt kanalı tüm ısıtma odası boyunca uzanır, bu kanalların her biri iki eş merkezli boruya sahiptir. Dış ve iç borular vardır.

İç boruda, yakıt soğutucu basıncı altındadır, bu da çalışma sırasında reaktöre ilave yakıt ikmali yapmayı mümkün kılar. Moderatör olarak D20 formüllü ağır su kullanılmaktadır. Kapalı bir çevrim sırasında, yakıt demetleri içeren reaktörün borularından su pompalanır. Nükleer fisyon sonucunda ısı açığa çıkar.

Ağır su kullanırken soğutma döngüsü, normal suyun ağır su tarafından salınan ısıdan kaynadığı ve bunun sonucunda yüksek basınçlı buharın oluştuğu buhar jeneratörlerinden geçmekten oluşur. Kapalı bir soğutma döngüsü ile sonuçlanan reaktöre geri dağıtılır.

Dünyanın çeşitli ülkelerinde kullanılan ve kullanılmakta olan nükleer reaktör türlerinin adım adım iyileştirilmesi bu yolda gerçekleşti.

Temel olarak, şu anda santrallerin IES, CHPP, CCGT, GTPP, NPP, HES'e bölünmesi kullanılmaktadır. Santralin daha eksiksiz bir açıklaması için, bir dizi ana özelliğe göre sınıflandırılabilir:

Birincil enerji kaynaklarının türüne göre;

Enerji dönüşüm süreçlerinde;

Enerji taşıyıcılarının sayısı ve türüne göre;

Sağlanan enerji türlerine göre;

Kapsanan tüketiciler çemberi tarafından;

Çalışma moduna göre.

1. Kullanılan birincil enerji kaynaklarının türlerine göre, kullanılan santraller: organik yakıt (TPP); nükleer yakıt (NPP); hidroelektrik (HES, PSP ve PES); güneş enerjisi (SES); rüzgar enerjisi (RES); yeraltı ısısı (jeotermal GEOPP).

2. Kullanılan enerji dönüşüm süreçlerine göre, alınan termal enerjinin mekanik ve daha sonra elektrik enerjisine (TPP, NPP) dönüştürüldüğü enerji santralleri ayırt edilir; alınan termal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür (MHD jeneratörlü santraller, MHD-ES, fotoselli SES vb.); su ve havanın enerjisi mekanik dönme enerjisine, ardından elektrik enerjisine (hidroelektrik santraller, pompaj depolamalı santraller, rüzgar santralleri, rüzgar-elektrik rüzgar santralleri, hava depolamalı gaz türbini santralleri) dönüştürülür.

3. Kullanılan enerji taşıyıcılarının sayısı ve türüne göre, santraller ayırt edilir: bir enerji taşıyıcısı ile (CPP ve CHP, nükleer CPP ve buhar üzerinde CHP, gaz enerjisi taşıyıcılı NPP, GTPP); faz durumunda farklı iki enerji taşıyıcısı ile (PG-CPP ve PG-CHP dahil olmak üzere kombine çevrim enerji santralleri); aynı faz durumundaki iki farklı enerji taşıyıcısı ile (ikili enerji santralleri).

4. Sağlanan enerji türlerine göre, enerji santralleri ayırt edilir: sadece veya esas olarak elektrik enerjisi sağlayanlar (hidroelektrik santraller, pompalanan depolamalı santraller, IES, nükleer IES'ler, GTPP'ler, PG-IES'ler, vb.); elektrik ve termal enerji üretimi (CHP, nükleer CHP, GT-CHP vb.). içinde Son zamanlarda CPP'ler ve nükleer CPP'ler termal enerji arzını giderek artırmaktadır. Birleşik ısı ve enerji santralleri (CHP), elektriğe ek olarak ısı üretir; Kombine güç üretiminde egzoz buharı ısısının kullanılması önemli ölçüde yakıt tasarrufu sağlar. Egzoz buharı veya sıcak su kullanılıyorsa teknolojik süreçler, sanayi işletmelerinin ısıtılması ve havalandırılması, ardından termik santraller sanayi olarak adlandırılır. Şehirlerde konut ve kamu binalarının ısıtılması ve sıcak su temini için ısı kullanıldığında, termik santrallere ortak (ısıtma) denir. Endüstriyel ısıtma CHP tesisleri şu şekilde ısı sağlar: endüstriyel Girişimcilik hem de nüfus. Isıtma CHPP'lerinde, ısıtma türbini tesisleri ile birlikte, ısı yükünün en yüksek olduğu dönemlerde ısı temini için sıcak su kazanları vardır.

5. Kapsanan tüketici yelpazesine göre, aşağıdakiler ayırt edilir: bölge elektrik santralleri (GRES - eyalet bölge elektrik santrali); bireysel yerleşim yerlerinin güç kaynağı için yerel enerji santralleri; bireysel tüketicilerin güç kaynağı için blok istasyonları.

6. EPS'deki çalışma moduna göre, enerji santralleri ayırt edilir: temel; manevra kabiliyeti yüksek veya yarı tepe; zirve.

Birinci grup, büyük, en ekonomik CPP'ler, nükleer CPP'ler, ısıtma modundaki termik santraller ve kısmen HES'leri içerir, ikinci grup esnek yoğuşmalı enerji santralleri, SG-CPP'ler ve CHPP'leri içerir, üçüncü grup pik HES'leri, HDPP'leri, GTPP'leri içerir. Kısmen tepe modunda, CHPP'ler ve daha az ekonomik IES'ler çalışır.

Yukarıda sıralanan santrallerin sınıflandırılmasının genel ana özelliklerine ek olarak, her bir tipin kendi dahili sınıflandırma özellikleri vardır. Örneğin, IES ve CHP başlangıç ​​parametrelerinde farklılık gösterir, teknolojik şema(blok ve çapraz bağlı), blokların birim kapasitesi vb. Nükleer santraller, reaktörlerin tipine göre (termal ve hızlı nötronlarda), reaktörlerin tasarımına vb. göre sınıflandırılır.

Rusya'da yukarıda tartışılan ana santral türlerinin yanı sıra kombine çevrim ve saf gaz türbini santralleri de geliştirilmektedir. Kombine çevrim enerji santralleri (CCPP'ler) iki versiyonda kullanılır: yüksek basınçlı buhar jeneratörlü ve egzoz gazlarının geleneksel kazanlara boşaltıldığı. İlk seçenekte, yanma odasından basınç altındaki yanma ürünleri, yüksek basınçlı buharın üretildiği yüksek basınçlı kompakt buhar jeneratörüne gönderilir ve yanma ürünleri 750-800ºС'ye soğutulur, ardından gönderilir. gaz türbini ve yüksek basınçlı buhar, buhar türbinine verilir.

İkinci seçenekte, sıcaklığı 750-800ºº'ye düşürmek için gerekli miktarda havanın eklenmesiyle yanma odasından gelen yanma ürünleri gaz türbinine gönderilir ve buradan yaklaşık 350-C sıcaklıkta egzoz gazları gönderilir. Yüksek oksijen içeriğine sahip 400ºС, buhar türbini termik santrallerinin geleneksel kazan ünitelerine girer, burada oksitleyici görevi görür ve sıcaklık verir.

Ve ilk şemada, doğal gaz veya özel gaz türbini sıvı yakıtı yakılmalıdır, ikinci şemada, bu tür yakıt sadece bir gaz türbininin yanma odasında ve kazan ünitelerinde yakılmalıdır - akaryakıt veya katı yakıt, bu kesin bir avantajdır. İki çevrimin birleştirilmesi, buhar türbini CPP'sine kıyasla CCPP'nin genel verimliliğini yaklaşık %5-6 oranında artıracaktır. Güç gaz türbinleri SGPP, kombine çevrim ünitesinin kapasitesinin yaklaşık %20-25'i kadardır. Gaz türbini kısmındaki spesifik yatırımın buhar türbini kısmından daha düşük olması nedeniyle, SGPP'de spesifik yatırımda %10-12 oranında bir azalma sağlanmaktadır. CCGT üniteleri, geleneksel yoğuşmalı ünitelerden daha fazla manevra kabiliyetine sahiptir ve manevra kabiliyetine sahip CPP'lerden daha ekonomik oldukları için yarı tepe bölgesinde operasyon için kullanılabilir.

Santrallerin sınıflandırılması ilkeleri. Sınıflar, alt sınıflar, gruplar, alt gruplar.

Santrallerin sınıflandırılması

BÖLÜM İKİ

ENERJİ SANTRALLERİ,
İÇİN ÇALIŞMAK
BEDAVA ENERJİ

Sınıf- ana süreç ve ilk (tüketilen) enerjinin türü tarafından belirlenir.

Alt sınıf- tarafından karar verildi karakteristik özellikler ve kabul edilen (geleneksel) isimler.

Grup- üretilen (üretilen) enerjinin türüne göre belirlenir.

alt grup- tasarım farklılıklarına göre kurulum tipini belirler.

Spesifik özelliklere ve gelişme durumuna bağlı olarak, bu bölünme her zaman tam olarak gözlemlenmeyebilir. Sekiz ana sınıf vardır:

1- termal enerji santralleri: içlerinde ana enerji salımı süreci, daha yüksek bir düzenin (HRPT) bir faz geçişidir, yani atomların kısmi veya tamamen temel parçacıklara - elektrino ve elektronlara bölünmesi. İlk enerji, bir atomdaki temel parçacıkların potansiyel bağlanma enerjisidir - maddede biriken enerji.

2- doğal enerji santralleri, yani enerji kullanan santraller doğal olaylar direkt olarak.

3- koriolis enerji santralleri - enerji üretiminin ana süreci, rotorun Coriolis kuvvetleri tarafından kendi kendine dönüşü ile ilişkilidir. Maddenin radyal akışının ilk enerjisi farklı olabilir: hidrolik, kimyasal, manyetik, ...

4- elektromanyetik enerji santralleri - ana süreç, elektrino akışlarının dönüştürülmesidir Farklı türde enerji: mekanik, termal, elektrik.

5- titreşimli enerji santralleri - ana süreç, çalışma sıvısının rezonans titreşimleri altında enerji değişimidir. Başlangıç ​​noktası enerjidir. dış ortamözellikle atmosferik hava molekülleri.

6- gerekli enerji santralleri - ana süreç, eterin, özellikle de elektrin gazının yönlendirilmiş yoğunlaşmasıdır. Başlangıç ​​enerjisi eterdir.

7- şarj edilebilir enerji santralleri - ana süreç, enerjinin (elektrik, kimyasal, termal, ...) birikmesi ve pil boşaldığında geri dönüşüdür.

8- kombine enerji santralleri - belirtilen sınıflardan birine atfedilmesi zor olan birkaç farklı türde enerji salma işlemine sahip tesisler.

Bu sınıf, tüm geleneksel enerji santrallerini içerir. organik yakıt, nükleer, hidrojen ve yeni doğal enerji tesisleri.

Geleneksel olanlar şunları içerir: içten ve dıştan yanmalı motorlar, gaz ve buhar türbini tesisatları ve ayrıca çeşitli termik ve kazan tesisatları.

Nükleer enerji santralleri, enerji salınımı sürecinin radyoaktif maddelerin tamamen bozunmasıyla devam ettiği modern nükleer enerji ve ısıtma tesislerini içerir.

Hidrojen santralleri, su oluşturmak için oksijenle reaksiyona giren hidrojeni kullanır.

Listelenen enerji santralleri iyi bilinmektedir ve bunlarla ilgili çok sayıda teknik literatür vardır, bu nedenle bunları ayrıntılı olarak açıklamaya gerek yoktur.

sınırlı kullandıkları vurgulanmalıdır. Doğal Kaynaklar: kömür, petrol, gaz, uranyum... doğası gereği tüketildikleri kadar çabuk yenilenmezler. Bu tesisler, insanlığa zarar veren zararlı bir ekoloji ile karakterize edilir.

Doğal enerji tesisatları /1/ ücretsiz bu eksiklikler, bir maddenin (hava, su) sadece kısmi, koruyucu, bozunması değiştirilmeden kullanıldığından kimyasal özellikler doğal koşullarda doldurulan% 10 - 6 oranındaki küçük bir kütle kusuru nedeniyle.

Birkaç on yıl boyunca sıfır sonuçla geliştirilen termonükleer enerji santralleri, modern teori /1,2/'ye göre işletilemez oldukları için sınıflandırmaya dahil edilmedi.

Reaktörler, fisyon reaksiyonunda yer alan nötronların enerji seviyelerine, yakıt ve moderatörün yerleştiriliş prensibine, kullanım amacına, moderatör ve soğutucunun tipine ve fiziksel durumuna göre sınıflandırılır.

Nükleer reaktörler birkaç gruba ayrılır:

1) Nötron spektrumunun ortalama enerjisine bağlı olarak - hızlı, orta ve termal olarak;

2) Çekirdeğin tasarım özelliklerine göre - gövde ve kanala;

3) Soğutma sıvısı türüne göre - su, ağır su, sodyum;

4) Moderatör türüne göre - su, grafit, ağır su vb.

Enerji amaçlı, elektrik üretimi için aşağıdakiler kullanılır:

1) Kaynar olmayan veya basınçlı kaynar su ile basınçlı su reaktörleri,

2) Kaynar su ile veya karbondioksit ile soğutulan uranyum-grafit reaktörler,

3) Ağır su kanalı reaktörleri vb.

Gelecekte, sıvı metaller (sodyum vb.) ile soğutulan hızlı nötron reaktörleri yaygın olarak kullanılacaktır; temel olarak yakıtın yeniden üretim modunu uyguladığımız, yani. uranyum U-235'in tüketilebilir izotoplarının sayısını aşan plütonyum Pu-239'un bölünebilir izotoplarının sayısının yaratılması. Yakıtın yeniden üretimini karakterize eden parametreye plütonyum katsayısı denir. Bir nötronu yakalayan ve fisyona uğrayan bir U-235 atomu başına U-238'deki nötron yakalama reaksiyonlarında kaç tane Pu-239 atomunun oluşturulduğunu gösterir.

İÇİNDE termal nötron reaktörüÇoğu nükleer fisyon, bölünebilir izotopların çekirdekleri termal nötronları emdiğinde meydana gelir. Nükleer fisyonun esas olarak 0,5 MeV'den büyük enerjilere sahip nötronlar tarafından üretildiği reaktörlere hızlı nötron reaktörleri denir. Ara nötronların bölünebilir izotoplar tarafından soğurulması sonucunda çoğu fisyonun meydana geldiği reaktörlere ara (rezonans) nötron reaktörleri denir.

Şu anda, termal nötron reaktörleri en yaygın olarak kullanılmaktadır. Termik reaktörler, çekirdekte 1 ila 100 kg/m3 arasında 235 U nükleer yakıt konsantrasyonları ve büyük moderatör kütlelerinin varlığı ile karakterize edilir. Hızlı bir nötron reaktörü, 1000 kg/m3 civarında 235 U veya 239 U nükleer yakıt konsantrasyonları ve çekirdekte bir moderatör bulunmaması ile karakterize edilir.

Ara nötron reaktörlerinde, çekirdekte çok az moderatör bulunur ve içindeki 235 U nükleer yakıtın konsantrasyonu 100 ila 1000 kg/m3 arasındadır.

Termal nötron reaktörlerinde, hızlı nötronlar çekirdek tarafından yakalandığında da yakıt çekirdeklerinin bölünmesi meydana gelir, ancak bu işlemin olasılığı önemsizdir (%1 - 3). Bir nötron moderatörüne duyulan ihtiyaç, yakıt çekirdeklerinin etkin fisyon kesitlerinin, düşük nötron enerjilerinde yüksek olanlardan çok daha büyük olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Bir termal reaktörün çekirdeğinde bir moderatör olmalıdır - çekirdekleri küçük bir kütle numarasına sahip bir madde. Moderatör olarak grafit, ağır veya hafif su, berilyum, organik sıvılar kullanılır. Ağır su veya grafit bir moderatör görevi görürse, bir termal reaktör doğal uranyum üzerinde bile çalışabilir. Diğer moderatörler için zenginleştirilmiş uranyum kullanılmalıdır. Reaktörün gerekli kritik boyutları, yakıt zenginleştirme derecesine bağlıdır, zenginleştirme derecesindeki bir artışla daha küçüktürler. Termal nötron reaktörlerinin önemli bir dezavantajı, moderatör, soğutucu, yapısal malzemeler ve fisyon ürünleri tarafından yakalanmalarının bir sonucu olarak yavaş nötronların kaybıdır. Bu nedenle bu tür reaktörlerde yavaş nötronlar için düşük yakalama kesitli maddelerin moderatör, soğutucu ve yapısal malzeme olarak kullanılması gerekmektedir.

Termal reaktörler için üç temel unsur, ısı salıcı, moderatör ve soğutucudur. Bu şekil tipik bir çekirdek düzenini göstermektedir.

Pompalar (sirkülasyon pompaları olarak adlandırılır) yardımıyla reaktörden bir soğutucu pompalanır, bu daha sonra türbine (RBMK'de) veya ısı eşanjörüne (diğer tip reaktörlerde) girer. Isı eşanjörünün ısıtılmış soğutucusu, elektrik üretmek için enerjisinin bir kısmını kaybettiği türbine girer. Türbinden, soğutucu, buhar kondansatörüne girer, böylece optimum çalışma için gerekli parametrelere sahip soğutucu, reaktöre girer. Reaktör ayrıca, birkaç santimetre çapında ve çekirdeğin yüksekliğiyle karşılaştırılabilir bir uzunlukta bir dizi çubuktan oluşan ve genellikle bor bileşiklerinden oluşan, oldukça nötron emici bir malzemeden oluşan bir kontrol sistemine sahiptir. Çubuklar özel kanallarda bulunur ve reaktöre yükseltilebilir veya alçaltılabilir. Yükseltilmiş durumda, reaktörün hızlanmasına katkıda bulunurlar, alçaltılmış durumda onu boğarlar. Çubuk sürücüler bağımsız olarak ayarlanabilir, böylece çekirdeğin farklı bölümlerinde reaksiyon aktivitesini yapılandırmak için kullanılabilirler.

Bir nükleer reaktörün bir özelliği, fisyon enerjisinin %94'ünün anında ısıya dönüştürülmesidir, yani. reaktörün gücünün veya içindeki malzemelerin yoğunluğunun gözle görülür şekilde değişmesi için zamanın olmadığı süre boyunca. Bu nedenle, reaktör gücü değiştiğinde, ısı salınımı gecikme olmaksızın yakıt fisyon sürecini takip eder.

Bununla birlikte, reaktör kapatıldığında, fisyon hızı onlarca kattan fazla düştüğünde, içinde baskın hale gelen gecikmiş ısı salınımı kaynakları (fisyon ürünlerinin gama ve beta radyasyonu) kalır. Fisyon reaksiyonunun sona ermesinden sonraki bozunma ısısı, reaktörün kapatılmasından sonra uzun bir süre ısının uzaklaştırılmasını gerektirir. Artık ısı çıkışı nominal değerden çok daha az olmasına rağmen, bozunma ısısı kontrol edilemediğinden, soğutucunun reaktörden sirkülasyonu çok güvenilir bir şekilde sağlanmalıdır. Aşırı ısınmayı ve yakıt elemanlarının hasar görmesini önlemek için, bir süredir çalışmakta olan bir reaktörden soğutucunun çıkarılması kesinlikle yasaktır.

İÇİNDE ara nötron reaktörleriÇoğu fisyon olayının enerjileri termalden daha yüksek (1 eV ila 100 keV arası) nötronların neden olduğu, moderatörün kütlesi termal reaktörlerdekinden daha azdır. Böyle bir reaktörün çalışmasının bir özelliği, ara bölgede artan nötron fisyonuyla yakıtın fisyon kesitinin, yapısal materyallerin ve fisyon ürünlerinin absorpsiyon kesitinden daha az azalmasıdır. Böylece, absorpsiyon eylemlerine kıyasla fisyon eylemlerinin olasılığı artar. Yapısal malzemelerin nötron özellikleri için gereksinimler daha az katıdır, aralıkları daha geniştir. Sonuç olarak, bir ara nötron reaktörünün çekirdeği, reaktörün ısıtma yüzeyinden özgül ısının çıkarılmasını arttırmayı mümkün kılan daha güçlü malzemelerden yapılabilir. Kesitteki azalma nedeniyle ara reaktörlerde bölünebilir izotoplarda yakıtın zenginleşmesi, termal olanlardan daha yüksek olmalıdır. Nükleer yakıtın ara nötron reaktörlerinde yeniden üretimi, bir termal nötron reaktöründen daha fazladır.

Nötronları zayıf bir şekilde ortalayan maddeler, ara reaktörlerde soğutucu olarak kullanılır. Örneğin, sıvı metaller. Moderatör grafit, berilyum vb.

Yüksek oranda zenginleştirilmiş yakıta sahip yakıt çubukları, hızlı bir nötron reaktörünün çekirdeğine yerleştirilir. Aktif bölge, yakıt hammaddeleri (tükenmiş uranyum, toryum) içeren yakıt çubuklarından oluşan bir üreme bölgesi ile çevrilidir. Aktif bölgeden yayılan nötronlar, üreme bölgesinde yakıt hammaddesinin çekirdekleri tarafından yakalanır ve bunun sonucunda yeni nükleer yakıt oluşur. Hızlı reaktörlerin özel bir avantajı, içlerinde nükleer yakıtın genişletilmiş yeniden üretimini organize etme olasılığıdır, yani. Enerji üretimi ile eş zamanlı olarak, yanmış nükleer yakıt yerine yenisini üretin. Hızlı reaktörler bir moderatör gerektirmez ve soğutucu, nötronları yavaşlatmamalıdır.

Yakıtın çekirdeğe yerleştiriliş şekline bağlı olarak reaktörler homojen ve heterojen olarak ikiye ayrılır.

İÇİNDE homojen reaktör nükleer yakıt, soğutucu ve moderatör (varsa) tamamen karıştırılır ve aynı fiziksel durumda, yani. Tamamen homojen bir reaktörün çekirdeği, nükleer yakıt, soğutucu veya moderatörün sıvı, katı veya gaz halinde homojen bir karışımıdır. Homojen reaktörler hem termal hem de hızlı nötron olabilir. Böyle bir reaktörde, tüm çekirdek bir çelik küresel kabın içine yerleştirilmiştir ve bir çözelti veya sıvı alaşım (örneğin, su içinde bir uranil sülfat çözeltisi, bir uranyum çözeltisi) şeklinde sıvı homojen bir yakıt ve moderatör karışımını temsil eder. sıvı bizmutta), aynı anda bir soğutucunun işlevini yerine getirir.

Küresel reaktör kabı içindeki yakıt çözeltisinde bir nükleer fisyon reaksiyonu meydana gelir ve bunun sonucunda çözeltinin sıcaklığı yükselir. Reaktörden gelen yanıcı çözelti, ısı eşanjörüne girer, burada ikincil devrenin suyuna ısı verir, soğur ve bir sirkülasyon pompası ile reaktöre geri gönderilir. Reaktör dışında bir nükleer reaksiyonun oluşmasını önlemek için, devrenin boru hatlarının, ısı eşanjörünün ve pompanın hacimleri, devrenin her bölümünde bulunan yakıt hacmi kritik olandan çok daha düşük olacak şekilde seçilir. . Homojen reaktörlerin heterojen olanlara göre bir takım avantajları vardır. Bunlar, çekirdeğin basit tasarımı ve minimum boyutları, çalışma sırasında reaktörü kapatmadan fisyon ürünlerini sürekli olarak uzaklaştırma ve taze nükleer yakıt ekleme yeteneği, yakıt hazırlamanın basitliği ve reaktörün değiştirilerek kontrol edilebilmesidir. nükleer yakıt konsantrasyonu

Ancak homojen reaktörlerin de ciddi dezavantajları vardır. Devrenin etrafında dolaşan homojen bir karışım, ek koruma gerektiren ve reaktörün kontrolünü zorlaştıran güçlü radyoaktif radyasyon yayar. Yakıtın sadece bir kısmı reaktörde bulunur ve enerji üretmek için kullanılır, diğer kısmı ise harici boru hatlarında, ısı eşanjörlerinde ve pompalarda bulunur. Dolaşan karışım, reaktör ve devrenin sistemlerinde ve cihazlarında ciddi korozyon ve erozyona neden olur. Su radyolizinin bir sonucu olarak homojen bir reaktörde patlayıcı bir patlayıcı karışımın oluşumu, yanması için cihazlar gerektirir. Bütün bunlar homojen reaktörlerin yaygın olarak kullanılmamasına neden oldu.

İÇİNDE heterojen reaktör blok şeklinde yakıt moderatöre yerleştirilir, yani. yakıt ve moderatör mekansal olarak ayrılmıştır.

Şu anda, enerji amaçlı olarak yalnızca heterojen reaktörler tasarlanmaktadır. Böyle bir reaktörde nükleer yakıt gaz, sıvı ve katı halde kullanılabilir. Ancak, artık heterojen reaktörler yalnızca katı yakıtla çalışıyor.

Düzenleyici ajana bağlı olarak, heterojen reaktörler grafit, hafif su, ağır su ve organik olarak ayrılır. Soğutucu tipine göre heterojen reaktörler hafif su, ağır su, gaz ve sıvı metaldir. Reaktör içindeki sıvı ısı taşıyıcıları, tek fazlı ve iki fazlı durumda olabilir. İlk durumda, reaktörün içindeki soğutucu kaynamaz ve ikinci durumda kaynar.

Çekirdekteki sıvı soğutucunun sıcaklığı kaynama noktasının altında olan reaktörlere basınçlı su reaktörleri, içinde soğutucunun kaynadığı reaktörlere kaynama denir.

Kullanılan moderatör ve soğutucuya bağlı olarak, farklı şemalara göre heterojen reaktörler yapılır. Rusya'da, nükleer güç reaktörlerinin ana türleri basınçlı su ve su grafitidir.

Tasarıma göre, reaktörler kap ve kanala ayrılmıştır. İÇİNDE kap reaktörleri soğutucu basıncı vücut tarafından taşınır. Toplam soğutucu akışı, reaktör kabının içinde akar. İÇİNDE kanal reaktörleri soğutucu, yakıt tertibatı ile her kanala ayrı ayrı verilir. Reaktör kabına soğutucu basıncı yüklenmez, bu basınç her bir kanal tarafından taşınır.

Amaca bağlı olarak, nükleer reaktörler güç, dönüştürücüler ve yetiştiriciler, araştırma ve çok amaçlı, ulaşım ve endüstriyeldir.

Nükleer güç reaktörleri nükleer santrallerde, gemi santrallerinde, nükleer kombine ısı ve enerji santrallerinde (ATES) ve ayrıca nükleer ısı tedarik istasyonlarında (AST) elektrik üretmek için kullanılır.

Doğal uranyum ve toryumdan ikincil nükleer yakıt üretmek için tasarlanmış reaktörlere denir. dönüştürücüler veya yetiştiriciler. İkincil nükleer yakıtın reaktör dönüştürücüsünde, başlangıçta tüketilenden daha azı oluşur. Yetiştirici reaktörde, nükleer yakıtın genişletilmiş yeniden üretimi gerçekleştirilir, yani. harcandığından daha fazla olduğu ortaya çıkıyor.

Araştırma reaktörleri nötronların madde ile etkileşim süreçlerini incelemek, yoğun nötron ve gama radyasyonu alanlarında reaktör malzemelerinin davranışını incelemek, radyokimyasal ve biyolojik araştırma, izotop üretimi, nükleer reaktörlerin fiziğinde deneysel araştırma. Reaktörler farklı güçte, sabit veya darbeli çalışma moduna sahiptir. Zenginleştirilmiş uranyum üzerinde en yaygın kullanılan basınçlı su araştırma reaktörleri. Araştırma reaktörlerinin termal gücü geniş bir aralıkta değişir ve birkaç bin kilovata ulaşır.

Çok amaçlı elektrik üretimi ve nükleer yakıt üretimi gibi birden fazla amaca hizmet eden reaktörler olarak adlandırılır.

Federal Eğitim Ajansı

SEI HPE “Pomor Eyalet Üniversitesi, V.I. M.V. Lomonosov”

Teknoloji ve Girişimcilik Fakültesi

ders taslağı

konuyla ilgili: "Nükleer santral".

Arkhangelsk 2010

Ders anahat planı

Ders konusu. Nükleer enerji santralleri.

Dersin Hedefleri:

1) Eğitim:

Takdim etmek Genel bilgi nükleer santraller hakkında;

Nükleer santrallerin cihazının bireysel unsurlarının ana önemini ortaya çıkarmak;

Nükleer santrallerin elverişli konumlarını öğrenin;

Nükleer santrallerin avantaj ve dezavantajlarından bahsedin;

Öğrencileri Arkhangelsk bölgesindeki nükleer santrallerin inşası hakkında en son verilerle tanıştırmak.

2) Eğitici:

Dikkat, azim, doğruluk geliştirin.

3) Geliştirme:

Konuya bilişsel ilginin oluşumu;

Gönüllü dikkat, görsel hafıza, yapıcı düşünme geliştirin.

Ders türü: multimedya teknolojilerinin kullanımı ile ders anlatımı.

Öğretim yardımcıları, aksesuarlar ve malzemeler: bir nükleer santralin blok diyagramı.

öğretmen için- ders kitabı; tahtada çalışmak için çalışma masaları ve tebeşir, multimedya görüntülemek için ekipman.

öğrenci için- bir ders kitabı, bir kafeste bir defter, bir çalışma kitabı.

Dersler sırasında

Organizasyonel kısım - 2 dakika

Selamlar;

Derse hazır olup olmadığını kontrol etmek;

Öğrenci katılımını kontrol etmek.

Konunun sunumu, ders hedefleri - 3 dakika

Öğrencilerin dikkatini tahtaya çeken öğretmen, yazılanları sesli olarak söyler ve ders konusunu öğrenci defterine yazmalarını ister.

"Elektrik alma" konusunda daha önce kapsanan materyalin tekrarı - 5 dakika

Derste zaman kazanmak için, çalışılan materyali ön anket yöntemini kullanarak öğrencilerle pekiştirmek en iyisidir. Ancak, öğrencilerin bilgilerini güncellemek için başka biçimler ve yöntemler kullanılabilir.

Öğrencilerden aşağıdaki soruları yanıtlamaları istenir:

Elektrik kullanmanın yolları?

Jeneratör çeşitleri?

PTL - elektrik hatları;

Hangi santraller elektrik üretir?

Radyoizotop enerji kaynakları.

Yeni materyal öğrenmek - 25 dakika

Öğrencilerin önünde MS Power Point'te yapılan multimedyaya yer verilmesi.

Nükleer enerji santrali(NPP) - kontrollü bir nükleer reaksiyon sırasında salınan enerjiyi kullanarak elektrik enerjisi üretmek için tasarlanmış bir teknik yapılar kompleksi (slayt No. 1).

Tarih.

40'ların ikinci yarısında, ilk atom bombasının yaratılması konusundaki çalışmaların tamamlanmasından önce bile (bilindiği gibi testi 29 Ağustos 1949'da gerçekleşti), Sovyet bilim adamları barışçıl için ilk projeleri geliştirmeye başladılar. genel yönü hemen elektrik enerjisi endüstrisi haline gelen atom enerjisinin kullanımı.

1948'de I.V. Kurchatov ve partinin ve hükümetin görevine uygun olarak, elektrik üretmek için atom enerjisinin pratik uygulamasına ilişkin ilk çalışma başladı.

Mayıs 1950'de, Kaluga Bölgesi, Obninskoye köyü yakınlarında, dünyanın ilk nükleer santralinin inşası için çalışmalar başladı.

Dünyanın 5 MW kapasiteli ilk nükleer santrali 27 Haziran 1954'te SSCB'de Kaluga bölgesinde bulunan Obninsk şehrinde başlatıldı (2 numaralı slayt).

29 Nisan 2002'de Moskova saatiyle 11:31'de Obninsk'teki dünyanın ilk nükleer santralinin reaktörü kalıcı olarak kapatıldı. Rusya Atom Enerjisi Bakanlığı basın servisinin bildirdiği gibi, istasyon "güvenli bir durumda tutmak her yıl daha pahalı hale geldiğinden" yalnızca ekonomik nedenlerle durduruldu.

5 MW kapasiteli AM-1 (Atom barışçıl) reaktörlü dünyanın ilk nükleer santrali 27 Haziran 1954'te endüstriyel akım verdi ve neredeyse 48 yıldır başarıyla çalışarak nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanılmasının yolunu açtı. yıllar.

1958 yılında Sibirya Nükleer Santrali'nin 100 MW kapasiteli ilk aşaması devreye alındı ​​(toplam tasarım kapasitesi 600 MW). Aynı yıl Beloyarsk endüstriyel nükleer santralinin inşaatına başlandı ve 26 Nisan 1964'te 1. aşamanın jeneratörü tüketicilere akım verdi. Eylül 1964'te Novovoronezh NGS'nin 1. Ünitesi 210 MW kapasiteli işletmeye alındı. 350 MW kapasiteli ikinci ünite Aralık 1969'da işletmeye alındı. 1973'te Leningrad NGS işletmeye alındı.

SSCB dışında, 46 MW kapasiteli ilk endüstriyel amaçlı nükleer santral 1956 yılında Calder Hall'da (İngiltere) işletmeye alındı. Bir yıl sonra Shippingport'ta (ABD) 60 MW'lık bir nükleer santral devreye alındı.

2004 yılının başında dünyada faaliyette olan 441 nükleer güç reaktörü vardı, bunların 75'ine Rus TVEL OJSC yakıt sağlıyor.

Avrupa'nın en büyük nükleer santrali - Zaporozhye Nükleer Santrali. 1980 yılında inşaatına başlanan ve 2008 yılı ortalarından itibaren 6 adet Energodar (Zaporozhye bölgesi, Ukrayna) nükleer reaktör toplam 5,7 GigaWatt güce sahip.

sınıflandırma

Reaktör tipine göre.

Nükleer santraller, üzerlerine kurulan reaktörlere göre sınıflandırılır:

Yakıt atomlarının çekirdekleri tarafından nötron absorpsiyon olasılığını artırmak için özel moderatörler kullanan termal nötron reaktörleri;

Hafif su reaktörleri. Hafif su reaktörü, nötron moderatörü ve/veya soğutucu olarak sıradan H3O suyunu kullanan bir nükleer reaktördür. Sıradan su, ağır sudan farklı olarak sadece yavaşlamakla kalmaz, aynı zamanda nötronları da büyük ölçüde emer (1H + n = ²D reaksiyonuna göre);

Grafit reaktörler;

Ağır su reaktörleri. Ağır su nükleer reaktörü, soğutucu ve moderatör olarak D2O - ağır su - kullanan bir nükleer reaktördür. Döteryumun hafif hidrojenden daha düşük bir nötron absorpsiyon kesitine sahip olması nedeniyle, bu tür reaktörler gelişmiş bir nötron dengesine sahiptir, bu da doğal uranyumu güç reaktörlerinde yakıt olarak kullanmayı veya izotoplar üretmek için "ekstra" nötronları kullanmayı mümkün kılar. -isminde. "Sanayi";

Hızlı nötron reaktörleri - bir nükleer zincir reaksiyonunu sürdürmek için enerjileri > 105 eV olan nötronları kullanan bir nükleer reaktör. ;

Harici nötron kaynakları kullanan kritik altı reaktörler;

termonükleer reaktörler. Kontrollü termonükleer füzyon (CTF), patlayıcı termonükleer füzyonun (termonükleer silahlarda kullanılan) aksine kontrollü enerji elde etmek için daha hafif atom çekirdeklerinden daha ağır atom çekirdeklerinin sentezidir.

Serbest bırakılan enerji türüne göre.

Sağlanan enerji türüne göre, nükleer santraller ayrılabilir:

Yalnızca elektrik üretmek üzere tasarlanmış nükleer santraller (NGS);

Hem elektrik hem de ısı üreten nükleer kombine ısı ve enerji santralleri (ATES);

Yalnızca termal enerji üreten nükleer ısı tedarik istasyonları (AST);

Ancak, Rusya'daki tüm nükleer santraller, şebeke suyunu ısıtmak için tasarlanmış ısıtma tesislerine sahiptir.

3.3. Bir nükleer santralin ana unsurları

Bir nükleer santralin ana unsurlarından biri bir reaktördür. Dünyanın birçok ülkesinde, esas olarak termal nötronların etkisi altında uranyum U-235 fisyonunun nükleer reaksiyonlarını kullanırlar. Reaktörde uygulanmaları için yakıta (U-235) ek olarak, bir nötron moderatörü ve tabii ki reaktörden ısıyı uzaklaştıran bir soğutucu olmalıdır. VVER tipi reaktörlerde (sudan suya güç reaktörleri), moderatör ve soğutucu olarak sıradan basınçlı su kullanılır. RBMK tipi reaktörlerde (yüksek güçlü kanal reaktörü) soğutucu olarak su, moderatör olarak grafit kullanılır. Bu reaktörlerin her ikisi de önceki yıllarda elektrik enerjisi endüstrisindeki nükleer santrallerde yaygın olarak kullanılıyordu.

Reaktör ve hizmet sistemleri şunları içerir: biyolojik korumaya sahip reaktörün kendisi, ısı eşanjörleri, pompalar veya soğutucuyu dolaştıran üfleyici üniteler; sirkülasyon devresinin boru hatları ve bağlantı parçaları; nükleer yakıtı yeniden yüklemek için cihazlar; özel sistemler havalandırma, acil soğutma vb.

Hızlı nötron reaktörlerine (FN) sahip nükleer santraller, ısı ve elektrik üretmenin yanı sıra nükleer yakıtın yeniden üretimi için kullanılabilecek umut vericidir. Böyle bir nükleer santralin güç ünitesinin teknolojik şeması şekilde gösterilmiştir. BN tipi reaktör, hızlı nötron akımının salınmasıyla bir nükleer reaksiyonun gerçekleştiği aktif bir bölgeye sahiptir. Bu nötronlar, normalde nükleer reaksiyonlarda kullanılmayan U-238'den gelen elementler üzerinde etki eder ve daha sonra nükleer santrallerde nükleer yakıt olarak kullanılabilecek plütonyum Pu-239'a dönüştürür. Nükleer reaksiyonun ısısı sıvı sodyum tarafından uzaklaştırılır ve elektrik üretmek için kullanılır.

BN tipi reaktörlü bir nükleer santralin temel teknolojik şeması:

a - reaktör çekirdeğinin yürütme ilkesi;

b - teknolojik şema:

1 - reaktör; 2 – buhar jeneratörü; 3 - türbin; 4 - jeneratör; 5 - transformatör; 6 türbinli kondansatör; 7 - yoğuşma (besleme) pompası; 8 - sodyum devrelerinin ısı eşanjörü; 9 - radyoaktif olmayan sodyum pompası; 10 - radyoaktif sodyum pompası (slayt No. 3,4).

Nükleer santrallerde baca gazı emisyonu ve kül ve cüruf şeklinde atık yoktur. Bununla birlikte, daha yüksek özgül buhar tüketimi ve sonuç olarak soğutma suyunun büyük özgül tüketimleri nedeniyle, nükleer santrallerde soğutma suyuna özgül ısı salınımı TPP'lerden daha fazladır. Bu nedenle, çoğu yeni nükleer santral, soğutma suyundan gelen ısının atmosfere atıldığı soğutma kulelerinin kurulumunu sağlar.

Nükleer santrallerin olası etkisinin önemli bir özelliği Çevre radyoaktif atıkların bertaraf edilmesi ihtiyacıdır. Bu, insanlar üzerinde radyasyona maruz kalma olasılığını dışlayan özel mezarlıklarda yapılır. Nükleer santrallerden olası radyoaktif salımların kaza durumunda insanlar üzerindeki etkisini önlemek için ekipmanların güvenilirliğini artırmak için özel önlemler alınmış (güvenlik sistemlerinin çoğaltılması vb.) ve çevresinde sıhhi koruma bölgesi oluşturulmaktadır. bitki.

3.4. Çalışma prensibi

Bir nükleer santralin çift devreli basınçlı su reaktöründe (VVER) çalışma şeması (slayt No. 5).

Şekil, çift devreli su soğutmalı bir güç reaktörüne sahip bir nükleer santralin çalışmasının bir diyagramını göstermektedir. Reaktör çekirdeğinde açığa çıkan enerji, birincil soğutucuya aktarılır. Ayrıca, soğutucu, ikincil devre suyunu kaynayana kadar ısıttığı ısı eşanjörüne (buhar jeneratörü) pompalanır. Ortaya çıkan buhar, elektrik jeneratörlerini döndüren türbinlere girer. Türbinlerin çıkışında buhar, hazneden gelen büyük miktarda su ile soğutulduğu kondensere girer.

Basınç dengeleyici, soğutucunun termal genleşmesi nedeniyle ortaya çıkan reaktörün çalışması sırasında devredeki basınç dalgalanmalarını eşitlemeye yarayan oldukça karmaşık ve hacimli bir tasarımdır. 1. devredeki basınç 160 atmosfere kadar ulaşabilir (VVER-1000).

Suya ek olarak, erimiş sodyum veya gaz da çeşitli reaktörlerde soğutucu olarak kullanılabilir. Sodyum kullanımı, basınç dengeleyiciden kurtulmak için (su devresinden farklı olarak, sodyum devresindeki basınç atmosferik basıncı aşmaz) reaktör çekirdek kabuğunun tasarımını basitleştirmeyi mümkün kılar, ancak bununla ilgili kendi zorluklarını yaratır. bu metalin artan kimyasal aktivitesi.

Farklı reaktörler için toplam devre sayısı değişebilir, şekildeki şema VVER tipi reaktörler (Devlet Suyu Güç Reaktörü) içindir. RBMK tipi reaktörler (Yüksek Güçlü Kanal Tipi Reaktör) bir su devresi kullanır ve BN reaktörler (Hızlı Nötron Reaktörü) iki sodyum ve bir su devresi kullanır.

Buharı yoğunlaştırmak için büyük miktarda su kullanmak mümkün değilse, bir rezervuar kullanmak yerine, su, boyutları nedeniyle genellikle en görünür kısım olan özel soğutma kulelerinde (soğutma kuleleri) soğutulabilir. bir nükleer santralden.

3.5. Avantajlar ve dezavantajlar.

Nükleer santrallerin avantajları:

Zararlı emisyon yok;

Radyoaktif maddelerin emisyonları kömürden birkaç kat daha azdır. benzer kapasiteye sahip istasyonlar (kömürle çalışan termik santrallerden çıkan kül, karlı çıkarımları için yeterli miktarda uranyum ve toryum içerir);

Az miktarda kullanılan yakıt ve işlendikten sonra yeniden kullanım olasılığı;

Yüksek güç: birim başına 1000-1600 MW;

Düşük enerji maliyeti, özellikle ısı.

Nükleer santrallerin dezavantajları:

Işınlanmış yakıt tehlikelidir, karmaşık ve pahalı yeniden işleme ve depolama önlemleri gerektirir;

Termal nötron reaktörleri için değişken güç çalışması istenmez;

Olası bir olayın sonuçları, olasılığı oldukça düşük olmasına rağmen son derece şiddetlidir;

700-800 MW'ın altındaki kapasiteye sahip üniteler için 1 MW kurulu kapasite başına hem spesifik hem de istasyonun inşası, altyapısı ve olası tasfiye durumunda genel olarak gerekli olan büyük sermaye yatırımları.

Rusya'daki nükleer santraller.

Şu anda Rusya Federasyonu 10 adet faal nükleer santral, 15'i basınçlı su reaktörü - 9 VVER-440, 15 kanal kaynatma reaktörü - 11 RBMK-1000 ve 4 EGP-6, 1 hızlı nötron reaktörü olmak üzere toplam 23243 MW kapasiteli 31 güç ünitesini işletmektedir.

Rusya'nın 2030 yılına kadar olan taslak Enerji Stratejisi'ndeki gelişmeler, nükleer santrallerde elektrik üretiminde 4 kat artış sağlıyor.

3.7. Arttırılmış güvenlik AES-92 nükleer santral projesi.

Proje, "Çevresel Olarak Temiz Enerji" devlet programı çerçevesinde oluşturuldu. Zaporozhye, Balakovo, Güney-Ukrayna ve Kalinin nükleer santrallerinde reaktör tesisinin (V-320) önceki modelinin oluşturulması ve işletilmesindeki yerel deneyimi ve tasarım ve işletme alanındaki en son dünya başarılarını dikkate aldı. NPP'ler. Kabul edilen teknik çözümler, uluslararası sınıflandırma NPP-92'yi III neslin nükleer santrallerine bağlar. Bu, böyle bir nükleer santralin modern evrimsel hafif su reaktörlerine göre en gelişmiş güvenlik teknolojisine sahip olduğu anlamına gelir. Bir nükleer santral projesi geliştirirken, tasarımcılar insan faktörünün rolünü en aza indirmeye odaklandılar (slayt No. 6).

Bu kavramın uygulanması iki yönde gerçekleştirilmiştir. Öncelikle pasif güvenlik sistemleri projeye dahil edilmiştir. Bu terim, çok az veya hiç harici güç kaynağı ile çalışan ve operatör müdahalesi gerektirmeyen sistemleri ifade eder. İkinci olarak, tespit edilemeyen arıza olasılığını önemli ölçüde azaltan çift amaçlı aktif güvenlik sistemleri kavramı benimsenmiştir.

AES-92 projesinin ana avantajı, ana güvenlik işlevlerinin, çalışma prensibinde farklılık gösteren iki sistem tarafından birbirinden bağımsız olarak gerçekleştirilmesidir. Çift muhafazanın (tutucu) varlığı, gerekirse, radyoaktif ürünlerin salınmasını önler ve reaktörü bir patlama dalgası veya bir uçak kazası gibi dış etkilerden korur. Bütün bunlar, sistemlerin güvenilirliğinin artması, arıza olasılığının azalması ve insan faktörünün rolünün azalması ile birlikte NGS güvenlik seviyesini arttırmaktadır.

3.8. Severodvinsk'te yüzen bir nükleer santral projesi.

Dünyanın ilk yüzen nükleer santralinin projesi başladı. Rusya, Severodvinsk'teki Sevmash tersanesinde, ülkede böyle bir görevi yerine getirebilecek tek tersane olan yüzer bir nükleer santralin inşasına başladı. PAPP, Mikhail Lomonosov'un adını taşıyacak. Rusya'nın kuzey bölgelerine ve Pasifik bölgesindeki ada devletlerine elektrik ve tatlı su sağlamak için yedi yüzer nükleer santralden oluşan bir filonun yanı sıra daha önce bu fikre ilgi gösteren bir düzine daha fazla ülkenin oluşturulması planlanıyor. Rus nükleer bilim adamları.

"Bugün bir dizi altı güç ünitesinden oluşan yüzer nükleer santrallerin inşası konusunda bir anlaşma imzalıyoruz. Onlara sadece Rusya'da değil, aynı zamanda su için kullanılabilecekleri Asya-Pasifik bölgesinde de talep var. tuzdan arındırma," diyor Kiriyenko. İlk blok bir nevi pilot proje olacak. KLT40S düşük güçlü reaktöre dayanmaktadır, ancak bu, tüm Sevmash'a enerji sağlamasını ve ayrıca bir dizi yabancı şirketin talebini karşılamasını engellemeyecek. Reaktör kurulumları, Makine Mühendisliği Deneysel Tasarım Bürosu tarafından üretilmek üzere görevlendirildi. Afrikantov, projenin %80'i Rosatom tarafından finanse edilecek, geri kalanı Sevmash tarafından devralınacak.

Tüm projenin maliyeti şartlı olarak 200 milyon dolar seviyesinde belirlenirken, uzmanlara göre nükleer santralin geri ödeme süresi yedi yıldan fazla olmayacak. Maliyetlerin ölçeğini hayal etmek için, projenin uygulandığı finansal alanın farklı boyutlarını karakterize eden birkaç rakam vermek yeterlidir. Böylece, 2007 yılında TNPP'nin inşası için 2 milyar 609 milyon ruble tahsis edilecektir. Pilot ünitenin en geç 3,8 yıl içinde piyasaya sürülmesi planlanıyor. Her istasyon yakıt ikmali yapmadan 12-15 yıl çalışabilecek. Mobil "şarj etme" hizmetleri, bir dereceye kadar elektrik sıkıntısı yaşayan en az 12 ülkeyi kullanmaktan çekinmeyecektir. Yaklaşık dört yıl boyunca Severodvinsk tersanesinde çalışan 25.000 kişi ilk TNPP'de çalışacak.

Bu konuyla ilgili yeni bilgiler:

Devlet Şirketi Rosatom, hükümetle yüzer nükleer santral Akademik Lomonosov'un inşası için Sevmash'tan (Severodvinsk, Arkhangelsk bölgesi) Baltiysky Zavod'a (St. Petersburg), Rosenergoatom endişe raporlarına devredilmesi konusunda anlaşmaya vardı. .

Raporda, "Karar, işletmenin önemli bir iş yükünden ve çabalarını devlet savunma düzenine odaklama ihtiyacından kaynaklandı" diyor.

Basın açıklamasında belirtildiği gibi, Sevmash, düşük kapasiteli bir nükleer santralin inşası ve bir yüzer güç ünitesinin üretimi ve tedariki için genel sözleşme sözleşmelerini iptal edecek. Devam eden ve gelişmemiş tüm inşaat hacmi peşin müşteriye iade edilecektir - Rosenergoatom.

Daha önce, Rusya Federasyonu'ndaki ilk yüzer nükleer santral olan Sevmashpredpriyatie'nin inşaatının 2010 yılında tamamlanacağı bildirilmişti. Sözleşmenin maliyeti 200 milyon dolar.Projenin %80'inin Rosenergatom'un fonlarından, %20'sinin de Sevmash'tan finanse edileceği varsayıldı. Nükleer santralin 2011 yılında devreye alınması planlandı.

Baltiysky Zavod, Rusya'nın en büyük gemi inşa şirketidir. Tesisi kontrol eden United Industrial Corporation, yaklaşık 9 milyar avro değerindeki varlıkları yönetiyor.

Gemi inşa kompleksi "Sevmash", Rus Donanması için nükleer denizaltıların inşası için Rusya Federasyonu'nun en büyük tersanesidir. Ancak, içinde son yıllar işletme, mevcut siparişlerin yürütülmesini olumsuz etkileyen finansman konusunda zorluklar yaşıyor. Bu nedenle, yüzen bir nükleer santral inşası için yeniden profil oluşturma kararının, diğer şeylerin yanı sıra Sevmaş'taki durumdan kaynaklanmış olması mümkündür (slayt No. 7).

Bilginin genelleştirilmesi ve pekiştirilmesi- 5 dakika.

Öğretmen, öğrencilerin önden sorgulama yöntemiyle çalışılan materyali pekiştirebilir. Bu amaçlar için, örneğin şu soruları kullanabilirler:

Nükleer santral nedir?

(Nükleer enerji santrali(NPP) - kontrollü bir nükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanarak elektrik enerjisi üretmek için tasarlanmış bir teknik yapı kompleksi);

İlk nükleer santral kaç yılında ve hangi şehirde kurulmuştur?

(1954'te Obninsk'te);

Reaktör çeşitleri nelerdir?

(Termal nötronlar üzerindeki reaktörler; hafif su üzerindeki reaktörler; grafit reaktörler; ağır su üzerindeki reaktörler; hızlı nötronlar üzerindeki reaktörler; kritik altı reaktörler; termonükleer reaktörler);

PAES nedir?

(Yüzer nükleer santral)

Dersi özetlemek - 5 dakika

Öğrencilerin eğitim faaliyetlerinin genel özellikleri, öğretmenin dersin hedeflerine ulaşılmasına ilişkin mesajı; eksikliklerin belirlenmesi ve bunları ortadan kaldırmanın yolları. Görevlilere görevlerini hatırlatmak. Öğretmen, öğrencilere eğitimsel ve bilişsel etkinlikleri için teşekkür eder ve dersi bitirir.

Kaynakça:

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