Po co buduje się elektrownie? Zasada działania elektrowni jądrowej

Elektrownia jądrowa i jej struktura:

Elektrownia jądrowa(elektrownia jądrowa)- Ten instalacja nuklearna, którego celem jest wytwarzanie energii elektrycznej.

– maszyna do wykonywania przeciążeń paliwo(maszyna przeładowująca).

Pracą tego urządzenia steruje personel – operatorzy wykorzystujący do tego celu blokowy panel sterowania.

Kluczowym elementem reaktora jest strefa zlokalizowana w betonowym szybie. Obejmuje również system zapewniający funkcje kontrolne i ochronne; za jego pomocą można wybrać tryb, w którym ma przebiegać kontrolowana reakcja łańcuchowa rozszczepienia. System zapewnia także ochronę awaryjną, która pozwala na szybkie zatrzymanie reakcji w przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnej.

W drugim budynku elektrownia jądrowa znajduje się turbinownia, w której zlokalizowana jest turbina i wytwornice pary. Ponadto znajduje się budynek, w którym przeładowuje się paliwo jądrowe, a wypalone paliwo jądrowe składuje w specjalnie zaprojektowanych basenach.

Na terytorium elektrownia jądrowa znajdują się kondensatory, a także wieże chłodnicze, staw chłodniczy i staw natryskowy, które są elementami systemu chłodzenia z recyrkulacją. Wieże chłodnicze to wieże wykonane z betonu i ukształtowane w kształcie ściętego stożka; Za staw może pełnić naturalny lub sztuczny zbiornik. elektrownia jądrowa wyposażone w linie wysokiego napięcia rozciągające się poza granice jego terytorium.

Budowa pierwszego na świecie elektrownia jądrowa rozpoczęto w 1950 r. w Rosji i zakończono cztery lata później. Do realizacji projektu wybrano teren w pobliżu wsi. Obnińskiego (obwód kałuski).

Jednak energię elektryczną po raz pierwszy wytworzono w Stanach Zjednoczonych w 1951 roku; pierwszy udany przypadek jego uzyskania odnotowano w stanie Idaho.

W dziedzinie produkcji elektryczność Prym wiodą Stany Zjednoczone, gdzie rocznie wytwarza się ponad 788 miliardów kW/h. Na liście liderów pod względem wielkości produkcji znajdują się także Francja, Japonia, Niemcy i Rosja.

Zasada działania elektrowni jądrowej:

Energia jest wytwarzana przy użyciu reaktor, w którym zachodzi proces rozszczepienia jądra atomowego. W tym przypadku ciężkie jądro rozpada się na dwa fragmenty, które będąc w stanie bardzo wzbudzonym emitują neutrony (i inne cząstki). Neutrony z kolei powodują nowe procesy rozszczepienia, które emitują jeszcze więcej neutronów. Ten ciągły proces rozkładu nazywany jest jądrową reakcją łańcuchową, której charakterystyczną cechą jest uwalnianie duża ilość energia. Celem pracy jest wytworzenie tej energii elektrownia jądrowa(NPP).

Proces produkcyjny obejmuje następujące etapy:

1. 1. konwersja energii jądrowej na energię cieplną;
2. 2. konwersja energii cieplnej na energię mechaniczną;
3. 3. zamiana energii mechanicznej na energię elektryczną.

Na pierwszym etapie w reaktor Trwa ładowanie jądra paliwo(uran-235), aby rozpocząć kontrolowaną reakcję łańcuchową. Paliwo uwalnia neutrony termiczne lub powolne, co powoduje uwolnienie znacznych ilości ciepła. Aby usunąć ciepło z rdzenia reaktora, stosuje się chłodziwo, które przepuszcza się przez całą objętość rdzenia. Może mieć postać płynną lub gazową. Wytworzona energia cieplna służy ponadto do wytwarzania pary w wytwornicy pary (wymienniku ciepła).

W drugim etapie para dostarczana jest do turbogeneratora. Tutaj energia cieplna pary zamieniana jest na energię mechaniczną – energię obrotową turbiny.

W trzecim etapie za pomocą generatora energia mechaniczna obrotu turbiny zamieniana jest na energię elektryczną, która następnie jest przesyłana do odbiorców.

Klasyfikacja elektrowni jądrowych:

Elektrownie jądrowe sklasyfikowane ze względu na rodzaj pracujących w nich reaktorów. Istnieją dwa główne typy elektrowni jądrowych:

– z reaktorami wykorzystującymi neutrony termiczne (reaktor jądrowy woda-woda, reaktor woda-woda wrząca, reaktor jądrowy ciężkowodny, reaktor grafitowo-gazowy jądrowy reaktor, reaktor jądrowy grafitowo-wodny i inne reaktory na neutrony termiczne);

– z reaktorami wykorzystującymi neutrony szybkie (reaktory na neutrony szybkie).

Ze względu na rodzaj wytwarzanej energii rozróżnia się dwa jej rodzaje atomowy elektrownie :

– elektrownia jądrowa do produkcji energii elektrycznej;

– ATPP – elektrociepłownie jądrowe, których zadaniem jest wytwarzanie nie tylko energii elektrycznej, ale także cieplnej.

Reaktory jedno-, dwu- i trójobwodowe elektrowni jądrowej:

Reaktor elektrownia jądrowa Może być jedno-, dwu- lub trzyobwodowy, co znajduje odzwierciedlenie na schemacie działania chłodziwa - może mieć odpowiednio jeden, dwa lub trzy obwody. W naszym kraju najczęściej spotykane są elektrownie wyposażone w dwuobwodowe wodne reaktory energetyczne ciśnieniowe (WWER). Według Rosstatu obecnie w Rosji działają 4 elektrownia jądrowa z dławikami 1-obwodowymi, 5 z dławikami 2-obwodowymi i 1 z dławikiem 3-obwodowym.

Elektrownie jądrowe z reaktorem jednopętlowym:

Elektrownie jądrowe tego typu - z dławikiem jednoprzewodowym, wyposażonym w dławiki typu RBMK-1000. W bloku znajduje się reaktor, dwie turbiny kondensacyjne i dwa generatory. Wysokie temperatury pracy reaktora pozwalają na jednoczesne pełnienie przez niego funkcji wytwornicy pary, co pozwala na zastosowanie obiegu jednoobwodowego. Zaletą tego ostatniego jest stosunkowo prosta zasada działania, jednak ze względu na swoje cechy dość trudno jest zapewnić ochronę przed promieniowanie. Wynika to z faktu, że przy stosowaniu tego schematu wszystkie elementy urządzenia są narażone na promieniowanie radioaktywne.

Elektrownie jądrowe z reaktorem dwuprzewodowym:

Używany jest obwód dwuobwodowy elektrownia jądrowa z reaktorami typu WWER. Zasada działania tych stacji jest następująca: czynnik chłodzący, jakim jest woda, dostarczany jest do rdzenia reaktora pod ciśnieniem. Jest podgrzewany, po czym trafia do wymiennika ciepła (generatora pary), gdzie podgrzewa wodę w obiegu wtórnym do wrzenia. Promieniowanie emitowane jest tylko przez pierwszy obwód, drugi nie ma właściwości radioaktywnych. W skład bloku wchodzi generator oraz jedna lub dwie turbiny kondensacyjne (w pierwszym przypadku o mocy turbiny wynosi 1000 megawatów, w drugim - 2 x 500 megawatów).

Zaawansowanym osiągnięciem w dziedzinie reaktorów dwuprzewodowych jest model WWER-1200 zaproponowany przez koncern Rosenergoatom. Został opracowany na podstawie modyfikacji reaktora WWER-1000, które zostały wyprodukowane na zamówienie z zagranicy w latach 90-tych. i w pierwszych latach obecnego tysiąclecia. Nowy model poprawia wszystkie parametry swojego poprzednika i zapewnia dodatkowe systemy bezpieczeństwa, które zmniejszają ryzyko ucieczki promieniowania radioaktywnego ze szczelnej komory reaktora. Nowy rozwój ma szereg zalet - jego moc jest o 20% większa w porównaniu do poprzedniego modelu, pojemność sięga 90%, może pracować półtora roku bez przeciążeń paliwo(zwykle okresy to 1 rok), jego okres użytkowania wynosi 60 lat.

Elektrownie jądrowe z reaktorem trójprzewodowym:

Używany jest obwód trójfazowy elektrownie jądrowe z reaktorami typu BN (sód szybki). Działanie takich reaktorów opiera się na szybkich neutronach, a jako chłodziwo stosuje się radioaktywny ciekły sód. Aby wykluczyć jego kontakt z wodą, w konstrukcji reaktora przewidziano dodatkowy obwód wykorzystujący sód nie posiadający właściwości radioaktywnych; zapewnia to typ obwodu z trzema pętlami.

Nowoczesny 3-obwodowy reaktor BN-800, opracowany w latach 80. i 90. ubiegłego wieku, zapewnił Rosji wiodącą pozycję w dziedzinie produkcji reaktorów prędkich. Jego kluczowa cecha jest ochroną przed wpływami pochodzącymi z wewnątrz lub z zewnątrz. Model ten minimalizuje ryzyko wypadku, w wyniku którego rdzeń topi się i uwalnia pluton podczas ponownego przetwarzania napromieniowanego paliwa jądrowego.

W rozważanym reaktorze można zastosować różne typy paliwa – konwencjonalne z tlenkiem uranu lub paliwo MOX na bazie uranu i

Współczesny człowiek nie wyobraża sobie życia bez prądu. Jeśli nawet na kilka godzin zabraknie prądu, życie metropolii zostanie sparaliżowane. Ponad 90% energii elektrycznej w Region Woroneża produkowanego przez elektrownię jądrową w Nowoworonieżu. Korespondenci RIA Woroneż odwiedzili elektrownię jądrową NV i dowiedzieli się, w jaki sposób energia jądrowa przekształca się w energię elektryczną.

Kiedy pojawiła się pierwsza elektrownia jądrowa?

W 1898 roku znani naukowcy Maria Skłodowska-Curie i Pierre Curie odkryli, że blenda smołowa, minerał uranu, jest radioaktywny, a w 1933 roku amerykański fizyk Leo Szilard jako pierwszy wysunął ideę jądrowej reakcji łańcuchowej – zasady, która po wprowadzeniu w praktyce utorował drogę do stworzenia broni nuklearnej. Początkowo energia atomowa była wykorzystywana do celów wojskowych. Po raz pierwszy w ZSRR atomy zaczęto wykorzystywać do celów pokojowych. Pierwsza na świecie eksperymentalna elektrownia jądrowa o mocy zaledwie 5 MW została uruchomiona w 1954 roku w mieście Obnińsk w obwodzie kałuskim. Eksploatacja pierwszej eksperymentalnej elektrowni jądrowej pokazała, że ​​jest obiecująca i bezpieczna. Podczas jego pracy nie powstają żadne szkodliwe emisje środowisko w przeciwieństwie do stacji cieplnych nie jest wymagana duża ilość paliwa kopalnego. Elektrownie jądrowe są dziś jednymi z najbardziej przyjaznych środowisku źródeł energii.

Kiedy zbudowano elektrownię jądrową w Nowoworonie?

Budowa pierwszego bloku przemysłowego NV NPP

Po raz pierwszy przemysłowe wykorzystanie energii jądrowej w Związku Radzieckim rozpoczęło się w elektrowni jądrowej Nowoworoneż. We wrześniu 1964 roku uruchomiono pierwszy blok energetyczny NVNPP z reaktorem wodno-ciśnieniowym (WWER), którego moc wynosiła 210 MW – prawie 40 razy więcej niż pierwsza eksperymentalna elektrownia jądrowa. Ten model reaktora uznawany jest za jeden z najbardziej zaawansowanych technicznie i bezpiecznych na świecie. Reaktory WWER służyły jako prototypy dla elektrowni jądrowych łodzie podwodne. Podczas budowy pierwszego bloku energetycznego elektrowni jądrowej Nowoworoneż nie było centra szkoleniowe szkolenie specjalistów zdolnych do obsługi reaktorów. Pierwsi naukowcy zajmujący się energią jądrową rekrutowali się spośród byłych okrętów podwodnych.

W EJ Nowoworoneż zbudowano i uruchomiono pięć bloków energetycznych, obecnie trzy z nich pracują i trwają przygotowania do uruchomienia dwóch kolejnych. Wszystkie bloki energetyczne w NVNPP z reaktorami WWER.

Ile energii produkuje elektrownia jądrowa?

Moc bloku energetycznego może wahać się od kilku jednostek do kilku tysięcy MW. Przemysłowe elektrownie jądrowe są bardzo potężne. Elektrownia jądrowa w Nowoworonieżu pokrywa około 90% zapotrzebowania regionu Woroneża na energię elektryczną i prawie 90% zapotrzebowania na energię cieplną Nowoworonieża. Łączna moc bloków energetycznych elektrowni jądrowej Noworoneż wynosi 1800 MW. Roczna ilość energii elektrycznej wytwarzanej w elektrowni jądrowej wystarcza, aby zapewnić fabryce samolotów w Woroneżu 191 lat nieprzerwanej pracy lub oświetlić 650 standardowych dziewięciopiętrowych budynków. Po uruchomieniu szóstego i siódmego bloku energetycznego łączna moc elektrowni jądrowej Nowoworoneż wzrośnie 2,23 razy. Wtedy roczny wolumen energii wytwarzanej przez elektrownię jądrową będzie wystarczający, aby zapewnić pracę Rosji koleje przez ponad 8 miesięcy.

Jak działa elektrownia jądrowa?

Blok energetyczny nr 5 NV EJ

Energia w elektrowni jądrowej wytwarzana jest w reaktorze. Paliwem do niego jest sztucznie wzbogacany uran w postaci tabletek o średnicy kilku milimetrów. Granulki uranu umieszczane są w elementach paliwowych (elementach paliwowych) - są to szczelne, puste w środku rurki wykonane z żaroodpornego cyrkonu. Zespoły paliwowe (FA) są montowane z prętów paliwowych. W rdzeniu WWER znajduje się kilkaset zespołów paliwowych, w których zachodzą procesy rozszczepienia jąder uranu. To zespoły paliwowe przenoszą energię, podgrzewając główny płyn chłodzący. Gęstość neutronów w reaktorze jest mocą reaktora i jest regulowana przez ilość elementów zawierających pochłaniacz neutronów i bor wprowadzonych do rdzenia (jak hamulec w samochodzie). Do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych, a także w blokach cieplnych wykorzystuje się mniej niż połowę wytworzonego ciepła (prawo fizyki), pozostałe ciepło pary wydobywającej się z turbiny jest oddawane do środowiska. W pierwszych blokach elektrowni jądrowej Noworoneż do usuwania ciepła wykorzystywano wodę z rzeki Don. Do chłodzenia trzeciego i czwartego bloku energetycznego wykorzystuje się wieże chłodnicze – konstrukcje z żelaza i aluminium o wysokości około 91 metrów i wadze 920 ton, w których podgrzana woda obiegowa jest chłodzona strumieniem powietrza. Do chłodzenia piątego bloku energetycznego zbudowano staw schładzający wypełniony obiegową wodą, którego powierzchnia wykorzystywana jest do oddawania ciepła do otoczenia. Woda ta nie ma kontaktu z wodą obiegu pierwotnego i jest całkowicie bezpieczna. Staw chłodzący jest tak czysty, że w 2010 roku odbył się w nim ogólnorosyjski konkurs wędkarski. Aby schłodzić krążącą wodę w blokach 6 i 7, zbudowano najwyższe wieże chłodnicze w Rosji o wysokości 173 m. Z samego szczytu wieży chłodniczej wyraźnie widać przedmieścia Woroneża.

Jak energia jądrowa zamienia się w energię elektryczną?

W rdzeniu WWER zachodzą procesy rozszczepienia jąder uranu. Jednocześnie wyróżnia się ogromna ilość energia podgrzewająca wodę (chłodziwo) obiegu pierwotnego do temperatury około 300°C. Woda nie wrze, ponieważ znajduje się pod wysokim ciśnieniem (zasada szybkowaru). Chłodziwo pierwotne jest radioaktywne i dlatego nie opuszcza obwodu. Następnie trafia do wytwornic pary, gdzie woda z obiegu wtórnego zostaje podgrzana i zamieniona w parę, a następnie w turbinie zamienia swoją energię na energię elektryczną.

Jak prąd dociera do naszych mieszkań?

Prąd elektryczny to uporządkowany, nieskompensowany ruch swobodnych, elektrycznie naładowanych cząstek elektronów pod wpływem pola elektrycznego. Kolosalna ilość energii o napięciu 220 lub 500 tysięcy woltów opuszcza elektrownię jądrową przez przewody. To wysokie napięcie jest konieczne, aby zmniejszyć straty podczas transmisji na duże odległości. Jednak to napięcie nie jest wymagane dla konsumenta i jest bardzo niebezpieczne. Zanim prąd elektryczny dostaje się do domów, napięcie jest obniżane za pomocą transformatorów do zwykłych 220 woltów. Wkładając wtyczkę urządzenia elektrycznego do gniazdka, podłączasz je do sieci elektrycznej.

Jak bezpieczna jest energia jądrowa?

Staw chłodzący w NV NPP

Prawidłowo eksploatowana elektrownia jądrowa jest całkowicie bezpieczna. Tło promieniowania w 30-kilometrowym obszarze wokół elektrowni jądrowej w Noworoneżu monitorowane jest przez 20 automatycznych stanowisk. Pracują w trybie pomiaru ciągłego. W całej historii funkcjonowania stacji promieniowanie tła nigdy nie przekroczyło wartości tła naturalnego. Energia jądrowa niesie jednak potencjalne zagrożenia. Dlatego z roku na rok systemy bezpieczeństwa w elektrowniach jądrowych są coraz bardziej zaawansowane. Jeżeli dla elektrowni jądrowych pierwszych generacji (bloki 1,2) główne systemy bezpieczeństwa były aktywne, czyli musiały być uruchamiane przez człowieka lub automatykę, to przy projektowaniu bloków generacji 3+ (bloki 6 i 7 elektrowni elektrownia jądrowa Novovoronezh), główny nacisk położony jest na pasywne systemy bezpieczeństwa. W przypadku potencjalnie niebezpiecznej sytuacji będą działać sami, posłuszni nie człowiekowi czy automatyce, ale prawom fizyki. Na przykład, gdy nastąpi przerwa w dostawie prądu w elektrowni jądrowej, organy ochronne pod wpływem grawitacji samoistnie wpadną do rdzenia i wyłączą reaktor.

Personel elektrowni jądrowej regularnie szkoli się w zakresie radzenia sobie z różnego rodzaju sytuacjami awaryjnymi. Sytuacje awaryjne są symulowane na specjalnych, pełnowymiarowych symulatorach – skomputeryzowanych urządzeniach, od których na zewnątrz nie można ich odróżnić tarcze blokowe kierownictwo. Personel zarządzający reaktorem otrzymuje co 5 lat licencję od Rostekhnadzoru na eksploatację proces technologiczny(sterowanie klimatyzacją). Procedura jest podobna do uzyskania prawa jazdy. Specjalista zdaje egzaminy teoretyczne i demonstruje umiejętności praktyczne na symulatorze. Do obsługi reaktora dopuszczony jest wyłącznie personel posiadający licencję i zdanie egzaminów z elektrowni jądrowej.

Zauważyłeś błąd? Wybierz go myszką i naciśnij Ctrl+Enter

Reaktor jądrowy działa sprawnie i wydajnie. W przeciwnym razie, jak wiadomo, będą kłopoty. Ale co dzieje się w środku? Spróbujmy krótko i przejrzyście sformułować zasadę działania reaktora jądrowego (jądrowego) z przystankami.

W istocie zachodzi tam ten sam proces, co podczas wybuchu nuklearnego. Tylko eksplozja następuje bardzo szybko, ale w reaktorze wszystko to rozciąga się na długi czas. Dzięki temu wszystko pozostaje bezpieczne i zdrowe, a my otrzymujemy energię. Nie na tyle, żeby od razu zniszczyć wszystko dookoła, ale w zupełności wystarczy, żeby zapewnić miastu prąd.

Zanim zrozumiesz, jak zachodzi kontrolowana reakcja jądrowa, musisz wiedzieć, co to jest. reakcja nuklearna w ogóle.

Reakcja jądrowa to proces transformacji (rozszczepienia) jąder atomowych podczas interakcji z cząstkami elementarnymi i promieniami gamma.

Reakcje jądrowe mogą zachodzić zarówno podczas absorpcji, jak i uwalniania energii. Reaktor wykorzystuje drugą reakcję.

Reaktor jądrowy to urządzenie, którego zadaniem jest utrzymanie kontrolowanej reakcji jądrowej z wyzwoleniem energii.

Często reaktor jądrowy nazywany jest także reaktorem atomowym. Zauważmy, że nie ma tu zasadniczej różnicy, ale z punktu widzenia nauki bardziej poprawne jest użycie słowa „jądrowy”. Obecnie istnieje wiele typów reaktorów jądrowych. Są to ogromne reaktory przemysłowe przeznaczone do wytwarzania energii w elektrowniach, reaktory jądrowe okrętów podwodnych, małe reaktory eksperymentalne wykorzystywane w eksperymentach naukowych. Istnieją nawet reaktory używane do odsalania woda morska.

Historia powstania reaktora jądrowego

Pierwszy reaktor jądrowy został uruchomiony w niedalekim 1942 roku. Stało się to w USA pod przewodnictwem Fermiego. Reaktor ten nazwano „Chicago Woodpile”.

W 1946 r. Zaczął działać pierwszy radziecki reaktor, uruchomiony pod kierownictwem Kurczatowa. Korpus tego reaktora był kulą o średnicy siedmiu metrów. Pierwsze reaktory nie posiadały układu chłodzenia, a ich moc była minimalna. Nawiasem mówiąc, radziecki reaktor miał średnią moc 20 watów, a amerykański - tylko 1 wat. Dla porównania: średnia moc nowoczesnych reaktorów energetycznych wynosi 5 Gigawatów. Niecałe dziesięć lat po uruchomieniu pierwszego reaktora w mieście Obninsk otwarto pierwszą na świecie przemysłową elektrownię jądrową.

Zasada działania reaktora jądrowego (jądrowego).

Każdy reaktor jądrowy składa się z kilku części: rdzeń Z paliwo I moderator , reflektor neutronów , płyn chłodzący , system kontroli i ochrony . Izotopy są najczęściej wykorzystywane jako paliwo w reaktorach. uran (235, 238, 233), pluton (239) i tor (232). Rdzeń stanowi kocioł, przez który przepływa zwykła woda (chłodziwo). Wśród innych chłodziw rzadziej stosuje się „ciężką wodę” i ciekły grafit. Jeśli mówimy o działaniu elektrowni jądrowych, to do produkcji ciepła wykorzystuje się reaktor jądrowy. Sam prąd wytwarzany jest w ten sam sposób, co w innych typach elektrowni – para obraca turbinę, a energia ruchu zamieniana jest na energię elektryczną.

Poniżej znajduje się schemat działania reaktora jądrowego.

Jak już powiedzieliśmy, w wyniku rozpadu ciężkiego jądra uranu powstają lżejsze pierwiastki i kilka neutronów. Powstałe neutrony zderzają się z innymi jądrami, powodując również ich rozszczepienie. Jednocześnie liczba neutronów rośnie jak lawina.

Należy o tym tutaj wspomnieć współczynnik mnożenia neutronów . Jeśli więc współczynnik ten przekroczy wartość równą jedności, nastąpi wybuch jądrowy. Jeśli wartość jest mniejsza niż jeden, neutronów jest za mało i reakcja wygasa. Jeśli jednak utrzymamy wartość współczynnika równą jedności, reakcja będzie przebiegać długo i stabilnie.

Pytanie jak to zrobić? W reaktorze paliwo znajduje się w tzw elementy paliwowe (TVELach). Są to pałeczki zawierające w postaci małych tabletek: paliwo nuklearne . Pręty paliwowe są połączone w sześciokątne kasety, których w reaktorze mogą być setki. Kasety z prętami paliwowymi ułożone są pionowo, a każdy pręt paliwowy posiada system pozwalający na regulację głębokości jego zanurzenia w rdzeniu. Oprócz samych kaset, obejmują one drążki sterujące I pręty zabezpieczające w sytuacjach awaryjnych . Pręty wykonane są z materiału dobrze pochłaniającego neutrony. W ten sposób pręty sterujące można opuszczać na różne głębokości w rdzeniu, dostosowując w ten sposób współczynnik mnożenia neutronów. Pręty awaryjne mają na celu wyłączenie reaktora w takim przypadku nagły wypadek.

Jak uruchamia się reaktor jądrowy?

Opracowaliśmy już samą zasadę działania, ale jak uruchomić i sprawić, by reaktor działał? Z grubsza rzecz biorąc, oto kawałek uranu, ale reakcja łańcuchowa nie rozpoczyna się w nim sama. Faktem jest, że w fizyce jądrowej istnieje koncepcja masa krytyczna .

Masa krytyczna to masa materiału rozszczepialnego wymagana do rozpoczęcia jądrowej reakcji łańcuchowej.

Za pomocą prętów paliwowych i prętów kontrolnych w reaktorze najpierw tworzona jest masa krytyczna paliwa jądrowego, a następnie reaktor jest uruchamiany w kilku etapach optymalny poziom moc.

W tym artykule próbowaliśmy Ci dać ogólny pomysł o budowie i zasadzie działania reaktora jądrowego (jądrowego). Jeżeli mają Państwo jakiekolwiek pytania w temacie lub zadano Państwu problem z fizyki jądrowej na uczelni, prosimy o kontakt specjalistom naszej firmy. Jak zwykle jesteśmy gotowi pomóc Ci rozwiązać każdy palący problem związany ze studiami. A skoro już przy tym jesteśmy, oto kolejny film edukacyjny, na który warto zwrócić uwagę!

Ilu z Was przynajmniej z daleka widziało elektrownię atomową? Biorąc pod uwagę fakt, że w Rosji działa tylko dziesięć elektrowni jądrowych i są one chronione, myślę, że w większości przypadków odpowiedź jest negatywna. Jednak ludzie w LiveJournal, jak wiadomo, są doświadczeni. No dobrze, ile osób widziało wtedy elektrownię atomową od środka? Cóż, na przykład po omacku własną ręką zbiornik reaktora jądrowego? Nikt. Czy mam rację?

Cóż, dzisiaj wszyscy subskrybenci tego bloga fotograficznego mają okazję zobaczyć to wszystko wysoka technologia tak blisko, jak to możliwe. Rozumiem, że na żywo jest dużo ciekawiej, ale zacznijmy od czegoś małego. Być może w przyszłości uda mi się zabrać ze sobą kilka osób, ale na razie studiujemy materiał!

02 . Jesteśmy więc czterdzieści pięć kilometrów od placu budowy czwartego etapu elektrowni jądrowej Nowoworoneż. Niedaleko istniejącej elektrowni jądrowej (pierwszy blok został uruchomiony jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku) powstają dwa nowoczesne bloki energetyczne o łącznej mocy 2400 MW. Budowa prowadzona jest według nowego projektu „AES-2006”, który przewiduje zastosowanie reaktorów WWER-1200. Ale o samych reaktorach nieco później.

03 . To właśnie fakt, że budowa nie została jeszcze ukończona, daje nam rzadką szansę zobaczenia wszystkiego na własne oczy. Nawet hala reaktora, która w przyszłości będzie hermetycznie zamknięta i otwierana do konserwacji tylko raz w roku.

04 . Jak widać na poprzednim zdjęciu kopuła zewnętrznego płaszcza zabezpieczającego siódmego bloku energetycznego jest jeszcze na etapie betonowania, ale budynek reaktora bloku nr 6 już wygląda ciekawiej (patrz zdjęcie poniżej). W sumie do zabetonowania tej kopuły zużyto ponad 2000 metrów sześciennych betonu. Średnica kopuły u podstawy wynosi 44 m, grubość – 1,2 m. Należy zwrócić uwagę na zielone rury i wolumetryczny metalowy cylinder (waga – 180 ton, średnica – około 25 m, wysokość – 13 m) – to elementy pasywny system odprowadzania ciepła (PHRS). Po raz pierwszy są instalowane w rosyjskiej elektrowni jądrowej. W przypadku całkowitego wyłączenia wszystkich systemów elektrowni jądrowej (jak to miało miejsce w Fukushimie) PHRS jest w stanie zapewnić długotrwałe odprowadzanie ciepła z rdzenia reaktora.

05 . Zdecydowanie największym elementem elektrowni jądrowej są chłodnie kominowe. Ponadto jest jednym z najskuteczniejszych urządzeń do schładzania wody w systemach zaopatrzenia w wodę obiegową. Wysoka wieża wytwarza taki ciąg powietrza, jaki jest niezbędny do efektywnego chłodzenia krążącej wody. Dzięki wysokiej wieży jedna część pary wraca do obiegu, a druga jest unoszona przez wiatr.

06 . Wysokość płaszcza chłodni kominowej bloku nr 6 wynosi 171 metrów. To około 60 pięter. Teraz ta konstrukcja jest najwyższa spośród podobnych, jakie kiedykolwiek zbudowano w Rosji. Jej poprzednicy nie przekraczali 150 m wysokości (w EJ Kalinin). Do budowy obiektu zużyto ponad 10 tysięcy metrów sześciennych betonu.

07 . U podstawy wieży chłodniczej (średnica wynosi 134 m) znajduje się tzw. niecka basenowa. Jego górna część jest „wybrukowana” kostkami irygacyjnymi. Tryskacz jest głównym elementem konstrukcyjnym tego typu wieży chłodniczej, mającym na celu rozbicie przepływu przepływającej przez nią wody i zapewnienie jej długiego czasu i maksymalnej powierzchni kontaktu z powietrzem chłodzącym. Zasadniczo są to moduły kratowe wykonane z nowoczesnych materiałów polimerowych.

08 . Naturalnie chciałem zrobić efektowne ujęcie góry, ale zamontowany już zraszacz mi to uniemożliwił. W związku z tym przenosimy się do chłodni kominowej bloku nr 7. Niestety w nocy było zimno i źle się bawiliśmy, wjeżdżając windą na samą górę. Jest zamrożony.

09 . OK, może kiedyś będę miał okazję wjechać na tak dużą wysokość, ale na razie oto zdjęcie instalowanego systemu nawadniającego.

10 . Myślałam... A może po prostu nie pozwolono nam wejść na górę ze względów bezpieczeństwa?

11 . Całe terytorium placu budowy jest usiane plakatami i znakami ostrzegawczymi, zakazującymi i po prostu propagandowymi.

12 . OK. Teleportujemy się do budynku centralnej sterowni (CCR).
Cóż, oczywiście, w dzisiejszych czasach wszystkim steruje się za pomocą komputerów.

13 . Ogromne, zalane światłem pomieszczenie jest dosłownie zapełnione uporządkowanymi rzędami szafek wyposażonych w automatyczne systemy zabezpieczeń przekaźnikowych.

14 . Zabezpieczenie przekaźnikowe w sposób ciągły monitoruje stan wszystkich elementów systemu elektroenergetycznego i reaguje na wystąpienie uszkodzeń i/lub stanów nietypowych. W przypadku wystąpienia uszkodzenia system zabezpieczający musi zidentyfikować konkretny uszkodzony obszar i wyłączyć go, uruchamiając specjalne wyłączniki mocy przeznaczone do przerywania prądów zwarciowych (zwarcie lub zwarcie doziemne).

15 . Gaśnice rozmieszczone są wzdłuż każdej ściany. Oczywiście automatycznie.

16 . Następnie przechodzimy do budynku rozdzielni 220 kV (KRUE-220). Moim zdaniem jedno z najbardziej fotogenicznych miejsc w całej elektrowni atomowej. Jest też KRUE-500, ale nam tego nie pokazali. KRUE-220 jest częścią stacji ogólnej sprzęt elektryczny i przeznaczony jest do odbioru energii elektrycznej z zewnętrznych linii elektroenergetycznych i jej dystrybucji na terenie budowanej stacji. Oznacza to, że w trakcie budowy bloków energetycznych za pomocą GIS-220 budowane obiekty są bezpośrednio zasilane w energię elektryczną.

17 . W projekcie AES-2006, zgodnie z którym budowana jest szósty i siódmy blok energetyczny, po raz pierwszy w układzie rozdziału mocy w stacjach dystrybucyjnych zastosowano kompletne rozdzielnice w izolacji gazowej 220/500 kV w izolacji gazowej z izolacją SF6. W porównaniu do rozdzielnic otwartych, jakie dotychczas stosowano w energetyce jądrowej, powierzchnia zamkniętej jest kilkukrotnie mniejsza. Aby zrozumieć skalę budowli polecam wrócić do zdjęcia tytułowego.

18 . Naturalnie, po uruchomieniu nowych bloków, urządzenia KRUE-220 będą wykorzystywane do przesyłu energii elektrycznej wyprodukowanej w elektrowni jądrowej Nowoworoneż do Jednolitego Systemu Energetycznego. Zwróć uwagę na skrzynki w pobliżu słupów linii energetycznej. Większość sprzętu elektrycznego stosowanego w budownictwie jest produkowana przez firmę Siemens.

19 . Ale nie tylko to. Oto na przykład autotransformator Hyundai.
Jednostka ta waży 350 ton i jest przeznaczona do przetwarzania energii elektrycznej z napięcia 500 kV na 220 kV.

20 . Istnieją (co jest miłe) nasze rozwiązania. Oto na przykład transformator podwyższający wyprodukowany przez JSC Elektrozavod. Pierwsza krajowa elektrownia transformatorowa, utworzona w 1928 roku, odegrała kolosalną rolę w industrializacji kraju i rozwoju krajowej energetyki. Urządzenia sygnowane marką Elektrozavod działają w ponad 60 krajach na całym świecie.

21 . Na wszelki wypadek wyjaśnię trochę o transformatorach. Ogólnie rzecz biorąc, schemat dystrybucji energii (oczywiście po zakończeniu budowy i uruchomieniu) przewiduje wytwarzanie energii elektrycznej o napięciu dwóch klas - 220 kV i 500 kV. Jednocześnie turbina (więcej o tym później) wytwarza jedynie 24 kV, które przewodem prądowym dostarczane jest do transformatora blokowego, gdzie zostaje podniesione do 500 kV. Następnie część mocy energetycznych przekazywana jest poprzez GIS-500 do Jednolitego Systemu Energetycznego. Druga część trafia do autotransformatorów (tych samych Hyundaiów), gdzie zostaje obniżona z 500 kV do 220 kV i poprzez GIS-220 (patrz wyżej) trafia również do systemu elektroenergetycznego. Tak więc, jako wspomniany transformator blokowy, zastosowano trzy jednofazowe transformatory podwyższające „fabryczne” (każdy o mocy 533 MW, waga – 340 ton).

22 . Jeśli wszystko jest jasne, przejdźmy do instalacji turbiny parowej bloku energetycznego nr 6. Wybaczcie, moja historia wydaje się biec od końca do początku (jeśli przejdziemy od procesu wytwarzania prądu), ale mniej więcej w tej kolejności chodziliśmy po placu budowy. Więc przepraszam.

23 . Tak więc turbina i generator są ukryte pod obudową. Dlatego wyjaśnię. Właściwie turbina to jednostka, w której energia cieplna pary (o temperaturze około 300 stopni i ciśnieniu 6,8 MPa) zamieniana jest na energię mechaniczną obrotu wirnika, a już w generatorze na potrzebną nam energię elektryczną. Zmontowana masa maszyny wynosi ponad 2600 ton, jej długość wynosi 52 metry i składa się z ponad 500 elementów. Do transportu tego sprzętu W budowę zaangażowanych było około 200 osób ciężarówki. Turbina K-1200–7-3000 została wyprodukowana w Zakładach Metalowych w Leningradzie i jest pierwszą w Rosji turbiną wysokoobrotową (3000 obr/min) o mocy 1200 MW. To innowacyjne rozwiązanie zostało stworzone specjalnie dla elektrowni jądrowych nowej generacji, które budowane są według projektu AES-2006. Na zdjęciu widok ogólny sklep z turbinami. Albo hala turbin, jeśli wolisz. Naukowcy zajmujący się energią jądrową starej szkoły nazywają turbinę maszyną.

24 . Kondensatory turbin znajdują się piętro niżej. Grupa kondensatorów należy do głównej wyposażenie technologiczne turbinownia i jak już wszyscy się domyślili ma za zadanie przemienić parę wylotową z turbiny w ciecz. Powstały kondensat po niezbędnej regeneracji zawracany jest do wytwornicy pary. Masa wyposażenia agregatu skraplającego, na które składają się 4 skraplacze i instalacja rurowa, wynosi ponad 2000 ton. Wewnątrz kondensatorów znajduje się około 80 tysięcy tytanowych rurek, które tworzą powierzchnię wymiany ciepła o łącznej powierzchni 100 tysięcy metrów kwadratowych.

25 . Rozumiem? Tutaj prawie przekrój budynku turbiny i idziemy dalej. Na samej górze znajduje się suwnica.

26 . Przechodzimy do bloku sterującego bloku energetycznego nr 6.
Myślę, że cel jest jasny i nie wymaga wyjaśnienia. Mówiąc obrazowo, jest to mózg elektrowni jądrowej.

27 . Elementy BPU.

28 . I na koniec obejrzymy teren przedziału reaktora! Właściwie jest to miejsce, w którym znajduje się reaktor jądrowy, obwód pierwotny i ich obwód sprzęt pomocniczy. Naturalnie w dającej się przewidzieć przyszłości stanie się ona zapieczętowana i niedostępna.

29 . I w najbardziej naturalny sposób, kiedy wejdziesz do środka, pierwszą rzeczą, którą robisz, jest podniesienie głowy i zdziwienie się rozmiarem kopuły zabezpieczającej. No i jednocześnie żuraw polarny. Suwnica kołowa (dźwig polarny) o udźwigu 360 ton przeznaczona jest do montażu wielkogabarytowych i ciężkich urządzeń strefy bezpiecznej (obudowa reaktora, wytwornica pary, kompensator ciśnienia itp.). Po uruchomieniu elektrowni jądrowej żuraw będzie używany w trakcie prace naprawcze i transport paliwa jądrowego.

30 . Potem oczywiście pędzę do reaktora i z fascynacją przyglądam się jego górnej części, nie przeczuwając jeszcze, że podobnie jest z górami lodowymi. A więc taki właśnie jesteś, reniferze. Mówiąc obrazowo, jest to serce elektrowni jądrowej.

31 . Kołnierz zbiornika reaktora. W późniejszym terminie zostanie na nim zamontowany blok górny z napędami CPS (system sterowania i zabezpieczeń reaktora), zapewniający uszczelnienie łącznika głównego.

32 . W pobliżu możemy zobaczyć starzejący się basen. Jego wewnętrzną powierzchnię stanowi konstrukcja spawana z blachy nierdzewnej. Przeznaczony jest do tymczasowego przechowywania wypalonego paliwa jądrowego wyładowanego z reaktora. Po zmniejszeniu wydzielania ciepła resztkowego zużyte paliwo jest usuwane z basenu wypalonego paliwa do przedsiębiorstwa przemysłu nuklearnego zajmującego się przerobem i regeneracją paliwa (magazynowaniem, utylizacją lub ponownym przetwarzaniem).

33 . A wzdłuż ściany znajdują się zbiorniki hydrauliczne dla pasywnego systemu zalewania rdzenia. Należą do pasywnych systemów bezpieczeństwa, to znaczy działają bez udziału personelu i użytkowania źródła zewnętrzne zaopatrzenie w energię. W uproszczeniu są to gigantyczne beczki wypełnione wodnym roztworem kwasu borowego. W sytuacji awaryjnej, gdy ciśnienie w obwodzie pierwotnym spadnie poniżej pewien poziom do reaktora doprowadzana jest ciecz i rdzeń jest chłodzony. W ten sposób reakcja jądrowa zostaje wygaszona duża liczba woda zawierająca bor, która pochłania neutrony. Warto zauważyć, że w projekcie AES-2006, zgodnie z którym budowany jest czwarty etap elektrowni jądrowej Nowoworoneż, po raz pierwszy przewidziano dodatkowy, drugi stopień ochrony - zbiorniki hydrauliczne do pasywnego zalewu czynnego strefę (8 z 12 zbiorników), każdy o pojemności 120 metrów sześciennych.

34 . Podczas przyszłych planowych konserwacji i wymiany paliwa jądrowego do wnętrza przedziału reaktora będzie można dostać się poprzez śluzę transportową. Jest to 14-metrowa cylindryczna komora o średnicy ponad 9 metrów, hermetycznie uszczelniona z obu stron otwieranymi naprzemiennie skrzydłami bramnymi. Całkowita waga brama waży około 230 ton.

35 . Z zewnątrz bramy rozpościera się panoramiczny widok na cały plac budowy, a w szczególności na blok energetyczny nr 7.

36 . Cóż, wypiliśmy łyk świeże powietrze, schodzimy na dół, aby zobaczyć cylindryczny zbiornik reaktora. Ale jak dotąd tylko się spotykamy rurociągi technologiczne. Wielka zielona rura to jeden z konturów, więc jesteśmy już bardzo blisko.

37 . I oto on. Reaktor jądrowy na wodę ciśnieniową pod ciśnieniem model WWER-1200. Nie będę się zagłębiał w gąszcz rozszczepienia jądrowego i jądrowej reakcji łańcuchowej (prawdopodobnie już czytacie po przekątnej), dodam tylko, że wewnątrz reaktora znajduje się wiele elementów paliwowych (tzw. prętów paliwowych) w postaci zestaw szczelnych rurek wykonanych ze specjalnych stopów o średnicy 9,1 – 13,5 mm i długości kilku metrów, wypełnionych granulkami paliwa jądrowego, a także drążki sterujące, które można przesuwać zdalnie z centrali na całej wysokości rdzenia. Pręty te wykonane są z substancji pochłaniających neutrony, takich jak bor czy kadm. Gdy pręty zostaną włożone głęboko, reakcja łańcuchowa staje się niemożliwa, ponieważ neutrony są silnie absorbowane i usuwane ze strefy reakcji. W ten sposób reguluje się moc reaktora. Teraz jest jasne, dlaczego w górnej części reaktora jest tyle dziur?

38 . Tak, prawie zapomniałem o głównej pompie obiegowej (MCP). Należy również do głównego wyposażenia technologicznego budynku reaktora i ma na celu wytworzenie obiegu chłodziwa w obwodzie pierwotnym. W ciągu godziny jednostka przepompowuje ponad 25 tysięcy metrów sześciennych wody. Główna pompa obiegowa zapewnia także chłodzenie rdzenia we wszystkich trybach pracy reaktora. W instalacji znajdują się cztery główne pompy obiegowe.

39 . Otóż, aby utrwalić omawiany materiał, przyjrzymy się najprostszemu schematowi działania elektrowni jądrowej. To proste, prawda? W szczególnie zaawansowanych przypadkach przeczytaj post jeszcze raz, hehe))

40 . Ogólnie rzecz biorąc, jest to coś takiego. Ale dla bliższych tematowi dorzucę jeszcze kilka kartek z ludźmi. Zgadzam się, w raporcie nie ma ich wielu, a przecież od 2006 roku pracowało tu wiele tysięcy specjalistów o różnych profilach.

41 . Ktoś poniżej...

42 . I ktoś powyżej... Chociaż ich nie widzisz, oni tam są.

43 . I to jest jeden z najbardziej uhonorowanych budowniczych elektrowni jądrowej Nowoworoneż - żuraw samobieżny gąsienicowy DEMAG. To on podniósł i zamontował te wielotonowe elementy hali reaktora i turbiny (nośność – 1250 ton). Facet-instalator i ciężarówka rozumieją skalę, a przy pełnym wzroście (115 metrów) spójrz na przystojnego mężczyznę na zdjęciach 03 i 04.

I jako podsumowanie. Od marca tego roku, z nieznanych mi powodów, działająca elektrownia jądrowa Nowoworoneż i budowana elektrownia jądrowa Nowoworoneż-2 zostały połączone. To, co odwiedziliśmy i co zwykliśmy nazywać NVNPP-2, nazywa się teraz czwartym etapem NVNPP, a budowane bloki energetyczne z pierwszego i drugiego zamieniły się odpowiednio w szósty i siódmy. Informacje 110%. Chętni mogą od razu przejść do przepisywania artykułów na Wikipedii, a pracownikom wydziału dziękuję za relacje z budowanymi blokami elektrowni jądrowej, a zwłaszcza Tatyanie, bez której ta wycieczka najprawdopodobniej by się nie odbyła. Dziękuję również za program edukacyjny na urządzeniu elektrownie jądrowe kierownik zmiany Roman Władimirowicz Gridniew i Władimir

Elektrownia jądrowa (elektrownia jądrowa)

elektrownia, w której energia atomowa (jądrowa) zamieniana jest na energię elektryczną. Generatorem energii w elektrowni jądrowej jest reaktor jądrowy (patrz Reaktor jądrowy). Ciepło uwalniane w reaktorze w wyniku reakcji łańcuchowej rozszczepienia jąder niektórych ciężkich pierwiastków jest następnie przekształcane w energię elektryczną w taki sam sposób, jak w konwencjonalnych elektrowniach cieplnych (patrz Elektrownia cieplna) (TPP). W przeciwieństwie do elektrowni cieplnych zasilanych paliwami kopalnymi, elektrownie jądrowe działają na paliwie jądrowym (patrz Paliwo jądrowe ) (głównie 233 U, 235 U. 239 Pu). Przy dzieleniu 1 G izotopy uranu lub plutonu uwolniły 22 500 kW H, co odpowiada energii zawartej w 2800 kg standardowe paliwo. Ustalono, że światowe zasoby energetyczne paliwa jądrowego (uranu, plutonu itp.) znacznie przewyższają zasoby energetyczne naturalnych złóż paliw kopalnych (ropa, węgiel, gaz ziemny itp.). Otwiera to szerokie perspektywy zaspokojenia szybko rosnącego zapotrzebowania na paliwo. Ponadto należy wziąć pod uwagę stale zwiększające się w świecie zużycie węgla i ropy naftowej do celów technologicznych. przemysł chemiczny, która staje się poważnym konkurentem dla elektrowni cieplnych. Pomimo odkrycia nowych złóż paliwa organicznego i udoskonalenia metod jego produkcji, na świecie istnieje tendencja do wzrostu jego kosztu. Stwarza to najtrudniejsze warunki dla krajów o ograniczonych zasobach paliw kopalnych. Istnieje oczywista potrzeba szybkiego rozwoju energetyki jądrowej, która już teraz zajmuje poczesne miejsce w bilansie energetycznym wielu uprzemysłowionych krajów świata.

Pierwsza na świecie elektrownia jądrowa do pilotażowych celów przemysłowych ( ryż. 1 ) moc 5 MW został zwodowany do ZSRR 27 czerwca 1954 roku w Obnińsku. Wcześniej energia jądra atomowego była wykorzystywana głównie do celów wojskowych. Uruchomienie pierwszej elektrowni jądrowej zapoczątkowało nowy kierunek w energetyce, co zostało docenione na I Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej na temat Pokojowego Wykorzystania Energii Atomowej (sierpień 1955, Genewa).

W 1958 roku uruchomiono I etap Syberyjskiej Elektrowni Jądrowej o mocy 100 MW(całkowita pojemność projektowa 600 MW). W tym samym roku rozpoczęto budowę przemysłowej elektrowni jądrowej w Biełojarsku, a 26 kwietnia 1964 r. uruchomiono generator I stopnia (blok o mocy 100 MW) dostarczał prąd do systemu energetycznego w Swierdłowsku, 2. blok o mocy 200 MW oddany do użytku w październiku 1967 r. Osobliwość Elektrownia Belojarsk - przegrzanie pary (do uzyskania wymaganych parametrów) bezpośrednio w reaktor jądrowy, co umożliwiło zastosowanie na nim konwencjonalnych nowoczesnych turbin niemal bez żadnych modyfikacji.

We wrześniu 1964 r. uruchomiono pierwszy blok elektrowni jądrowej Nowoworoneż o mocy 210 MW Koszt 1 kWh prąd (najważniejsze wskaźnik ekonomiczny pracy jakiejkolwiek elektrowni) w tej elektrowni jądrowej systematycznie malała: wyniosła 1,24 kopiejek. w 1965 r. 1,22 kopiejek. w 1966 r. 1,18 kopiejek. w 1967 r. 0,94 kopiejek. w 1968 r. Pierwszy blok elektrowni jądrowej Nowoworoneż został zbudowany nie tylko do użytku przemysłowego, ale także jako obiekt demonstracyjny demonstrujący możliwości i zalety energii jądrowej, niezawodność i bezpieczeństwo elektrowni jądrowych. W listopadzie 1965 r. W mieście Melekess w obwodzie uljanowskim uruchomiono elektrownię jądrową z reaktorem chłodzonym wodą (patrz Reaktor chłodzony wodą) typu „wrzącego” o pojemności 50 MW, Reaktor jest montowany według projektu jednoobwodowego, co ułatwia rozplanowanie stacji. W grudniu 1969 roku uruchomiono drugi blok elektrowni jądrowej Nowoworoneż (350 MW).

Za granicą pierwsza elektrownia jądrowa do celów przemysłowych o mocy 46 MW oddano do użytku w 1956 roku w Calder Hall (Anglia). Rok później uruchomiono elektrownię jądrową o mocy 60 MW w Shippingport (USA).

Schemat ideowy elektrowni jądrowej z reaktorem jądrowym chłodzonym wodą pokazano na rysunku ryż. 2 . Ciepło uwolnione w rdzeniu (patrz rdzeń) reaktora 1 jest odbierane przez wodę (chłodziwo (patrz chłodziwo)) z 1. obwodu, która jest pompowana przez reaktor za pomocą pompy obiegowej 2. Podgrzana woda z reaktora trafia do wymiennika ciepła (generatora pary) 3, gdzie przekazuje ciepło uzyskane w reaktorze do wody obiegu II. Woda z drugiego obiegu odparowuje w generatorze pary, a powstała para dostaje się do turbiny 4.

Najczęściej w elektrowniach jądrowych stosuje się 4 rodzaje reaktorów na neutrony termiczne: 1) reaktory wodno-wodne ze zwykłą wodą jako moderatorem i chłodziwem; 2) grafit-woda z wodnym chłodziwem i moderatorem grafitu; 3) ciężka woda z wodą chłodzącą i ciężką wodą jako moderatorem; 4) grafit-gaz z chłodziwem gazowym i moderatorem grafitowym.

O wyborze najczęściej stosowanego typu reaktora decyduje przede wszystkim zgromadzone doświadczenie w budowie reaktorów, a także dostępność niezbędnego sprzęt przemysłowy, rezerwy surowców itp. W ZSRR buduje się głównie reaktory grafitowo-wodne i wodno-wodne. W amerykańskich elektrowniach jądrowych najczęściej stosowane są reaktory wodne ciśnieniowe. W Anglii stosowane są reaktory gazowe grafitowe. Kanadyjska energetyka jądrowa jest zdominowana przez elektrownie jądrowe wyposażone w reaktory ciężkowodne.

W zależności od rodzaju i stanu skupienia chłodziwa powstaje jeden lub drugi obieg termodynamiczny elektrowni jądrowej. O wyborze górnej granicy temperatury cyklu termodynamicznego decyduje maksymalna dopuszczalna temperatura osłon elementów paliwowych (patrz Element paliwowy) (element paliwowy) zawierających paliwo jądrowe, dopuszczalna temperatura samego paliwa jądrowego, a także właściwości chłodziwa przyjęte dla danego typu reaktora. W elektrowniach jądrowych, których reaktor termiczny chłodzony jest wodą, zwykle stosuje się niskotemperaturowe obiegi parowe. Reaktory chłodzone gazem pozwalają na zastosowanie stosunkowo bardziej ekonomicznych obiegów parowych o podwyższonym ciśnieniu początkowym i temperaturze. Obwód cieplny elektrowni jądrowej w tych dwóch przypadkach jest dwuobwodowy: chłodziwo krąży w 1. obwodzie, a obieg pary i wody w 2. obwodzie. W przypadku reaktorów z wrzącą wodą lub wysokotemperaturowym chłodziwem gazowym możliwa jest jednoprzewodowa termiczna elektrownia jądrowa. W reaktorach z wrzącą wodą woda wrze w rdzeniu, powstająca mieszanina pary i wody jest oddzielana, a para nasycona jest przesyłana bezpośrednio do turbiny lub najpierw jest zawracana do rdzenia w celu przegrzania ( ryż. 3 ). W wysokotemperaturowych reaktorach grafitowo-gazowych możliwe jest zastosowanie konwencjonalnego obiegu turbiny gazowej. Reaktor w tym przypadku pełni rolę komory spalania.

Podczas pracy reaktora stężenie izotopów rozszczepialnych w paliwo nuklearne stopniowo maleje, tj. wypalają się pręty paliwowe. Dlatego z czasem zastępuje się je świeżymi. Przeładunek paliwa jądrowego odbywa się za pomocą mechanizmów i urządzeń zdalne sterowanie. Wypalone pręty paliwowe trafiają do składowiska zużytego paliwa, a następnie poddawane są recyklingowi.

Reaktor i jego systemy obsługi obejmują: sam reaktor z ochroną biologiczną (patrz Ochrona biologiczna), wymiennik ciepła oraz pompy lub zespoły przedmuchujące gaz, które cyrkulują chłodziwo; rurociągi i armatura obiegu cyrkulacyjnego; urządzenia do przeładunku paliwa jądrowego; systemy specjalne wentylacja, chłodzenie awaryjne itp.

W zależności od konstrukcji reaktory mają charakterystyczne cechy: w reaktorach zbiornikowych (patrz reaktor ciśnieniowy) pręty paliwowe i moderator znajdują się wewnątrz zbiornika, w którym panuje pełne ciśnienie chłodziwa; w reaktorach kanałowych (patrz reaktor kanałowy) pręty paliwowe chłodzone chłodziwem są instalowane w specjalnych rurach kanałowych, które przenikają do moderatora, zamkniętych w cienkościennej obudowie. Takie reaktory są stosowane w ZSRR (elektrownie jądrowe syberyjskie, białojarskie itp.).

Aby chronić personel elektrowni jądrowej przed narażeniem na promieniowanie, reaktor jest otoczony osłoną biologiczną, której głównymi materiałami są beton, woda i serpentynowy piasek. Wyposażenie obwodu reaktora musi być całkowicie szczelne. Zapewniony jest system monitorowania miejsc ewentualnych wycieków chłodziwa; podejmowane są działania mające na celu zapewnienie, że wystąpienie nieszczelności i przerw w obwodzie nie doprowadzi do emisji radioaktywnych i skażenia terenu elektrowni jądrowej i jej otoczenia. Urządzenia obwodu reaktora instalowane są zazwyczaj w szczelnych skrzynkach, które są oddzielone od reszty terenu elektrowni biologicznej ochroną biologiczną i nie są konserwowane w czasie pracy reaktora. Radioaktywne powietrze a niewielka ilość oparów płynu chłodzącego, w związku z obecnością nieszczelności w obwodzie, jest usuwana z pomieszczeń bez nadzoru elektrowni jądrowej przez specjalny system wentylacji, w którym zapewnione są filtry czyszczące i zbiorniki gazu zatrzymującego, aby wyeliminować możliwość przedostania się powietrza zanieczyszczenie. Przestrzeganie zasad bezpieczeństwo radiacyjne Personel elektrowni jądrowej jest monitorowany przez służby kontroli promieniowania.

W przypadku awarii układu chłodzenia reaktora, aby zapobiec przegrzaniu i uszkodzeniu uszczelek płaszczy prętów paliwowych, zapewnione jest szybkie (w ciągu kilku sekund) stłumienie reakcji jądrowej; Awaryjny układ chłodzenia posiada autonomiczne źródła zasilania.

Obecność ochrony biologicznej, specjalnych systemów wentylacji i chłodzenia awaryjnego oraz monitoringu radiacyjnego pozwala na pełną ochronę personelu obsługującego elektrownię jądrową przed szkodliwym działaniem promieniowania radioaktywnego.

Wyposażenie turbinowni elektrowni jądrowej jest podobne do wyposażenia turbinowni elektrowni cieplnej. Cechą charakterystyczną większości elektrowni jądrowych jest wykorzystanie pary o stosunkowo niskich parametrach, nasyconej lub lekko przegrzanej.

W tym przypadku, aby zapobiec uszkodzeniom erozyjnym łopatek ostatnich stopni turbiny przez cząsteczki wilgoci zawarte w parze, w turbinie instaluje się urządzenia oddzielające. Czasami konieczne jest zastosowanie zdalnych separatorów i pośrednich przegrzewaczy pary. Ze względu na fakt, że chłodziwo i zawarte w nim zanieczyszczenia ulegają aktywacji podczas przechodzenia przez rdzeń reaktora, rozwiązanie konstrukcyjne wyposażenia turbinowni i układu chłodzenia skraplacza turbiny jednoprzewodowych elektrowni jądrowych musi całkowicie eliminować możliwość wycieku chłodziwa . W dwuprzewodowych elektrowniach jądrowych o wysokich parametrach pary takich wymagań nie stawia się urządzeniom turbinowni.

Szczegółowe wymagania dotyczące rozmieszczenia urządzeń elektrowni jądrowej obejmują: minimalną możliwą długość komunikacji związanej z mediami promieniotwórczymi, zwiększoną sztywność fundamentów i konstrukcji nośnych reaktora, niezawodną organizację wentylacji pomieszczeń. NA ryż. przedstawia fragment głównego budynku elektrowni jądrowej w Biełojarsku z kanałowym reaktorem grafitowo-wodnym. W hali reaktora znajduje się reaktor z ochroną biologiczną, zapasowe pręty paliwowe i aparatura sterownicza. Elektrownia jądrowa jest skonfigurowana zgodnie z zasadą bloku reaktora i turbiny. W turbinowni znajdują się turbogeneratory i systemy ich obsługi. Pomiędzy maszynownią a pomieszczeniami reaktora znajdują się urządzenia pomocnicze i systemy sterowania elektrownią.

Sprawność elektrowni jądrowej określa się na podstawie jej głównych wskaźników technicznych: mocy jednostkowej reaktora, sprawności, energochłonności rdzenia, spalania paliwa jądrowego, stopnia wykorzystania mocy zainstalowanej elektrowni jądrowej w skali roku. Wraz ze wzrostem mocy elektrowni jądrowej pojawiają się w niej określone inwestycje kapitałowe (koszt zainstalowanej kW) spadają bardziej gwałtownie niż w przypadku elektrowni cieplnych. To jest główny powód chęci budowy dużych elektrowni jądrowych z dużymi blokami energetycznymi. Charakterystyczną cechą ekonomiki elektrowni jądrowych jest to, że udział składnika paliwowego w kosztach wytworzonej energii elektrycznej wynosi 30-40% (w elektrowniach cieplnych 60-70%). Dlatego duże elektrownie jądrowe występują najczęściej na obszarach uprzemysłowionych o ograniczonych dostawach paliwa konwencjonalnego, a elektrownie jądrowe o małej mocy znajdują się w trudno dostępnych lub odległych obszarach, na przykład elektrownie jądrowe na wsi. Bilibino (Jakucka Autonomiczna Socjalistyczna Republika Radziecka) z zasilaniem elektrycznym standardowej jednostki 12 MW Część mocy cieplnej reaktora tej elektrowni jądrowej (29 MW) jest wydawane na zaopatrzenie w ciepło. Oprócz wytwarzania energii elektrycznej elektrownie jądrowe służą również do odsalania wody morskiej. Zatem elektrownia jądrowa Szewczenki (Kazachska SRR) o mocy elektrycznej 150 MW przeznaczony do odsalania (metodą destylacyjną) dziennie do 150 tys T woda z Morza Kaspijskiego.

W większości krajów uprzemysłowionych (ZSRR, USA, Anglia, Francja, Kanada, Niemcy, Japonia, NRD i in.) według prognoz moc istniejących i budowanych elektrowni jądrowych zostanie zwiększona do kilkudziesięciu do 1980 roku Gvt. Według Międzynarodowej Agencji Atomowej ONZ, opublikowanej w 1967 r., do roku 1980 moc zainstalowana wszystkich elektrowni jądrowych na świecie osiągnie 300. Gvt.

Związek Radziecki realizuje szeroko zakrojony program uruchamiania dużych bloków energetycznych (do 1000 tys MW) z termicznymi reaktorami neutronowymi. W latach 1948-49 rozpoczęto prace nad reaktorami na prędkie neutrony dla przemysłowych elektrowni jądrowych. Cechy fizyczne takich reaktorów umożliwiają rozszerzoną reprodukcję paliwa jądrowego (współczynnik reprodukcji od 1,3 do 1,7), co pozwala na wykorzystanie nie tylko 235 U, ale także surowców 238 U i 232 tys. Ponadto reaktory na neutrony szybkie nie zawierają moderatora, są stosunkowo małe i mają duży ładunek. To wyjaśnia chęć intensywnego rozwoju szybkich reaktorów w ZSRR. Do badań nad reaktorami prędkimi budowano sukcesywnie reaktory eksperymentalne i pilotażowe BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5 i BFS. Zdobyte doświadczenia doprowadziły do ​​przejścia od badań nad elektrowniami modelowymi do projektowania i budowy przemysłowych elektrowni jądrowych na neutronach szybkich (BN-350) w Szewczence i (BN-600) w elektrowni jądrowej Biełojarsk. Trwają badania nad reaktorami dla potężnych elektrowni jądrowych, np. w Melekess zbudowano reaktor pilotażowy BOR-60.

Duże elektrownie jądrowe budowane są także w wielu krajach rozwijających się (Indie, Pakistan itp.).

Na III Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej w sprawie Pokojowego Wykorzystania Energii Atomowej (1964, Genewa) zauważono, że powszechny rozwój energii jądrowej stał się kluczowym problemem dla większości krajów. VII Światowa Konferencja Energetyczna (WIREC-VII), która odbyła się w Moskwie w sierpniu 1968 roku, potwierdziła aktualność problemów wyboru kierunku rozwoju energetyki jądrowej w kolejnym etapie (warunkowo 1980-2000), kiedy elektrownie jądrowe staną się jeden z głównych producentów energii elektrycznej.

Oświetlony.: Niektóre zagadnienia energetyki jądrowej. sob. Sztuka, wyd. M. A. Styrikovich, M., 1959; Kanaev A.A., Atomowy elektrownie, L., 1961; Kalafati D.D., Cykle termodynamiczne elektrowni jądrowych, M.-L., 1963; 10 lat pierwszej na świecie elektrowni jądrowej ZSRR. [sobota Art.], M., 1964; Radziecka nauka i technologia atomowa. [Zbiór], M., 1967; Petrosyants A. M., Energia jądrowa naszych czasów, M., 1968.

S. P. Kuzniecow.

Wielka encyklopedia radziecka. - M .: Encyklopedia radziecka. 1969-1978 .

Synonimy:

Zobacz, co „elektrownia jądrowa” znajduje się w innych słownikach:

Elektrownia, w której energia atomowa (jądrowa) zamieniana jest na energię elektryczną. Generatorem energii w elektrowni jądrowej jest reaktor jądrowy. Synonimy: Elektrownia jądrowa Zobacz także: Elektrownie jądrowe Elektrownie Reaktory jądrowe Słownik finansowy... ... Słownik finansowy

- Elektrownia (NPP), w której energia jądrowa (jądrowa) jest przetwarzana na energię elektryczną. W elektrowni jądrowej ciepło uwalniane w reaktorze jądrowym wykorzystywane jest do wytwarzania pary wodnej, która obraca generator turbinowy. Pierwszą elektrownią jądrową na świecie o mocy 5 MW została... ... Wielki słownik encyklopedyczny