Mesajul centralelor nucleare despre fizică. Cum funcționează o centrală nucleară? Schema miezului reactorului

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT

ÎNVĂŢĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR

UNIVERSITATEA DE STAT TYUMEN

INSTITUTUL DE ÎNVĂȚĂMÂNT LA DISTANȚĂ

Test prin disciplina

RPS și studii regionale

Subiectul „Localizarea CENTRALELOR NUCLARE”

Completat de: student la specialitate „Finanțe și credit”

1. Centrale nucleare

Centralele nucleare (CNP) sunt în esență centrale termice care utilizează energie termală reactii nucleare.

Combustibilul nuclear este de obicei folosit sub formă solidă. Este închis într-o carcasă de protecție. Acest tip de elemente de combustibil sunt numite bare de combustibil; ele sunt instalate în canalele de lucru ale miezului reactorului. Energia termică eliberată în timpul reacției de fisiune este îndepărtată din miezul reactorului folosind lichid de răcire, care este pompat sub presiune prin fiecare canal de lucru sau prin întregul miez. Cel mai comun lichid de răcire este apa, care este bine purificată.

Reactoarele răcite cu apă pot funcționa în mod cu apă sau cu abur. În al doilea caz, aburul este produs direct în miezul reactorului.

La fisiunea nucleelor ​​de uraniu sau plutoniu, se produc neutroni rapizi, a căror energie este mare. În uraniul natural sau ușor îmbogățit, unde conținutul de 235 U este scăzut, nu se dezvoltă o reacție în lanț cu neutroni rapizi. Prin urmare, neutronii rapizi sunt încetiniți la neutroni termici (lenti). Substanțe care conțin elemente cu masă atomică scăzută și capacitate scăzută de absorbție pentru neutroni sunt folosite ca moderatori. Moderatorii principali sunt apa, apa grea și grafitul.

În prezent, reactoarele cu neutroni termici sunt cele mai dezvoltate. Astfel de reactoare sunt structural mai simple și mai ușor de controlat în comparație cu reactoarele rapide cu neutroni. Cu toate acestea, o direcție promițătoare este utilizarea reactoarelor cu neutroni rapidi cu reproducere extinsă a combustibilului nuclear - plutoniu; astfel, majoritatea celor 238 U pot fi folosite.

În prezent, în Rusia funcționează 10 centrale nucleare, cu 31 de unități electrice instalate. Puterea lor electrică totală (aproximativ 23.200 MW) este împărțită aproximativ în mod egal între două grupe de reactoare: reactoare apă-apă (VVER-440, VVER-1000) și reactoare cu canal de fierbere apă-grafit (RBMK-1000, EGP-6). Centrala nucleară Beloyarsk operează singurul reactor de putere cu neutroni rapid din lume, BN-600.

Următoarele tipuri principale de reactoare nucleare sunt utilizate la centralele nucleare din Rusia:

RBMK(reactor de mare putere, canal) – reactor de neutroni termici, apă-grafit;

VVER(reactor de putere răcit cu apă) – reactor de neutroni termici, tip vas;

BN– reactor rapid de neutroni cu lichid de răcire cu sodiu metalic.

Făcând o comparație tipuri variate reactoare nucleare, merită să ne oprim asupra celor mai comune două tipuri de aceste dispozitive în țara noastră și în lume: VVER (Water-Water Energy Reactor) și RBMK (High Power Channel Reactor).

Cele mai fundamentale diferențe: VVER - reactor de vas sub presiune (presiunea este menținută de vasul de reactor); RBMK - reactor de canal (presiunea este menținută independent în fiecare canal); în VVER lichidul de răcire și moderator sunt aceeași apă (nu este introdus niciun moderator suplimentar), în RBMK moderatorul este grafit și lichidul de răcire este apă; în VVER, aburul este generat în al doilea corp al generatorului de abur în RBMK, aburul este generat direct în miezul reactorului (reactor de fierbere) și merge direct la turbină - nu există un al doilea circuit. Datorită structurii diferite a zonelor active, parametrii de funcționare ai acestor reactoare sunt de asemenea diferiți.

Pentru siguranța unui reactor, un astfel de parametru precum coeficientul de reactivitate este important - poate fi reprezentat figurativ ca o valoare care arată modul în care modificările unuia sau altui parametru al reactorului vor afecta intensitatea reacției în lanț din acesta. Dacă acest coeficient este pozitiv, atunci odată cu creșterea parametrului prin care este dat coeficientul, reacția în lanț din reactor în absența oricăror alte influențe va crește și, în final, va deveni posibil ca aceasta să devină incontrolabilă și în cascadă. crescând - reactorul va accelera. Când reactorul accelerează, are loc o eliberare intensă de căldură, ducând la topirea emițătorilor de combustibil, curgerea topiturii acestora în partea inferioară a miezului, ceea ce poate duce la distrugerea vasului reactorului și la eliberarea de substanțe radioactive în reactor. mediu inconjurator.

Într-un reactor VVER, când apare abur în miez sau când temperatura lichidului de răcire crește, ducând la o scădere a densității acestuia, numărul de ciocniri de neutroni cu atomii de molecule de lichid de răcire scade, moderarea neutronilor scade, ca urmare din care toate părăsesc nucleul fără a reacţiona cu alţi nuclei. Reactorul se oprește.

În reactorul RBMK, când apa fierbe sau temperatura acesteia crește, ducând la scăderea densității acesteia, efectul său de absorbție a neutronilor dispare (acest reactor are deja un moderator, iar aburul are un coeficient de absorbție a neutronilor mult mai mic decât apa). O reacție în lanț se acumulează în reactor și se accelerează, ceea ce, la rândul său, duce la o creștere suplimentară a temperaturii apei și a fierberii acesteia.

În consecință, dacă apar condiții de funcționare de urgență ale reactorului, însoțite de accelerarea acestuia, reactorul VVER se va bloca, iar reactorul RBMK va continua să accelereze cu o intensitate crescândă, ceea ce poate duce la degajare de căldură foarte intensă, ceea ce va avea ca rezultat o topire a miezul reactorului. Această consecință este foarte periculoasă, deoarece atunci când cochiliile de zirconiu topit intră în contact cu apa, aceasta se descompune în hidrogen și oxigen, formând un gaz exploziv extrem de exploziv, a cărui explozie distruge inevitabil miezul și eliberează combustibil radioactiv și grafit în mediu. Pe această cale s-au dezvoltat evenimentele în timpul accidentului de la Centrala nucleara de la Cernobîl.

Pentru a rezuma, reactorul RBMK necesită mai puțină îmbogățire cu combustibil, are capacități mai bune de producere a materialului fisionabil (plutoniu), are un ciclu de funcționare continuu, dar este mai potențial periculos în funcționare. Gradul acestui pericol depinde de calitatea sistemelor de protecție în caz de urgență și de calificarea personalului de exploatare. În plus, din cauza absenței unui circuit secundar, RBMK are emisii mai mari de radiații în atmosferă în timpul funcționării.

Scheme centrale nucleare. Sistem tehnologic CNE depinde de tipul de reactor, de tipul de lichid de răcire și de moderator, precum și de o serie de alți factori. Circuitul poate fi cu un singur circuit, cu dublu și cu trei circuite. Figura 1 prezintă ca exemplu (1 – reactor; 2 – generator de abur; 3 – turbină; 4 – transformator; 5 – generator; 6 – condensator turbină; 7 – pompă de condens (de alimentare); 8 – pompă de circulație principală

schema dublu circuit a unei centrale nucleare pentru o centrala electrica cu reactor de tip VVER.

Centralele nucleare sunt construite dupa principiul blocului atat in partea termomecanica cat si in cea electrica.

Combustibilul nuclear are o putere calorică foarte mare (1 kg de 235 U înlocuiește 2.900 de tone de cărbune), prin urmare CNE Este eficient în special în zonele sărace în resurse de combustibil, de exemplu în partea europeană a Rusiei.

Centralele nucleare cu reactoare cu neutroni rapizi, care pot fi folosite pentru a genera căldură și electricitate, precum și pentru reproducerea combustibilului nuclear, sunt promițătoare.

Utilizarea energiei nucleare face posibilă extinderea resurselor energetice. Astfel, contribuind la conservarea resurselor de combustibili fosili, reducerea costului energiei electrice, care este deosebit de important pentru zonele îndepărtate de sursele de combustibil, reducerea poluării aerului, ameliorarea transporturilor implicate în transportul combustibilului, contribuind la furnizarea de energie electrică și termică a industriilor care utilizează noi tehnologii (de exemplu, desalinizarea apei de mare utilizate și extinderea resurselor de apă dulce).

1. Badev V.V., Egorov Yu.A., S.V. Kazakov „Protecția mediului în timpul funcționării centralelor nucleare”, Moscova, Energoatomizdat, 1990.

2. Efimova N. Siguranța nucleară: la cine ar trebui să ne uităm pentru protecție? / „Economie și timp”, nr. 11, 20 martie 1999.

3. Israel Y.A. „Problemele analizei globale de mediu și principiile monitorizării integrate” Leningrad, 1988.

4. Nikitin D., Novikov Y. „Mediul și oamenii”, 1986.

5. Olsevici O.Ya., Gudkov A.A. O critică a criticii de mediu. - M.: Mysl, 1990. - 213 p.

6. Energia nucleară și termonucleară a viitorului / Ed. Chuyanova V.A. - M.: Energoatomizdat, 1987. - 192 p.

7. Urmă nucleară / Gubarev V.S., Kamioka I., Lagovsky I.K. si etc.; comp. Malkin G. - M.: Editura, 1992. - 256 p.

Centrale nucleare

Întocmită de un elev din clasa 11A

Școala Gimnazială MBOU Nr 70

Andreeva Anna 2014

Introducere

Istoria creației

Dispozitiv și „celebrități”

1 Principiul de funcționare

2 Clasificare

3 renumite centrale nucleare

1 Avantaje

2 Dezavantaje

3 Există un viitor pentru centralele nucleare?

Bibliografie

Introducere

Despre energie și combustibil

Centrală nucleară (CNE) - o instalație nucleară pentru producerea de energie în moduri și condiții de utilizare specificate, situată pe teritoriul definit de proiect, în care un reactor nuclear (reactoare) și un complex de sisteme, dispozitive, echipamente necesare iar pentru realizarea acestui scop se folosesc structuri cu muncitorii necesari (personal).

Fisiunea unui nucleu atomic poate avea loc spontan sau atunci când o particulă elementară intră în el. Dezintegrarea spontană nu este utilizată în energia nucleară din cauza intensității sale foarte scăzute.

În prezent, izotopii de uraniu - uraniu-235 și uraniu-238, precum și plutoniul-239 - pot fi utilizați ca substanțe fisionabile.

O reacție în lanț are loc într-un reactor nuclear. Nucleele de uraniu sau plutoniu se descompun, în acest caz se formează două sau trei nuclee de elemente din mijlocul tabelului periodic, se eliberează energie și se formează doi sau trei neutroni, care, la rândul lor, pot reacționa cu alți atomi și, provocând fisiunea lor, continuă reacția în lanț. Pentru dezintegrarea oricărui nucleu atomic, o particulă elementară cu o anumită energie trebuie să intre în el (valoarea acestei energii trebuie să se afle într-un anumit interval: o particulă mai lentă sau mai rapidă va fi pur și simplu respinsă din nucleu fără a pătrunde în el). De exemplu, uraniul-238 este fisionabil numai de neutroni rapizi. Când se împarte, se eliberează energie și se produc 2-3 neutroni rapizi. Datorită faptului că acești neutroni rapizi încetinesc în substanța uraniu-238 până la viteze care nu pot provoca fisiunea nucleului uraniu-238, nu poate avea loc o reacție în lanț în uraniu-238.

1. Istoria creației

În a doua jumătate a anilor '40, chiar înainte de finalizarea lucrărilor de creare a primei bombe atomice sovietice (testarea acesteia a avut loc la 29 august 1949), oamenii de știință sovietici au început să dezvolte primele proiecte pentru utilizarea pașnică a energiei atomice, a cărei direcție generală a devenit imediat putere electrică.

În 1948, la propunerea lui I.V. Kurchatov și în conformitate cu instrucțiunile partidului și guvernului, au început primele lucrări privind utilizarea practică a energiei atomice pentru a genera electricitate.

În mai 1950, lângă satul Obninskoye, regiunea Kaluga, au început lucrările la construcția primei centrale nucleare din lume.

Prima centrală nucleară industrială din lume cu o capacitate de 5 MW a fost lansată pe 27 iunie 1954 în URSS, în orașul Obninsk, situat în regiunea Kaluga. În 1958, a fost pusă în funcțiune prima etapă a centralei nucleare din Siberia cu o capacitate de 100 MW, ulterior capacitatea de proiectare completă a fost mărită la 600 MW. În același an, a început construcția centralei nucleare industriale de la Beloyarsk, iar la 26 aprilie 1964, generatorul din prima etapă a furnizat curent consumatorilor. În septembrie 1964 a fost lansată prima unitate CNE Novovoronezh cu o capacitate de 210 MW. A doua unitate cu o capacitate de 365 MW a fost lansată în decembrie 1969. În 1973, a fost lansată Centrala Nucleară Leningrad.

În afara URSS, prima centrală nucleară industrială cu o capacitate de 46 MW a fost pusă în funcțiune în 1956 la Calder Hall (Marea Britanie). Un an mai târziu, a intrat în funcțiune o centrală nucleară de 60 MW din Shippingport (SUA).

În mai 1989, la adunarea fondatoare de la Moscova, a fost anunțată formarea oficială a Asociației Mondiale a Operatorilor Nucleari (WANO), o asociație profesională internațională care reunește organizațiile care operează centrale nucleare din întreaga lume. Asociația și-a stabilit obiective ambițioase de a îmbunătăți siguranța nucleară în întreaga lume prin implementarea programelor sale internaționale.

2. Dispozitiv și „celebrități”

1 Principiul de funcționare

Figura prezintă o diagramă a funcționării unei centrale nucleare cu un reactor de putere cu apă sub presiune cu dublu circuit. Energia eliberată în miezul reactorului este transferată la lichidul de răcire primar (lichidul de răcire este o substanță lichidă sau gazoasă care trece prin volumul miezului). Apoi, lichidul de răcire intră în schimbătorul de căldură (generatorul de abur), unde încălzește apa din circuitul secundar până la fierbere. Aburul rezultat intră în turbinele care rotesc generatoarele electrice. La ieșirea din turbine, aburul intră în condensator, unde este răcit de o cantitate mare de apă care vine din rezervor.

Compensatorul de presiune este o structură destul de complexă și greoaie care servește la egalizarea fluctuațiilor de presiune din circuit în timpul funcționării reactorului care apar din cauza expansiunii termice a lichidului de răcire. Presiunea din primul circuit poate ajunge până la 160 de atmosfere.

Pe lângă apă, topiturile de metal pot fi folosite și ca agent de răcire în diferite reactoare: sodiu, plumb, un aliaj de plumb cu bismut etc. Utilizarea lichidelor de răcire din metal face posibilă simplificarea designului carcasei miezului reactorului ( Spre deosebire de circuitul de apă, presiunea din circuitul de metal lichid nu depășește valoarea atmosferică), scăpați de compensatorul de presiune.

Dacă este imposibil de utilizat cantitate mare apă pentru condensarea aburului, în loc să folosească un rezervor, apa poate fi răcită în turnuri speciale de răcire, care, datorită dimensiunii lor, sunt de obicei partea cea mai vizibilă a unei centrale nucleare.

Astfel, la o centrală nucleară există trei transformări reciproce ale formelor de energie: energia nucleară se transformă în energie termică, energia termică în energie mecanică și energia mecanică în energie electrică.

2 Clasificare

Într-o schemă cu un singur circuit (Fig. 2 a), aburul este generat direct în reactor și intră într-o turbină cu abur, al cărei arbore este conectat la arborele generatorului. Aburul evacuat din turbină este condensat într-un condensator și alimentat înapoi în reactor de către o pompă de alimentare. Astfel, în această schemă, lichidul de răcire este, de asemenea, un fluid de lucru. Avantajul centralelor nucleare cu un singur circuit este simplitatea lor și costul mai mic al echipamentelor în comparație cu centralele nucleare realizate după alte scheme, iar dezavantajul este radioactivitatea lichidului de răcire, care pune în discuție Cerințe suplimentareîn proiectarea și exploatarea turbinelor cu abur ale centralelor nucleare.

Orez. 2 a - un singur circuit; b - dublu circuit; c - trei circuite; 1 - reactor; 2 - turbină cu abur; 3 - generator electric; 4 - condensator; 5 - pompa de alimentare; 6 - pompa de circulatie; 7 - compensator de volum; 8 - generator de abur; 9 - schimbător de căldură intermediar

Într-un circuit termic cu dublu circuit al unei centrale nucleare (Fig. 2 b), circuitele lichidului de răcire și fluidului de lucru sunt separate. Circuitul de lichid de răcire pompat prin reactor și generatorul de abur de către o pompă de circulație se numește primul sau reactor, iar circuitul fluidului de lucru se numește al doilea. Ambele circuite sunt închise, iar schimbul de căldură între lichidul de răcire și fluidul de lucru are loc în generatorul de abur. Turbina, care face parte din circuitul secundar, funcționează în absența activității radiațiilor, ceea ce îi simplifică funcționarea. În reactoarele cu neutroni rapizi, este exclusă utilizarea materialelor care moderează bine neutronii, prin urmare, nu apa este folosită ca agent de răcire, ci sodiul topit, care moderează neutronii într-o măsură foarte mică și, având proprietăți termofizice bune, asigură un transfer eficient de căldură; Dezavantajele sodiului ca agent de răcire sunt interacțiunea chimică crescută cu apa și aburul și activitatea indusă ridicată atunci când este iradiat cu neutroni într-un reactor. Prin urmare, pentru a preveni contactul sodiului radioactiv cu apa sau aburul, se creează un circuit intermediar.

În schemele centralei nucleare cu trei circuite (Fig. 2c), lichidul de răcire radioactiv al circuitului primar (sodiu lichid) este pompat prin reactor și printr-un schimbător de căldură intermediar, în care transferă căldură către lichidul de răcire neradioactiv pompat prin schimbător de căldură cu circuit intermediar - generator de abur. Circuitul fluidului de lucru este similar cu circuitul cu dublu circuit al unei centrale nucleare. Al doilea circuit elimină posibila interacțiune a sodiului radioactiv cu apa atunci când apar scurgeri în pereții de schimb de căldură ai generatorului de abur. Introducerea acestui circuit duce la o creștere suplimentară a costurilor de capital cu 15 - 20%, dar crește fiabilitatea și siguranța stației.

3 renumite centrale nucleare

CNE Balakovo este o centrală nucleară situată la 8 km de orașul Balakovo, regiunea Saratov, pe malul stâng al lacului de acumulare Saratov. Este cea mai mare centrală nucleară din Rusia în ceea ce privește generarea de energie electrică - peste 30 de miliarde de kWh anual, ceea ce asigură un sfert din producția de energie electrică în Privolzhsky District federalși reprezintă o cincime din producția tuturor centralelor nucleare din Rusia. Printre cele mai mari centrale electrice de toate tipurile din lume, se află pe locul 51. Prima unitate de putere a BalNPP a fost inclusă în Sistemul Energetic Unificat al URSS în decembrie 1985, a patra unitate în 1993 a devenit prima care a fost pusă în funcțiune în Rusia după prăbușirea URSS.

CNE Obninsk este o centrală nucleară situată în orașul Obninsk, regiunea Kaluga. Este prima centrală nucleară industrială din lume conectată la o singură rețea energetică. În prezent, CNE Obninsk este dezafectată. Reactorul său a fost oprit pe 29 aprilie 2002, după ce a funcționat cu succes timp de aproape 48 de ani. Oprirea reactorului a fost cauzată de inutilitatea științifică și tehnică a funcționării sale ulterioare. CNE Obninsk este prima centrală nucleară închisă din Rusia.

Centrala nucleară Kashiwazaki-Kariwa, de asemenea cea mai mare centrală nucleară din lume, este situată în prefectura Niigata din Japonia, lângă orașul Kashiwazaki. Anul construcției Kashiwazaki-Kariwa a început în 1977, a fost dat în funcțiune în 1985. Centrala nucleară Kashiwazaki Kariva include în prezent șapte reactoare. Capacitatea totală a celei mai mari centrale nucleare din lume și Japonia, Kashiwazaki-Kariwa, este de 8.212 MW. Această putere, de exemplu, este aproape de două ori mai mare decât întreaga capacitate totală a centralelor nucleare indiene, care ocupă locul șase în lume în ceea ce privește numărul de reactoare.

3. Rezultate

1 Avantaje

Principalul avantaj al centralelor nucleare este independența lor practică față de sursele de combustibil datorită volumului mic de utilizare. Costurile transportului combustibilului nuclear, spre deosebire de combustibilul tradițional, sunt neglijabile. În Rusia, acest lucru este deosebit de important în partea europeană, deoarece livrarea cărbunelui din Siberia este prea scumpă.

Un avantaj uriaș al unei centrale nucleare este curățenia relativă a mediului. La centralele termice, emisiile totale anuale de substanțe nocive, care includ dioxid de sulf, oxizi de azot, oxizi de carbon, hidrocarburi, aldehide și cenușă zburătoare, variază de la aproximativ 13.000 de tone pe an la centralele termice pe gaz și până la 165.000 de tone pe an. an la centralele termice pe cărbune pulverizat. Nu există astfel de emisii la centralele nucleare.

O centrală termică cu o capacitate de 1000 MW consumă 8 milioane de tone de oxigen pe an pentru a oxida combustibilul, în timp ce centralele nucleare nu consumă deloc oxigen. În plus, o stație de cărbune produce o eliberare specifică mai mare de substanțe radioactive.

De asemenea, unele centrale nucleare elimină o parte din căldură pentru nevoile de încălzire și alimentare cu apă caldă a orașelor, ceea ce reduce pierderile neproductive de căldură, există proiecte existente și promițătoare de utilizare a căldurii „extra” în complexe energetice-biologice (pește agricultura, cresterea stridiilor, incalzirea serelor etc.).

Avantajul centralelor nucleare în ceea ce privește costul energiei electrice produse este remarcat mai ales în timpul așa-numitelor crize energetice care au început la începutul anilor '70. Scăderea prețului petrolului reduce automat competitivitatea centralelor nucleare.

3.2 Dezavantaje

Cu toate acestea, în ciuda curățeniei relative a mediului, orice centrală nucleară are un impact asupra mediului în trei direcții:

· emisii gazoase (inclusiv radioactive) în atmosferă;

· emisii de cantitati mari de caldura;

Cel mai mare pericol este posibilitatea unui accident la o centrală nucleară, care are consecințe groaznice. Datorită degajării puternice de căldură, miezul reactorului se poate topi și substanțele radioactive pot pătrunde în mediu. Dacă există apă în reactor, atunci în cazul unui astfel de accident se va descompune în hidrogen și oxigen, ceea ce va duce la o explozie a gazului detonant în reactor și la distrugerea destul de gravă nu numai a reactorului, ci și a întregului unitate de putere cu contaminare radioactivă a zonei.

Pentru a proteja oamenii și atmosfera de emisiile radioactive, la centralele nucleare se iau măsuri speciale:

· îmbunătățirea fiabilității echipamentelor centralelor nucleare,

· duplicarea sistemelor vulnerabile,

· cerințe ridicate pentru calificarea personalului,

· protectie si protectie impotriva influentelor externe.

· înconjurarea centralei nucleare cu o zonă de protecţie sanitară

3 Există un viitor pentru centralele nucleare?

Academicianul Anatoly Alexandrov credea că „energia nucleară la scară largă va fi cel mai mare beneficiu pentru umanitate și va rezolva o serie de probleme stringente”.

Metodele alternative de obținere a energiei din energia mareelor, vântului, soarelui, surselor geotermale etc. sunt în prezent inferioare ca productivitate energiei tradiționale. Aceste tipuri de producție de energie afectează în mod negativ turismul. În plus, atunci când sunt utilizate în grupuri, turbinele eoliene creează vibrații de joasă frecvență, care pot provoca daune animalelor.

În prezent în curs de dezvoltare proiecte internationale reactoare nucleare de nouă generație, de exemplu GT-MGR, care promit să îmbunătățească siguranța și să crească eficiența centralelor nucleare.

Rusia a început construcția primei centrale nucleare plutitoare din lume, care va rezolva problema penuriei de energie în regiunile de coastă îndepărtate ale țării.

SUA și Japonia dezvoltă minicentrale nucleare cu o capacitate de aproximativ 10-20 MW în scopul furnizării de căldură și energie electrică a industriilor individuale, ansambluri rezidentiale, iar în viitor - case individuale. Pe măsură ce capacitatea fabricii scade, scara așteptată a producției crește. Reactoarele de dimensiuni mici (de exemplu, Hyperion NPP) sunt create folosind tehnologii sigure care reduc foarte mult posibilitatea de scurgere nucleară.

O perspectivă și mai interesantă, deși relativ îndepărtată, este utilizarea energiei de fuziune nucleară. Reactoarele termonucleare, conform calculelor, vor consuma mai puțin combustibil pe unitatea de energie și atât acest combustibil în sine (deuteriu, litiu, heliu-3), cât și produsele sintezei lor nu sunt radioactive și, prin urmare, sigure pentru mediu.

În prezent, cu participarea Rusiei, SUA, Japoniei și Uniunii Europene, se desfășoară construcția reactorului termonuclear experimental internațional ITER în sudul Franței la Cadarache.

reactorul centralei nucleare

Bibliografie

1. V.A. Ivanov „Operarea centralelor nucleare”, manual, 1994;

T.X. Margulova „Centrale nucleare”, manual, ed. a 5-a, 1994.

CENTRALĂ NUCLEARĂ(NPP), o centrală electrică care utilizează căldura eliberată într-un reactor nuclear ca urmare a unei reacții controlate în lanț de fisiune a nucleelor ​​de elemente grele (în principal. $\ce(^(233)U, ^(235)U, ^(239)Pu)$). Căldura generată în miez reactor nuclear, se transmite (direct sau printr-un intermediar lichid de răcire) fluid de lucru (în primul rând abur de apă), care antrenează turbinele cu abur cu turbogeneratoare.

O centrală nucleară este, în principiu, un analog al unei centrale convenționale centrala termica(TPP), în care se folosește un reactor nuclear în locul unui cuptor cu boiler cu abur. Cu toate acestea, în timp ce schemele termodinamice fundamentale ale centralelor nucleare și termice sunt similare, există și diferențe semnificative între ele. Principalele sunt avantajele de mediu și economice ale centralelor nucleare față de centralele termice: centralele nucleare nu necesită oxigen pentru a arde combustibil; practic nu poluează mediul cu dioxid de sulf și alte gaze; combustibilul nuclear are o valoare semnificativ mai mare valoare calorica(când se împarte 1 g izotopi U sau Pu, se eliberează 22.500 kWh, ceea ce echivalează cu energia conținută în 3.000 kg de cărbune), ceea ce îi reduce drastic volumul și costurile de transport și manipulare; Resursele mondiale de energie de combustibil nuclear depășesc semnificativ rezervele naturale de combustibil de hidrocarburi. În plus, utilizarea reactoarelor nucleare (de orice tip) ca sursă de energie necesită modificări ale circuitelor termice adoptate la centralele termice convenționale și introducerea de noi elemente în structura centralelor nucleare, de exemplu. biologic protectie (vezi Siguranța la radiații), sisteme de reîncărcare a combustibilului uzat, bazin de reținere a combustibilului etc. Transferul energiei termice de la un reactor nuclear la turbinele cu abur se realizează prin intermediul unui lichid de răcire care circulă prin conducte sigilate, în combinație cu pompe de circulație, formând așa-numitele. circuitul reactorului sau bucla. Apă obișnuită și grea, vapori de apă, metale lichide, lichide organice, unele gaze (de exemplu, heliu, dioxid de carbon). Circuitele prin care circulă lichidul de răcire sunt întotdeauna închise pentru a evita scurgerea de radioactivitate numărul lor este determinat în principal de tipul de reactor nuclear, precum și de proprietățile fluidului de lucru și al lichidului de răcire.

La centralele nucleare cu un circuit cu un singur circuit (Fig. A) lichidul de răcire este și un fluid de lucru, întregul circuit este radioactiv și deci înconjurat de protecție biologică. Când se utilizează un gaz inert, cum ar fi heliul, ca agent de răcire, care nu este activat în câmpul de neutroni al miezului, ecranarea biologică este necesară doar în jurul reactorului nuclear, deoarece lichidul de răcire nu este radioactiv. Lichidul de răcire - fluidul de lucru, se încălzește în miezul reactorului, apoi intră în turbină, unde energia sa termică este transformată în energie mecanică și apoi în energie electrică într-un generator electric. Cele mai comune sunt centralele nucleare cu un singur circuit cu reactoare nucleare în care lichidul de răcire și moderator de neutroni apa serveste. Fluidul de lucru se formează direct în miez atunci când lichidul de răcire este încălzit până la fierbere. Astfel de reactoare sunt numite reactoare cu apă fierbinte în industria energetică nucleară globală sunt desemnate ca BWR (Reactor cu apă fierbinte). Reactoarele cu apă fierbinte cu un lichid de răcire cu apă și un moderator de grafit - RBMK (reactor cu canal de mare putere) - au devenit larg răspândite în Rusia. Utilizarea reactoarelor răcite cu gaz la temperatură înaltă (cu lichid de răcire cu heliu) - HTGR - la centralele nucleare este considerată promițătoare. Eficiența centralelor nucleare cu un singur circuit care funcționează într-un ciclu închis de turbină cu gaz poate depăși 45–50%.

Cu un circuit cu dublu circuit (Fig. b) lichidul de răcire din circuitul primar încălzit în miez este transferat la generatorul de abur ( schimbător de căldură) energie termică la fluidul de lucru din al doilea circuit, după care este returnată în miez de o pompă de circulație. Lichidul de răcire primar poate fi apă, metal lichid sau gaz, iar fluidul de lucru este apa, care se transformă în vapori de apă într-un generator de abur. Circuitul primar este radioactiv și este înconjurat de ecranare biologică (cu excepția cazurilor în care un gaz inert este utilizat ca lichid de răcire). Al doilea circuit este de obicei sigur la radiații, deoarece fluidul de lucru și lichidul de răcire din primul circuit nu intră în contact. Cele mai răspândite sunt centralele nucleare cu dublu circuit cu reactoare în care apa este principalul agent de răcire și moderator, iar vaporii de apă sunt fluidul de lucru. Acest tip de reactor este denumit VVER - reactor de putere răcit cu apă. reactor (PWR - Power Water Reactor). Eficiența centralelor nucleare cu VVER ajunge la 40%. În ceea ce privește eficiența termodinamică, astfel de centrale nucleare sunt inferioare centralelor nucleare cu un singur circuit cu HTGR dacă temperatura lichidului de răcire a gazului la ieșirea din miez depășește 700 °C.

Circuite termice cu trei circuite (Fig. V) sunt utilizate numai în cazurile în care este necesară eliminarea completă a contactului lichidului de răcire al circuitului primar (radioactiv) cu fluidul de lucru; de exemplu, atunci când miezul este răcit cu sodiu lichid, contactul acestuia cu fluidul de lucru (vaporii de apă) poate duce la un accident major. Sodiul lichid ca agent de răcire este utilizat numai în reactoare nucleare cu neutroni rapidi (FBR - Fast Breeder Reactor). Particularitatea centralelor nucleare cu un reactor cu neutroni rapidi este că, concomitent cu generarea de energie electrică și termică, reproduc izotopi fisionali adecvați utilizării în reactoare nucleare termice (vezi. Reactor reproductor).

Turbinele centralelor nucleare funcționează de obicei cu abur saturat sau ușor supraîncălzit. La utilizarea turbinelor care funcționează cu abur supraîncălzit, aburul saturat este trecut prin miezul reactorului (prin canale speciale) sau printr-un schimbător de căldură special - un supraîncălzitor cu abur care funcționează pe combustibil hidrocarbură - pentru a crește temperatura și presiunea. Eficiența termodinamică a ciclului unei centrale nucleare este mai mare, cu atât sunt mai mari parametrii lichidului de răcire și ai fluidului de lucru, care sunt determinați de capacitățile și proprietățile tehnologice ale materialelor structurale utilizate în circuitele de răcire ale centralei nucleare.

La centralele nucleare, se acordă o mare atenție curățării lichidului de răcire, deoarece impuritățile naturale prezente în acesta, precum și produsele de coroziune care se acumulează în timpul funcționării echipamentelor și conductelor, sunt surse de radioactivitate. Gradul de puritate a lichidului de răcire determină în mare măsură nivelul condițiilor de radiație în incinta centralei nucleare.

Centralele nucleare sunt construite aproape întotdeauna în apropierea consumatorilor de energie, deoarece costurile transportului combustibilului nuclear la centralele nucleare, spre deosebire de combustibilul cu hidrocarburi pentru centralele termice, au un efect redus asupra costului energiei generate (de obicei, combustibilul nuclear din reactoarele de putere este înlocuit). cu unul nou o dată la câțiva ani), iar transmiterea atât a energiei electrice, cât și a energiei termice pe distanțe mari crește semnificativ costul acestora. O centrală nucleară este construită pe partea de aval a celei mai apropiate zone populate o zonă de protecție sanitară și o zonă de observare, unde populația nu are voie să locuiască. Echipamentele de control și măsurare sunt amplasate în zona de observare pentru monitorizarea continuă a mediului.

Centrala nucleară este baza energie nucleara. Scopul lor principal este producerea de energie electrică (centrale nucleare de tip condensare) sau producția combinată de energie electrică și căldură (centrale nucleare combinate de căldură și energie - NCHPP). La ATPP, o parte din aburul evacuat în turbine este evacuat în așa-numitul. schimbătoare de căldură de rețea pentru încălzirea apei care circulă în rețele de încălzire închise. În unele cazuri, energia termică a reactoarelor nucleare poate fi utilizată doar pentru nevoile de termoficare (centrale de alimentare cu căldură nucleară – AST). În acest caz, apa încălzită de la schimbătoarele de căldură ale primului și celui de-al doilea circuit intră în schimbătorul de căldură din rețea, unde transferă căldură în apa din rețea și apoi se întoarce în circuit.

Unul dintre avantajele centralelor nucleare în comparație cu centralele termice convenționale este compatibilitatea lor ridicată cu mediul, care se menține atunci când sunt calificate. funcţionarea reactoarelor nucleare. Barierele de radiație existente pentru centralele nucleare (invelișul de combustibil, vasul reactorului nuclear etc.) previn contaminarea lichidului de răcire cu produse de fisiune radioactive. O carcasă de protecție (reținere) este ridicată peste sala reactorului unei centrale nucleare pentru a împiedica pătrunderea materialelor radioactive în mediu în cazul celui mai grav accident - depresurizarea circuitului primar, topirea miezului. Instruirea personalului CNE presupune instruirea pe simulatoare speciale (simulatoare CNE) pentru a practica acțiuni atât în ​​situații normale, cât și în situații de urgență. La o centrală nucleară există o serie de servicii care asigură funcționarea normală a centralei și siguranța personalului acesteia (de exemplu, monitorizarea radiațiilor, asigurarea cerințelor sanitare și igienice etc.). Pe teritoriul centralei nucleare se creează depozite temporare pentru combustibilul nuclear proaspăt și uzat, pentru deșeurile radioactive lichide și solide generate în timpul funcționării acesteia. Toate acestea duc la faptul că costul unui kilowatt de putere instalat la o centrală nucleară este cu peste 30% mai mare decât costul unui kilowatt la o centrală termică. Cu toate acestea, costul energiei generate la o centrală nucleară furnizată consumatorului este mai mic decât la centralele termice, datorită ponderii foarte mici a componentei combustibil în acest cost. Datorită eficienței ridicate și caracteristicilor de reglare a puterii, centralele nucleare sunt de obicei utilizate în moduri de bază, în timp ce factorul de utilizare a capacității instalate a unei centrale nucleare poate depăși 80%. Pe măsură ce ponderea centralelor nucleare în balanța energetică globală a regiunii crește, acestea pot funcționa și într-un mod flexibil (pentru a acoperi denivelările de sarcină din sistemul energetic local). Capacitatea centralelor nucleare de a funcționa pentru o perioadă lungă de timp fără schimbarea combustibilului le permite să fie utilizate în regiuni îndepărtate. Au fost dezvoltate centrale nucleare ale căror echipamente se bazează pe principiile implementate în centralele nucleare de bord. instalații (vezi Spărgător de gheață cu propulsie nucleară). Astfel de centrale nucleare pot fi amplasate, de exemplu, pe o barjă. Centralele nucleare promițătoare cu HTGR sunt cele care generează energie termică pentru desfășurarea proceselor tehnologice în producția metalurgică, chimică și petrolieră, în timpul gazificării cărbunelui și șisturilor, și în producerea combustibililor cu hidrocarburi sintetice. Durata de funcționare a unei centrale nucleare este de 25-30 de ani. Dezafectarea unei centrale nucleare, dezmembrarea reactorului și refacerea amplasamentului său la starea de „gazon verde” este un eveniment organizatoric și tehnic complex și costisitor, desfășurat conform planurilor elaborate în fiecare caz specific.

Prima centrală nucleară din lume care funcționează cu o capacitate de 5000 kW a fost lansată în Rusia în 1954 la Obninsk. În 1956 a intrat în funcțiune centrala nucleară Calder Hall din Marea Britanie (46 MW), iar în 1957, centrala nucleară Shippingport din SUA (60 MW). În 1974, a fost lansată prima centrală nucleară din lume, Bilibinskaya ( Districtul autonom Chukotka). Construcția în masă a centralelor nucleare mari și economice a început în a doua jumătate. anii 1960 Cu toate acestea, după accidentul (1986) de la centrala nucleară de la Cernobîl, atractivitatea energie nucleara a scăzut considerabil, iar într-un număr de țări care au suficiente resurse tradiționale de combustibil și energie proprii sau acces la acestea, construcția de noi centrale nucleare s-a oprit efectiv (Rusia, SUA, Marea Britanie, Germania). La începutul secolului al XXI-lea, 11.3.2011 în Oceanul Pacific în largul coastei de est a Japoniei, ca urmare a unui cutremur puternic cu o magnitudine de 9,0 până la 9,1 și următorul tsunami(înălțimea valurilor a atins 40,5 m) la centrala nucleară Fukushima1 (satul Okuma, Prefectura Fukushima) cel mai maredezastru tehnologic – accident de radiații nivelul maxim 7 pe scara internațională a evenimentelor nucleare. Impactul tsunami-ului a dezactivat sursele de alimentare externe și generatoarele diesel de rezervă, ceea ce a cauzat inoperabilitatea tuturor sistemelor de răcire normale și de urgență și a dus la o topire a miezului reactorului de la unitățile electrice 1, 2 și 3 în primele zile ale accidentului. În decembrie 2013, centrala nucleară a fost închisă oficial. Începând cu prima jumătate a anului 2016, nivelul ridicat de radiații face imposibilă nu numai munca oamenilor în clădirile reactoarelor, ci și roboților, care, datorită nivel inalt radiațiile eșuează. Este planificat ca îndepărtarea straturilor de sol în spații speciale de depozitare și distrugerea acestuia să dureze 30 de ani.

31 de țări din întreaga lume folosesc centrale nucleare. Valabil pentru 2015 aprox. 440 de reactoare nucleare (unități de putere) cu o capacitate totală de peste 381 mii MW (381 GW). BINE. 70 de reactoare nucleare sunt în construcție. Liderul mondial în ceea ce privește ponderea în producția totală de energie electrică este Franța (locul doi în ceea ce privește capacitatea instalată), în care energia nucleară reprezintă 76,9%.

Cea mai mare centrală nucleară din lume în 2015 (după capacitatea instalată) este Kashiwazaki-Kariwa (Kashiwazaki, Prefectura Niigata, Japonia). Sunt în funcțiune 5 reactoare cu apă fierbinte (BWR) și 2 reactoare avansate cu apă fierbinte (ABWR), cu o capacitate combinată de 8.212 MW (8.212 GW).

Cea mai mare centrală nucleară din Europa este CNE Zaporojie (Energodar, regiunea Zaporojie, Ucraina). Din 1996, funcționează 6 unități de putere cu reactoare de tip VVER-1000 cu o capacitate totală de 6000 MW (6 GW).

Tabelul 1. Cei mai mari consumatori de energie nucleară din lume
Stat	Numărul de unități de alimentare	Putere totală (MW)	Total generat energie electrică (miliard kWh/an)
STATELE UNITE ALE AMERICII	104	101 456	863,63
Franţa	58	63 130	439,74
Japonia	48	42 388	263,83
Rusia	34	24 643	177,39
Coreea de Sud	23	20 717	149,2
China	23	19 907	123,81
Canada	19	13 500	98,59
Ucraina	15	13 107	83,13
Germania	9	12 074	91,78
Marea Britanie	16	9373	57,92

SUA și Japonia dezvoltă minicentrale nucleare cu o capacitate de aproximativ 10–20 MW pentru furnizarea de căldură și electricitate la industrii individuale, complexe rezidențiale și, în viitor, case individuale. Reactoarele de dimensiuni mici sunt create folosind tehnologii sigure care reduc foarte mult posibilitatea de scurgere nucleară.

În Rusia, începând cu 2015, există 10 centrale nucleare care operează 34 de unități de putere cu o capacitate totală de 24.643 MW (24.643 GW), dintre care 18 unități de putere cu reactoare de tip VVER (dintre care 11 unități de putere sunt VVER-1000 și 6 unități de putere sunt VVER-440 cu diverse modificări); 15 unități de putere cu reactoare de canal (11 unități de putere cu reactoare de tip RBMK-1000 și 4 unități de putere cu reactoare de tip EGP-6 - Energy Heterogeneous Loop Reactor cu 6 bucle de circulație a lichidului de răcire, putere electrică 12 MW); 1 unitate de putere cu un reactor de neutroni rapidi răcit cu sodiu BN-600 (1 unitate de putere BN-800 este în proces de punere în funcțiune comercială). Conform Programului țintă federal „Dezvoltarea complexului industriei energetice nucleare din Rusia”, până în 2025, ponderea energiei electrice generate de centralele nucleare din Federația Rusă ar trebui să crească de la 17 la 25% și să se ridice la cca. 30,5 GW. Este planificată construirea a 26 de noi unități de energie, 6 noi centrale nucleare, dintre care două sunt plutitoare (Tabelul 2).

Tabelul 2. Centrale nucleare care funcționează pe teritoriul Federației Ruse
Numele CNE	Numărul de unități de alimentare	Ani de punere în funcțiune a unităților de putere	Capacitatea totală instalată (MW)	Tip reactor
CNE Balakovo (lângă Balakovo)	4	1985, 1987, 1988, 1993	4000	VVER-1000
CNE Kalinin [125 km de Tver pe malul râului Udomlya (regiunea Tver)]	4	1984, 1986, 2004, 2011	4000	VVER-1000
Centrala nucleară Kursk (lângă orașul Kurchatov, pe malul stâng al râului Seim)	4	1976, 1979, 1983, 1985	4000	RBMK-1000
Centrala nucleară Leningrad (lângă Sosnovy Bor)	4 în construcție – 4	1973, 1975, 1979, 1981	4000	RBMK-1000 (prima stație din țară cu reactoare de acest tip)
Centrala nucleară Rostov (situată pe malul lacului de acumulare Tsimlyansk, la 13,5 km de Volgodonsk)	3	2001, 2010, 2015	3100	VVER-1000
Centrala nucleară Smolensk (la 3 km de orașul satelit Desnogorsk)	3	1982, 1985, 1990	3000	RBMK-1000
CNE Novovoronezh (lângă Novovoronezh)	5; (2 – retras), în construcție – 2.	1964 și 1969 (retras), 1971, 1972, 1980	1800	VVER-440; VVER-1000
Centrala nucleară Kola (200 km sud de Murmansk, pe malul lacului Imandra)	4	1973, 1974, 1981, 1984	1760	VVER-440
CNE Beloyarsk (lângă Zarechny)	2	1980, 2015	600 800	BN-600 BN-800
CNE Bilibino	4	1974 (2), 1975, 1976	48	EGP-6

Proiectat centrale nucleare în Federația Rusă

Din 2008, conform noului proiect AES-2006 (un proiect al unei centrale nucleare rusești de noua generație „3+” cu indicatori tehnici și economici îmbunătățiți), Novovoronezh NPP-2 (lângă Novovoronezh NPP), care prevede a fost construită utilizarea reactoarelor VVER-1200. Construcția a 2 unități de putere cu o capacitate totală de 2400 MW este în curs de desfășurare, în viitor este planificată să se construiască încă 2. Pornirea primei unități (unitatea nr. 6) a NPP-2 Novovoronezh a avut loc în 2016. , a doua unitate nr.7 este planificată pentru anul 2018.

CNE Baltic prevede utilizarea unei centrale de reactor VVER-1200 cu o capacitate de 1200 MW; unități de putere – 2. Capacitate totală instalată 2300 MW. Punerea în funcțiune a primei unități este planificată pentru 2020. Agenția Federală pentru Energie Atomică a Rusiei desfășoară un proiect de creare a centralelor nucleare plutitoare de mică putere. CNE Akademik Lomonosov, aflată în construcție, va deveni prima centrală nucleară plutitoare din lume. Stația plutitoare poate fi folosită pentru generarea de energie electrică și termică, precum și pentru desalinizarea apei de mare. Poate produce de la 40 la 240 mii m2 de apă dulce pe zi. Puterea electrică instalată a fiecărui reactor este de 35 MW. Stația este planificată să fie pusă în funcțiune în 2018.

Proiecte internaționale ale Rusiei în domeniul energiei nucleare

23.9.2013 Rusia a transferat centrala nucleară Bushehr (Bushir) Iranului pentru a fi operată , lângă orașul Bushir (stația Bushir); numărul de unități de putere – 3 (1 construit, 2 – în construcție); tip reactor – VVER-1000. CNE Kudankulam, lângă Kudankulam (Tamil Nadu, India); numărul de unități de putere – 4 (1 – în funcțiune, 3 – în construcție); tip reactor – VVER-1000. CNE Akkuyu, lângă Mersin (il Mersin, Türkiye); numărul de unități de putere – 4 (în construcție); tip reactor – VVER-1200; CNE din Belarus (Ostrovets, regiunea Grodno, Belarus); numărul de unități de putere – 2 (în construcție); tip reactor – VVER-1200. CNE „Hanhikivi 1” (Capul Hanhikivi, regiunea Pohjois-Pohjanmaa, Finlanda); numărul de unități de putere – 1 (în construcție); tip reactor – VVER-1200.

Centrală nucleară

Centrala nucleara (CNP)- un set de structuri tehnice concepute pentru a genera energie electrică prin utilizarea energiei eliberate în timpul unei reacții nucleare controlate.

În a doua jumătate a anilor '40, chiar înainte de finalizarea lucrărilor la crearea primei bombe atomice (testarea acesteia, după cum se știe, a avut loc la 29 august 1949), oamenii de știință sovietici au început să dezvolte primele proiecte de utilizare pașnică. de energie atomică, a cărei direcție generală a devenit imediat industria de energie electrică.

În 1948, la propunerea lui I.V. Kurchatov și în conformitate cu instrucțiunile partidului și guvernului, au început primele lucrări privind utilizarea practică a energiei atomice pentru a genera electricitate.

În mai 1950, lângă satul Obninskoye, regiunea Kaluga, au început lucrările la construcția primei centrale nucleare din lume.

Prima centrală nucleară din lume cu o capacitate de 5 MW a fost lansată pe 27 iunie 1954 în URSS, în orașul Obninsk, situat în regiunea Kaluga. În 1958 a fost pusă în funcțiune prima etapă a centralei nucleare din Siberia cu o capacitate de 100 MW (capacitate totală de proiectare 600 MW). În același an, a început construcția centralei nucleare industriale de la Beloyarsk, iar la 26 aprilie 1964, generatorul din prima etapă a furnizat curent consumatorilor. În septembrie 1964, a fost lansată prima unitate a CNE Novovoronezh cu o capacitate de 210 MW. A doua unitate cu o capacitate de 350 MW a fost lansată în decembrie 1969. În 1973, a fost lansată Centrala Nucleară Leningrad.

În afara URSS, prima centrală nucleară industrială cu o capacitate de 46 MW a fost pusă în funcțiune în 1956 în Calder Hall (Marea Britanie) Un an mai târziu, în Shippingport a intrat în funcțiune o centrală nucleară cu o capacitate de 60 MW (). STATELE UNITE ALE AMERICII).

Liderii mondiali în producția de energie electrică nucleară sunt: ​​SUA (788,6 miliarde kWh/an), Franța (426,8 miliarde kWh/an), Japonia (273,8 miliarde kWh/an), Germania (158,4 miliarde kWh/an) și Rusia (154,7 miliarde kWh/an).

La începutul anului 2004, în lume funcționau 441 de reactoare nucleare, iar SA TTEL rusă furnizează combustibil pentru 75 dintre ele.

Cea mai mare centrală nucleară din Europa este Centrala nucleară Zaporojie din apropierea orașului Energodar (regiunea Zaporojie, Ucraina), a cărei construcție a început în 1980 și la jumătatea anului 2008 funcționează 6 reactoare nucleare cu o capacitate totală de 6 GigaWatt.

Cea mai mare centrală nucleară din lume, Kashiwazaki-Kariwa în ceea ce privește capacitatea instalată (din 2008), este situată în orașul japonez Kashiwazaki, prefectura Niigata - există cinci reactoare cu apă fierbinte (BWR) și două reactoare avansate cu apă fierbinte. (ABWR) în funcțiune, cu o capacitate totală de 8.212 GigaWatt.

Clasificare

După tipul de reactor

Centralele nucleare sunt clasificate în funcție de reactoarele instalate pe ele:

Reactoarele cu neutroni termici, care folosesc moderatori speciali pentru a crește probabilitatea de absorbție a neutronilor de către nucleele atomilor de combustibil

Reactoare cu apă ușoară

Reactoare cu apă grea

Reactoare rapide

Reactoare subcritice care utilizează surse externe de neutroni

Reactoare de fuziune

După tipul de energie eliberată

Centralele nucleare pot fi împărțite în:

Centrale nucleare (CNP) concepute pentru a genera numai energie electrică

Centrale nucleare combinate de căldură și energie (CHP), care generează atât energie electrică, cât și energie termică

Cu toate acestea, toate centralele nucleare din Rusia au centrale termice concepute pentru a încălzi apa din rețea.

Principiul de funcționare

Figura prezintă o diagramă a funcționării unei centrale nucleare cu un reactor de putere cu apă sub presiune cu dublu circuit. Energia eliberată în miezul reactorului este transferată la agentul de răcire primar. Apoi, lichidul de răcire intră în schimbătorul de căldură (generatorul de abur), unde încălzește apa din circuitul secundar până la fierbere. Aburul rezultat intră în turbinele care rotesc generatoarele electrice. La ieșirea din turbine, aburul intră în condensator, unde este răcit de o cantitate mare de apă care vine din rezervor.

Compensatorul de presiune este o structură destul de complexă și greoaie care servește la egalizarea fluctuațiilor de presiune din circuit în timpul funcționării reactorului care apar din cauza expansiunii termice a lichidului de răcire. Presiunea din primul circuit poate ajunge până la 160 de atmosfere (VVER-1000).

Pe lângă apă, sodiul topit sau gazul poate fi folosit și ca agent de răcire în diferite reactoare. Utilizarea sodiului face posibilă simplificarea designului carcasei miezului reactorului (spre deosebire de circuitul de apă, presiunea din circuitul de sodiu nu depășește presiunea atmosferică) și de a scăpa de compensatorul de presiune, dar își creează propriile dificultăți asociată cu activitatea chimică crescută a acestui metal.

Numărul total de circuite poate varia pentru diferite reactoare, diagrama din figură este prezentată pentru reactoare de tip VVER (Water-Water Energy Reactor). Reactoarele de tip RBMK (High Power Channel Type Reactor) folosesc un circuit de apă, iar reactoarele BN (Fast Neutron Reactor) utilizează două circuite de sodiu și unul de apă.

Dacă nu este posibilă utilizarea unei cantități mari de apă pentru condensarea aburului, în loc să folosiți un rezervor, apa poate fi răcită în turnuri speciale de răcire, care, datorită dimensiunilor lor, sunt de obicei partea cea mai vizibilă a unei centrale nucleare.

Avantaje și dezavantaje

Avantajele centralelor nucleare:

Fără emisii nocive;

Emisiile de substanțe radioactive sunt de câteva ori mai mici decât energia electrică de cărbune. stații de putere similară (cenusa de la termocentralele pe cărbune conține un procent de uraniu și toriu suficient pentru extracția lor rentabilă);

Volumul mic de combustibil folosit și posibilitatea reutilizarii acestuia după procesare;

Putere mare: 1000-1600 MW per unitate de putere;

Cost redus al energiei, în special al energiei termice.

Dezavantajele centralelor nucleare:

Combustibilul iradiat este periculos și necesită măsuri complexe și costisitoare de reprocesare și depozitare;

Funcționarea cu putere variabilă nu este de dorit pentru reactoarele cu neutroni termici;

Consecințele unui posibil incident sunt extrem de grave, deși probabilitatea acestuia este destul de mică;

Investiții mari de capital, atât specifice, la 1 MW de capacitate instalată pentru unitățile cu o capacitate mai mică de 700-800 MW, cât și generale, necesare construcției stației, infrastructurii acesteia, precum și în cazul unei eventuale lichidări.

Siguranța centralei nucleare

Supravegherea siguranței centralelor nucleare rusești este efectuată de Rostechnadzor.

Securitatea nucleară este reglementată de următoarele documente:

Prevederi generale pentru asigurarea securitatii centralelor nucleare. OPB-88/97 (PNAE G-01-011-97)

Reguli de securitate nucleară a instalațiilor de reactoare ale centralelor nucleare. PBYa RU AS-89 (PNAE G - 1 - 024 - 90)

Securitatea radiațiilor este reglementată de următoarele documente:

Reguli sanitare pentru centralele nucleare. SP AS-99

Reguli de bază pentru asigurarea securității radiațiilor. OSPORB-02

Perspective

În ciuda acestor dezavantaje, energia nucleară pare a fi cea mai promițătoare. Metodele alternative de obținere a energiei din energia mareelor, vântului, soarelui, surselor geotermale etc. se caracterizează în prezent printr-un nivel scăzut de energie produsă și concentrație redusă a acesteia. În plus, aceste tipuri de producție de energie prezintă propriile riscuri pentru mediu și turism (producția „murdară” de celule fotovoltaice, pericolul parcurilor eoliene pentru păsări și modificări ale dinamicii valurilor.

Academicianul Anatoly Alexandrov: „Energia nucleară pe scară largă va fi cel mai mare beneficiu pentru umanitate și va rezolva o serie de probleme stringente”.

În prezent, se dezvoltă proiecte internaționale de reactoare nucleare de nouă generație, de exemplu GT-MGR, care vor îmbunătăți siguranța și vor crește eficiența centralelor nucleare.

Rusia a început construcția primei centrale nucleare plutitoare din lume, care va rezolva problema penuriei de energie în zonele de coastă îndepărtate ale țării.[sursa?]

SUA și Japonia dezvoltă minicentrale nucleare cu o capacitate de aproximativ 10-20 MW în scopul furnizării de căldură și energie electrică a industriilor individuale, ansamblurilor rezidențiale și, în viitor, caselor individuale. Pe măsură ce capacitatea fabricii scade, scara așteptată a producției crește. Reactoarele de dimensiuni mici (a se vedea, de exemplu, Hyperion NPP) sunt create folosind tehnologii sigure care reduc foarte mult posibilitatea de scurgere nucleară.

Producția de hidrogen

Guvernul SUA a adoptat Inițiativa privind hidrogenul atomic. Se lucrează (împreună cu Coreea de Sud) pentru crearea unei noi generații de reactoare nucleare capabile să producă cantități mari de hidrogen. INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) prezice că o unitate a centralei nucleare de următoarea generație va produce hidrogen echivalent cu 750.000 de litri de benzină zilnic.

Sunt finanțate cercetări privind fezabilitatea producerii hidrogenului la centralele nucleare existente.

Energia de fuziune

O perspectivă și mai interesantă, deși relativ îndepărtată, este utilizarea energiei de fuziune nucleară. Reactoarele termonucleare, conform calculelor, vor consuma mai puțin combustibil pe unitatea de energie și atât acest combustibil în sine (deuteriu, litiu, heliu-3), cât și produsele sintezei lor sunt neradioactive și, prin urmare, sigure pentru mediu.

În prezent, cu participarea Rusiei, construcția reactorului termonuclear experimental internațional ITER este în curs de desfășurare în sudul Franței.

Construcția de centrale nucleare

Selectarea site-ului

Una dintre principalele cerințe atunci când se evaluează posibilitatea construirii unei centrale nucleare este asigurarea siguranței funcționării acesteia pentru populația din jur, care este reglementată de standardele de siguranță împotriva radiațiilor. Una dintre măsurile de protecție a mediului - teritoriul și populația de efectele nocive în timpul funcționării unei centrale nucleare este organizarea unei zone de protecție sanitară în jurul acesteia trebuie luată în considerare crearea unei zone de protecție sanitară, definită printr-un cerc, al cărui centru este conducta de ventilație a centralei nucleare. Populației i se interzice locuirea în zona de protecție sanitară. O atenție deosebită trebuie acordată studiului condițiilor vântului în zona construcției centralei nucleare pentru a localiza centrala nucleară în aval de vânt din zonele populate. Pe baza posibilității de scurgere de urgență a lichidelor active, se preferă locurile cu apă subterană adâncă.

Atunci când alegeți un amplasament pentru construcția unei centrale nucleare, alimentarea tehnică cu apă este de mare importanță. Centrala nucleară este un mare utilizator de apă. Consumul de apă al centralelor nucleare este neglijabil, dar consumul de apă este mare, adică apa este returnată în principal la sursa de alimentare cu apă. CNE, precum și toate structurile industriale în construcție, sunt supuse cerințelor de protecție a mediului Atunci când alegeți un amplasament pentru construcția unei centrale nucleare, trebuie să vă ghidați după următoarele cerințe:

terenurile alocate pentru constructia centralelor nucleare sunt improprii sau de putina utilizare productiei agricole;

șantierul este situat în apropierea lacurilor de acumulare și a râurilor, în zone de coastă neinundate de apele de inundații;

solurile șantierului permit construirea de clădiri și structuri fără măsuri suplimentare costisitoare;

nivelul apei subterane este sub adâncimea subsolurilor clădirii și a utilităților subterane și nu sunt necesare costuri suplimentare pentru reducerea apei în timpul construcției unei centrale nucleare;

amplasamentul are o suprafață relativ plană, cu o pantă care asigură drenajul de suprafață, în timp ce lucrările de excavare sunt reduse la minimum.

De regulă, șantierele CNE nu au voie să fie amplasate:

în zonele carstice active;

în zonele cu alunecări de teren severe (masive) și curgeri de noroi;

în zonele cu posibile avalanșe de zăpadă;

în zone mlăștinoase și pline de apă, cu un aflux constant de apă subterană sub presiune,

în zonele cu defecțiuni mari ca urmare a exploatării miniere;

în zonele expuse fenomenelor catastrofale precum tsunami-urile etc.

în zonele în care apar zăcăminte minerale;

Pentru a determina fezabilitatea construirii centralelor nucleare în zonele vizate și a compara opțiunile în funcție de condițiile geologice, topografice și hidrometeorologice, în etapa de selecție a amplasamentului, se efectuează sondaje specifice pentru fiecare opțiune de amplasare a centralei electrice luate în considerare.

Studiile inginerie-geologice se desfășoară în două etape. În prima etapă, materialele sunt colectate din sondaje efectuate anterior în zona luată în considerare și se determină gradul de cunoaștere a șantierului propus. În a doua etapă, dacă este necesar, se efectuează cercetări inginerești-geologice speciale cu sonde de foraj și prelevare de probe de sol, precum și cercetare geologică de recunoaștere a sitului. Pe baza rezultatelor prelucrării de birou a datelor colectate și a cercetărilor suplimentare, ar trebui să se obțină o caracteristică inginerie-geologică a zonei de construcție, care să definească:

relieful și geomorfologia teritoriului;

stratigrafia, grosimea și compoziția litologică a rocii de bază și a sedimentelor cuaternare distribuite în zonă la o adâncime de 50-100 m;

cantitatea, natura, locația și condițiile de distribuție a acviferelor individuale în adâncimea totală;

natura și intensitatea proceselor și fenomenelor fizice și geologice.

Atunci când se efectuează studii inginerești-geologice în etapa de selecție a amplasamentului, se colectează informații cu privire la disponibilitatea materialelor de construcție locale - cariere dezvoltate și depozite de piatră, nisip, pietriș și alte materiale de construcție. În aceeași perioadă se determină și posibilitățile de utilizare a apelor subterane pentru alimentarea cu apă potabilă de proces și menajeră. La proiectarea centralelor nucleare, precum și a altor complexe industriale mari, se realizează planuri de construcție situaționale, diagrame de plan general și planuri generale pentru amplasamentul industrial al centralei nucleare.

Soluții de amenajare a spațiului pentru clădiri

Scopul proiectării centralelor nucleare este de a crea cel mai rațional proiectare. Cerințe de bază pe care trebuie să le îndeplinească clădirile CNE:

comoditate pentru efectuarea procesului tehnologic principal pentru care sunt destinate (fezabilitatea funcțională a clădirii);

fiabilitatea atunci când este expus la mediu, rezistența și durabilitatea (fezabilitatea tehnică a clădirii);

eficiență, dar nu în detrimentul durabilității (fezabilitatea economică).

estetică (fezabilitate arhitecturală și artistică);

Dispunerea centralei nucleare este creată de o echipă de designeri de diferite specialități.

Structuri de constructii ale cladirilor si structurilor

O centrală nucleară include clădiri și structuri pentru diverse scopuri și, în consecință, de diferite modele. Aceasta este o clădire cu mai multe etaje și mai multe trave a clădirii principale cu structuri masive din beton armat care înconjoară circuitul radioactiv; clădiri de sine stătătoare ale sistemelor auxiliare, de exemplu, tratare chimică a apei, generator diesel, stație de azot, realizate de obicei în structuri standard prefabricate din beton armat; canale și tuneluri subterane, cu trecere și fără trecere pentru amplasarea fluxurilor de cabluri și conductelor de comunicații între sisteme; pasaje supraterane care fac legătura între clădirea principală și clădirile și structurile auxiliare, precum și clădirile administrative și sanitare. Cea mai complexă și importantă clădire a unei centrale nucleare este clădirea principală, care este un sistem de structuri format în general din structuri de construcție cu cadru și matrice de compartimente a reactoarelor.

Caracteristicile echipamentelor de inginerie

O caracteristică a centralelor nucleare, ca orice clădire a instalațiilor nucleare, este prezența radiațiilor ionizante în timpul funcționării. Acest factor de diferențiere principal trebuie luat în considerare în timpul proiectării. Principala sursă de radiații la centralele nucleare este un reactor nuclear, în care are loc reacția de fisiune a nucleelor ​​de combustibil. Această reacție este însoțită de toate tipurile cunoscute de radiații.

Ciclul combustibilului nuclear. Energia nucleară este o industrie complexă care include multe procese industriale care formează împreună ciclul combustibilului. Există diferite tipuri de cicluri de combustibil, în funcție de tipul de reactor și de modul în care are loc etapa finală a ciclului.

De obicei, ciclul combustibilului constă din următoarele procese. Minereul de uraniu este extras în mine. Minereul este zdrobit pentru a separa dioxidul de uraniu, iar deșeurile radioactive merg într-o groapă. Oxidul de uraniu rezultat (turta galbenă) este transformat în hexafluorură de uraniu, un compus gazos. Pentru a crește concentrația de uraniu-235, hexafluorura de uraniu este îmbogățită la instalațiile de separare a izotopilor. Uraniul îmbogățit este apoi transformat înapoi în dioxid de uraniu solid, din care se obțin pelete de combustibil. Elementele de combustibil (elementele de combustibil) sunt colectate din peleți, care sunt combinate în ansambluri pentru a fi introduse în miezul unui reactor nuclear al unei centrale nucleare. Combustibilul uzat scos din reactor are un nivel ridicat de radiație și, după răcire pe teritoriul centralei, este trimis la o unitate specială de depozitare. Se prevede, de asemenea, eliminarea deșeurilor de radiații de nivel scăzut acumulate în timpul funcționării și întreținerii centralei. La sfârșitul duratei de viață, reactorul în sine trebuie scos din funcțiune (cu decontaminarea și eliminarea componentelor reactorului). Fiecare etapă a ciclului combustibilului este reglementată pentru a asigura siguranța oamenilor și protecția mediului.

Centrale electrice din Bulgaria Atomic centrale electriceÎn interiorul carcasei, presiunea ajunge la 160... va fi un concurent serios pentru centralele hidroelectrice, puterea și atomic centrale electrice pentru că sunt mai sigure pentru mediu...

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Raport de fizică pe tema:

Nuclear uh centrala electrica

Centrala nucleară (NPP) este o centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este convertită în energie electrică. Generatorul de energie de la o centrală nucleară este reactor atomic. Căldura care este eliberată în reactor ca urmare a unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor ​​unor elemente grele este apoi, la fel ca în centralele termice convenționale (TPP), transformată în energie electrică, spre deosebire de centralele termice care funcționează cu combustibil organic , centralele nucleare funcționează cu combustibil nuclear ( pe baza de 233 U, 235 U, 239 Pu) Când se împarte 1 g izotopi de uraniu sau plutoniu, se eliberează 22.500 kW * h, ceea ce este echivalent cu energia conținută în 2800 kg de standard combustibil.

S-a stabilit că resursele energetice mondiale de combustibil nuclear (uraniu, plutoniu etc.) depășesc semnificativ resursele energetice ale rezervelor naturale de combustibil organic (petrol, cărbune, gaze naturale etc.). Acest lucru deschide perspective largi pentru satisfacerea cererii de combustibil în creștere rapidă. În plus, este necesar să se țină cont de volumul din ce în ce mai mare al consumului de cărbune și petrol în scopuri tehnologice în lume. industria chimica, care devine un concurent serios al centralelor termice. În ciuda descoperirii de noi zăcăminte de combustibil organic și a îmbunătățirii metodelor de producere a acestuia, există o tendință în lume către o creștere relativă a costului acestuia. Acest lucru creează cele mai dificile condiții pentru țările cu rezerve limitate de combustibili fosili. Necesitatea unei dezvoltări rapide este evidentă energie nucleară, regiunea ocupă deja un loc proeminent în balanța energetică a unui număr de țări industriale din întreaga lume.

Prima centrală nucleară pilot din lume cu o capacitate de 5 MW a fost lansată în URSS la 27 iunie 1954 la Obninsk. Înainte de aceasta, energia nucleului atomic era folosită în scopuri militare. Lansarea primei centrale nucleare a marcat deschiderea unei noi direcții în energie, care a primit recunoaștere la Prima Conferință Științifică și Tehnică Internațională privind Utilizările Pașnice a Energiei Atomice (august 1955, Geneva).

reactorul centralei nucleare

În 1958 a fost pusă în funcțiune prima etapă a centralei nucleare din Siberia cu o capacitate de 100 MW (capacitate totală de proiectare 600 MW). În același an, a început construcția centralei nucleare de la Beloyarsk, iar la 26 aprilie 1964, generatorul din prima etapă (unitate de 100 MW) a furnizat curent sistemului energetic Sverdlovsk, a doua unitate de 200 MW a fost pusă în funcțiune în octombrie 1967. Trăsătură distinctivă Beloyarsk NPP - supraîncălzirea aburului (până la obținerea parametrilor necesari) direct într-un reactor nuclear, ceea ce a făcut posibilă utilizarea turbinelor moderne convenționale pe acesta aproape fără modificări.

Schema schematică a unei centrale nucleare cu un reactor nuclear răcit cu apă. Căldura degajată în miezul reactorului este absorbită de apa de răcire (lichidul de răcire) din primul circuit, care este pompată prin reactor de o pompă de circulație. Apa încălzită din reactor intră în schimbătorul de căldură (generatorul de abur) 3, unde se transferă căldura primită în reactor la apa circuitului 2 . Apa celui de-al doilea circuit se evaporă în generatorul de abur, iar aburul rezultat intră în turbina 4.

Cel mai adesea, la centralele nucleare se folosesc 4 tipuri de reactoare cu neutroni termici: 1) reactoare apă-apă cu apă obișnuită ca moderator și lichid de răcire; 2) grafit-apă cu lichid de răcire cu apă și moderator din grafit; 3) apă grea cu lichid de răcire cu apă și apă grea ca moderator 4) gaz de grafit cu lichid de răcire cu gaz și moderator de grafit.

Alegerea tipului de reactor utilizat predominant este determinată în principal de experiența acumulată în reactorul purtător, precum și de disponibilitatea necesarului. echipament industrial, rezerve de materii prime etc. În Rusia, sunt construite în principal reactoare cu apă de grafit și apă sub presiune. La centralele nucleare din SUA, reactoarele cu apă sub presiune sunt cele mai utilizate. Reactoarele cu gaz grafit sunt folosite în Anglia. Industria nucleară din Canada este dominată de centrale nucleare cu reactoare cu apă grea.

În funcție de tipul și starea fizică a lichidului de răcire, se creează unul sau altul ciclu termodinamic al centralei nucleare. Alegerea limitei superioare de temperatură a ciclului termodinamic este determinată de temperatura maximă admisă a învelișurilor elementelor de combustibil (elemente de combustibil) care conțin combustibil nuclear, de temperatura admisă a combustibilului nuclear în sine, precum și de proprietățile lichidului de răcire adoptat. pentru un anumit tip de reactor. La o centrală nucleară. Reactorul termic al căruia este răcit cu apă utilizează de obicei cicluri de abur la temperatură joasă. Reactoarele răcite cu gaz permit utilizarea unor cicluri de vapori de apă relativ mai economice, cu presiune și temperatură inițială crescute. Circuitul termic al centralei nucleare în aceste două cazuri este cu 2 circuite: lichidul de răcire circulă în primul circuit, iar circuitul abur-apă circulă în al 2-lea circuit. Cu reactoare cu apă clocotită sau lichid de răcire cu gaz la temperatură înaltă, este posibilă o centrală nucleară termică cu un singur circuit. În reactoarele cu apă clocotită, apa fierbe în miez, amestecul rezultat de abur-apă este separat, iar aburul saturat este trimis fie direct la turbină, fie este mai întâi returnat în miez pentru supraîncălzire.

În reactoarele cu gaz grafit la temperatură înaltă, este posibil să se utilizeze un ciclu convențional de turbină cu gaz. Reactorul în acest caz acționează ca o cameră de ardere.

În timpul funcționării reactorului, concentrația de izotopi fisionali în combustibilul nuclear scade treptat, iar combustibilul se arde. Prin urmare, în timp, acestea sunt înlocuite cu altele proaspete. Combustibilul nuclear este reîncărcat folosind mecanisme și dispozitive cu telecomandă. Combustibilul uzat este transferat într-un bazin de răcire și apoi trimis pentru reprocesare.

Reactorul și sistemele sale de întreținere includ: reactorul propriu-zis cu protecție biologică, schimbătoare de căldură, pompe sau unități de suflare a gazului care circulă lichidul de răcire; conducte și fitinguri de circulație pentru circuite; dispozitive pentru reincarcarea combustibilului nuclear; sisteme speciale ventilație, răcire de urgență etc.

În funcție de proiectare, reactoarele au trăsături distinctive: în reactoarele cu vase sub presiune, combustibilul și moderatorul sunt amplasate în interiorul carcasei, suportând presiunea completă a lichidului de răcire; în reactoarele cu canal, combustibilul răcit cu un lichid de răcire este instalat în rezervoare speciale. canale de țeavă care străpunge moderatorul, închise într-o carcasă cu pereți subțiri. Astfel de reactoare sunt utilizate în Rusia (centrale nucleare din Siberia, Beloyarsk etc.),

Pentru a proteja personalul centralei nucleare de expunerea la radiații, reactorul este înconjurat de ecranare biologică, principalele materiale pentru care sunt betonul, apa și nisipul serpentin. Echipamentul circuitului reactorului trebuie să fie complet etanșat. Este prevăzut un sistem de monitorizare a locurilor de posibile scurgeri de lichid de răcire se iau măsuri pentru a se asigura că scurgerile și întreruperile din circuit nu conduc la emisii radioactive și contaminarea spațiilor centralei nucleare și a zonei înconjurătoare. Echipamentele circuitului reactorului sunt de obicei instalate în cutii sigilate, care sunt separate de restul incintelor CNE prin protecție biologică și nu sunt menținute în timpul funcționării reactorului Aer radioactiv și o cantitate mică de vapori de lichid de răcire, din cauza prezenței scurgerilor din circuit , sunt scoase special din încăperile nesupravegheate ale CNE. un sistem de ventilație în care, pentru eliminarea posibilității de poluare a aerului, sunt prevăzute filtre de curățare și rezervoare de gaz de reținere. Respectarea regulilor de radioprotecție de către personalul CNE este monitorizată de serviciul de control dozimetric.

În cazul unor accidente în sistemul de răcire a reactorului, pentru a preveni supraîncălzirea și defectarea etanșărilor carcaselor barei de combustibil, se asigură suprimarea rapidă (în câteva secunde) a reacției nucleare; Sistemul de răcire de urgență are surse de alimentare autonome.

Disponibilitatea protecției biologice, sisteme speciale. serviciile de ventilație și răcire de urgență și monitorizare dozimetrică fac posibilă protejarea completă a personalului care operează CNE de efectele nocive ale radiațiilor radioactive.

Echipamentul camerei de turbine a unei centrale nucleare este similar cu echipamentul camerei de turbine a unei centrale termice. O trăsătură distinctivă a majorității centralelor nucleare este utilizarea aburului cu parametri relativ scăzuti, saturati sau ușor supraîncălziți.

În acest caz, pentru a preveni deteriorarea prin eroziune a palelor ultimelor trepte ale turbinei de către particulele de umiditate conținute în abur, în turbină sunt instalate dispozitive de separare. Uneori este necesar să se utilizeze separatoare la distanță și supraîncălzitoare intermediare cu abur. Datorită faptului că lichidul de răcire și impuritățile pe care le conține sunt activate la trecerea prin miezul reactorului, soluția de proiectare a echipamentului camerei turbinelor și a sistemului de răcire a condensatorului turbinei al centralelor nucleare cu un singur circuit trebuie să elimine complet posibilitatea scurgerilor de lichid de răcire. . La centralele nucleare cu dublu circuit cu parametri mari de abur, astfel de cerințe nu sunt impuse echipamentelor camerei turbinelor.

Cerințele specifice pentru amenajarea echipamentelor centralei nucleare includ: lungimea minimă posibilă a comunicațiilor asociate cu mediile radioactive, rigiditatea crescută a fundațiilor și a structurilor portante ale reactorului, organizarea fiabilă a ventilației incintei. prezintă o secțiune a clădirii principale a CNE Beloyarsk cu un reactor canal grafit-apă. Sala reactorului adăpostește un reactor cu protecție biologică, bare de combustibil de rezervă și echipamente de control. Centrala nucleară este configurată după principiul blocului reactor-turbină. Generatoarele cu turbine și sistemele lor de întreținere sunt amplasate în camera turbinelor. Între sala mașinilor II a reactorului sunt amplasate echipamente auxiliare și sisteme de control al instalației.

Eficiența unei centrale nucleare este determinată de principalul ei indicatori tehnici: puterea unitară a reactorului, intensitatea energetică a miezului, arderea combustibilului nuclear, rata de utilizare a capacității instalate a centralei nucleare pe an. Odată cu creșterea capacității centralelor nucleare, investițiile de capital specifice în furnizarea de energie (costul centralelor electrice instalate) scad mai mult decât în ​​cazul centralelor termice. Acesta este motivul principal al dorinței de a construi centrale nucleare mari cu unități mari de putere. Este tipic pentru economia centralelor nucleare ca ponderea componentei combustibilului în costul energiei electrice generate este de 30-40% (la centralele termice 60-70%). Prin urmare, centralele nucleare mari sunt cele mai frecvente în zonele industrializate cu surse limitate de combustibil convențional, iar centralele nucleare mici sunt cele mai frecvente în zonele greu accesibile sau îndepărtate, de exemplu. Centrală nucleară în sat Bilibino (Yakutia) cu o putere electrică de o unitate tipică de 12 MW. O parte din puterea termică a reactorului acestei centrale nucleare (29 MW) este cheltuită pentru furnizarea de căldură. Pe lângă generarea de energie electrică, centralele nucleare sunt folosite și pentru desalinizarea apei de mare. Astfel, CNE Shevchenko din Kazahstan cu o capacitate electrică de 150 MW este proiectată pentru desalinizarea (prin metoda de distilare) pe zi a până la 150.000 de tone de apă din Marea Caspică.

În majoritatea țărilor industrializate (Rusia, SUA, Anglia, Franța, Canada, Germania, Japonia, Germania de Est etc.), capacitatea de funcționare și în construcție a centralelor nucleare până în 1980 a crescut la zeci de GW. Potrivit Agenției Atomice Internaționale a ONU, publicată în 1967, capacitatea instalată a tuturor centralelor nucleare din lume a ajuns la 300 GW până în 1980.

La a 3-a Conferință științifică și tehnică internațională privind utilizările pașnice ale energiei atomice (1964, Geneva), s-a remarcat că dezvoltarea pe scară largă a energiei nucleare a devenit o problemă cheie pentru majoritatea țărilor. A 7-a Conferință Mondială a Energiei (MIREK-UP), desfășurată la Moscova în august 1968, a confirmat relevanța problemelor de alegere a direcției de dezvoltare a energiei nucleare în etapa următoare (condițional 1980-2000), când centrala nucleară va deveni unul dintre axe. producători de energie electrică.

De-a lungul anilor care au trecut de la punerea în funcțiune a primei centrale nucleare, au fost create mai multe proiecte de reactoare nucleare, pe baza cărora a început dezvoltarea pe scară largă a energiei nucleare în țara noastră.

Personalul a 9 centrale nucleare rusești este de 40,6 mii de oameni sau 4% din totalul populației angajate în sectorul energetic. 11,8% sau 119,6 miliarde kWh. Toată electricitatea produsă în Rusia este generată de centrale nucleare. Numai la centralele nucleare a continuat creșterea producției de energie electrică: în 2000 a produs 118% din volumul din 1999.

Centralele nucleare, care sunt cele mai multe aspect modern centralele electrice au o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de centrale electrice: când conditii normale funcționare, nu poluează deloc mediul înconjurător, nu necesită conexiune la o sursă de materii prime și, în consecință, pot fi amplasate aproape oriunde, noile unități de putere au o putere practic egală cu puterea unei centrale hidroelectrice medii, cu toate acestea, factorul de utilizare a capacității instalate la centralele nucleare (80%) depășește semnificativ această cifră pentru centralele hidroelectrice sau TPP. Economia și eficiența centralelor nucleare pot fi evidențiate prin faptul că din 1 kg de uraniu se poate obține aceeași cantitate de căldură ca și prin arderea a aproximativ 3000 de tone de cărbune.

CNE-urile nu prezintă practic dezavantaje semnificative în condiții normale de funcționare. Cu toate acestea, nu se poate să nu sesizeze pericolul centralelor nucleare în eventuale circumstanțe de forță majoră: cutremure, uragane etc. - aici modelele vechi de unități de putere prezintă un potențial pericol de contaminare prin radiații a teritoriilor din cauza supraîncălzirii necontrolate a reactorului.

Literatură

1. Balanchevadze V.I., Baranovsky A.I. etc.; Ed. A. F. Dyakova. Energie azi și mâine. - M.: Energoatomizdat, 1990. - 344 p.

2. Mai mult decât suficient. O viziune optimistă asupra viitorului energiei mondiale / Ed. R. Clark: Trans. din engleza - M.: Energoatomizdat, 1994. - 215 p.

3. Surse de energie. Fapte, probleme, soluții. - M.: Știință și tehnologie, 1997. - 110 p.

4. Kirillin V. A. Energie. Probleme principale: În întrebări și răspunsuri. - M.: Cunoașterea, 1997. - 128 p.

5. Energie mondială: prognoză de dezvoltare până în 2020 / Trad. din engleza editat de Yu. N. Starshikova. - M.: Energie, 1990. - 256 p.

6. Surse de energie netradiționale. - M.: Cunoașterea, 1982. - 120 p.

7. Podgorny A. N. Energia hidrogenului. - M.: Nauka, 1988.- 96 p.

8. Resursele energetice ale lumii / Ed. P.S. Neporozhniy, V.I. Popkova. - M.: Energoatomizdat, 1995. - 232 p.

9. Yudasin L. S. Energia: probleme și speranțe. - M.: Educaţie, 1990. - 207 p.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Proiectarea unei centrale nucleare (NPP), în care energia atomică este convertită în energie electrică. Caracteristici ale conversiei căldurii în energie electrică care este eliberată în reactor ca urmare a unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor ​​unor elemente grele.

prezentare, adaugat 17.02.2013


Centrala hidraulica (HPP) ca un complex de structuri si echipamente prin care energia curgerii apei este transformata in energie electrica. Caracteristicile unei centrale termice (TPP). Caracteristicile funcționării unei centrale nucleare (CNE).

test, adaugat 11.10.2009


Principiul de funcționare al unei centrale nucleare, avantajele și dezavantajele acesteia. Clasificare după tipul de reactor, după tipul de energie furnizată. Producerea de energie electrică la o centrală nucleară cu un reactor de putere cu dublu circuit răcit cu apă. Cele mai mari centrale nucleare din Federația Rusă.

prezentare, adaugat 22.11.2011


Descrierea activității centralei nucleare Zaporozhye. Principiul de funcționare al reactoarelor de putere. Tehnologia de producere a energiei electrice. Subsisteme de control: intra-reactor și flux de neutroni. Definirea obiectelor informaţiei de măsurare analizate.

rezumat, adăugat 05.06.2014


Energie Atomică. Putere Conversie energie. Tipurile și sursele sale. Istoria dezvoltării energiei nucleare. Securitatea radiologică a centralelor nucleare cu anumite tipuri de reactoare. Modernizarea și extinderea duratei de viață a centralelor nucleare.

rezumat, adăugat 24.06.2008


Schema de funcționare a centralelor nucleare. Tipuri și modele de reactoare. Problema eliminării deșeurilor nucleare. Principiul de funcționare al unei instalații termonucleare. Istoricul creării și dezvoltării proiectului de construcție a primei centrale electrice oceanice, perspective de aplicare.

rezumat, adăugat 22.01.2011


Energia nucleară în Japonia. Cauzele și consecințele dezastrului de la centrala nucleară Fukushima-1. Revizuirea avariei reactorului. Scurgeri de radiații, măsuri de evacuare. Măsuri de reducere a riscului de mediu după accidentul de la centrala nucleară Fukushima-1.

rezumat, adăugat 15.12.2015


Introducere în funcționarea centralei nucleare Beloyarsk - o stație cu unități de putere de diferite tipuri. Necesitatea de a extinde baza de combustibil a energiei nucleare și de a minimiza deșeurile radioactive prin organizarea unui ciclu închis al combustibilului nuclear.

prezentare, adaugat 29.09.2013


Scopul unităților de ventilație și conductelor de aer ale centralelor nucleare. Bazele proiectării și diagrama aproximativă a ventilației tehnologice speciale a compartimentului reactorului. Asigurarea temperaturilor acceptabile ale aerului în spațiile de producție.

lucrare curs, adăugată 25.01.2013


Caracteristicile centralelor nucleare din Rusia, locația lor, puterea totală a unităților. Diagrama de funcționare a CNE. Elementul principal al reactorului. Factori de frunte care asigură un grad ridicat de siguranță a centralelor nucleare rusești. Descrierea opririi reacției în lanț.