Атомные электростанции

Атомные электростанции (АЭС рис 2.4) это по существу тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций.

Атомная энергия – наиболее эффективная форма выработки электроэнергии в наши дни. Ядерное топливо, запасы которого достаточно велики, обладает очень высокой теплотворной способностью (1 кг U235 заменяет 2900 т угля).

Один из основных элементов АЭС реактор. Ядерный реактор – что-то вроде печи для урана. Внутри него происходит цепная реакция, которая продолжается до тех пор, пока атом урана не распадется. Энергия, высвободившаяся во время реакции в ядерном реакторе, используется для кипячения воды, которая течет в трубах. Кипяченая вода закачивается в теплообменник, который передает тепло реактору с пресной водой.

Пресная вода превращается в пар. Пар приводит в действие турбину и запускает генератор. Водяной пар сгущается и накапливается в огромных колоннах возле электрических станций, а затем используется повторно.

Рис. 2.4. Атомная электростанция

В Российской Федерации, как и во многих странах мира, используют в основном ядерные реакции расщепления урана U235 под действием тепловых нейтронов. Для их осуществления в реакторе, кроме топлива (U235), должен быть замедлитель нейтронов и, естественно, теплоноситель, отводящий тепло из реактора. В реакторах типа ВВЭР (водородноводяной энергетический) в качестве замедлителя и теплоносителя используется обычная вода под давлением (рис.2.5).

Первый контур включает в себя реактор 1, парогенератор 3, циркуляционный насос первого контура 7 и компенсатор давления 2. Циркуляционный насос создает циркуляцию воды в первом контуре. Вода нагревается в активной зоне и передает тепло для нагрева и испарения воды второго контура в парогенераторе.

Рабочее давление в первом контуре составляет 160 атмосфер и поддерживается компенсатором давления за счет нагрева и кипения находящейся в нем воды. Температура воды первого контура на входе в реактор равняется +290 ºС, на выходе равна +330 ºС. В парогенераторе вода второго контура находится под давлением 70 атмосфер. При таком давлении вода кипит при температуре +280 ºС, что и происходит с водой второго контура в парогенераторе. Вода второго контура испаряется, пар с температурой +280 ºС и при давлении 70 атмосфер подается на паровую турбину 4 и вращает турбогенератор. На выходе из турбины пар при давлении 0.05 атмосфер конденсируется в конденсаторе 5 за счет охлаждения наружной водой. Сконденсированная вода циркуляционным насосом 6 второго контура подается опять в парогенератор. Водо-водяные реакторы под давлением являются реакторами на «тепловых» нейтронах.

1 – реактор; 2 – компенсатор давления ; 3 – парогенератор; 4 – паровая турбина;

5 – конденсатор пара; 6 – циркуляционный насос второго контура;

7 – циркуляционный насос первого контура.

Рис. 2.5. Тепловая схема двухконтурной АЭС с водо-водяным реактором

под давлением

В реакторах типа РБМК (реактор большой мощности канальный) в качестве теплоносителя используется вода, а в качестве замедлителя графит. Оба эти реактора нашли широкое применение на АЭС. Атомные электростанции , также как и КЭС, строятся по блочному принципу, как в тепломеханической, так и в электрической части. АЭС выгодно строить блоками большой мощности. Тогда по своим технико-экономическим показателям они не уступают КЭС, а в ряде случае и превосходят их. Перспективными являются АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (БН), которые могут использоваться для получения тепла и электроэнергии, а также и для воспроизводства ядерного горючего.

И всё же есть сдерживающие факторы в строительстве атомных электростанций На это есть две причины. Первая – это стоимость содержания таких станций. Атомная энергия гораздо дороже угольной или нефтяной. Вторая причина – это угроза окружающей среде. Отходы атомных электростанций по-прежнему очень опасны.