Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Физика ядерного реактора Авария на ЧАЭС Повышение безопасности АЭС Системы контроля на атомной станции Авария на ЧАЭС

Атомные электростанции

Атомные электростанции по принципу своей работы также можно отнести к ТЭС, с тем лишь отличием, что в качестве топлива используется радиоактивное топливо (обогащенный уран). АЭС проектируются и сооружаются с реакторами различного типа на тепловых и быстрых нейтронах по одноконтурной, двухконтурной или трехконтурной схеме. АЭС могут производить как электрическую, так и тепловую энергию.

Упрощенная схема двухконтурной АЭС.

Процесс полураспада радиоактивного топлива сопровождается выделением большого количества тепловой энергии, которая и используется для получения перегретого пара. Для обеспечения радиационной изоляции используются раздельные контуры теплоносителей. Теплоноситель, соприкасающийся с радиоактивным топливом, в первом контуре не вступает в непосредственный контакт с водой циркулирующей во втором контуре. Передача теплоты происходит в теплообменных аппаратах.

Оборудование второго контура включает турбину Тб и конденсатор К и является аналогичным основному оборудованию ТЭС. Первый радиоактивный контур содержит реактор Р, парогенератор ПГ и питательный насос ПН. В качестве расщепляющего материала на АЭС обычно используют уран 235U в виде концентрата закиси-окиси урана U3О8. Поглощая один нейтрон, уран 235U делится на две части с выделением энергии. При расщеплении 1 кг урана 235U выделяется энергия эквивалентная энергии, выделяющейся при сгорании примерно 2900 тонн угля.

Особенности АЭС:

1. Могут сооружаться в любом географическом месте, в том числе и труднодоступном.

2. Требуют малого количества топлива.

3. Слабо загрязняют атмосферу.

 

Газотурбинные электростанции

В основе газотурбинной электростанции лежит газотурбинная установка (ГТУ), по принципу работы схожая с авиационным газотурбинным двигателем. Рабочим телом ГТУ являются продукты сгорания топлива.

Упрощенная схема газотурбинной установки.

Процесс осуществляется следующим образом: воздух нагнетается из окружающей среды с помощью компрессора в камеру сгорания. Туда же подается топливо. В камере сгорания происходит воспламенение и горение топлива. То есть химическая энергия горения преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания. Температура продуктов сгорания составляет 800 °С. Далее продукты сгорания с высоким давлением и температурой поступают в турбину, где, расширяясь и охлаждаясь, отдают энергию колесу турбины, приводя его во вращение. Часть механической энергии вращения колеса турбины затрачивается на привод воздушного компрессора и топливного насоса, но основная передается генератору для преобразования в электрическую. Пусковой двигатель М необходим для начального разгона и запуска газотурбинной установки.

Коэффициент полезного действия газотурбинных установок с агрегатами 25-100 МВт составляет 29-34%. Они используются в энергосистемах в качестве резервных автономных источников энергии, а также в качестве источников для покрытия пиковой части графиков нагрузки. Так как отработанный газ из турбины имеет высокую температуру, то его обычно используют для целей теплофикации.

Концепция глубокоэшелонированной защиты подразумевает использование четырех последовательных барьеров, предотвращающих распространение радиоактивных материалов (топливная матрица, топливная оболочка, граница первого контура и защитная оболочка). Эти барьеры в свою очередь защищены тремя уровнями проектных мер: предотвращение аномальной эксплуатации и отказов (уровень 1), контролирование аномальной эксплуатации и обнаружение неисправностей (уровень 2) и контролирование проектных аварий (уровень 3). Если первые три уровня не смогли обеспечить структурную целостность активной зоны, предпринимаются дополнительные действия на уровне 4, задачей которого является удержание вероятности аварии с серьезным повреждением активной зоны и величины радиоактивных выбросов, сопровождающих тяжелую аварию, на минимальном достижимом уровне. И, наконец, уровень 5 включает меры аварийного реагирования за пределами площадки АЭС.
Управление авариями на АЭС является одним из основных элементов концепции эффективной глубокоэшелонированной защиты. В соответствии с этой концепцией каждый уровень проекта должен быть защищен отдельно, независимо от остальных уровней. Соответственно, должны быть разработаны эксплуатационные процедуры и инструкции для реакции на возмущения, вносимые в систему на каждом из уровней глубокоэшелонированной защиты.


На главную