Ядерная энергетика

Физика
Элементы квантовой механики
Молекулярные спектры
Полупроводники
Ядерная физика конспект
Решение задач по ядерной физике
Физика атомного ядра и частиц
Примеры решения задач
Оптическая физика
Физика элементарных частиц
Законы радиоактивного распада
Задачи по теме Законы радиоактивного распада
Взаимодействие нейтронов с ядрами
Задачи на ядерные реакции
Деление и синтез ядер
Кинематика примеры задач
Электротехника
Общий курс
Теоретические основы электротехники
Расчет электрической цепи
Трехфазные цепи
Электрические машины и трансформаторы
Электрические двигатели и генераторы
Математика
Кратные интегралы
Векторный анализ
Аналитическая геометрия
Курс лекций математического анализа
ТФКП
Атомная энергетика
АЭС России
Развитие энергетики России
Курсовые по энергетике
Ядерные реакторы
РБМК
ВВЭР
Атомные реакторы на быстрых нейтронах
Физика ядерного реактора
Аварийные ситуации на АЭС
Повышение безопасности АЭС
Проблема снижения выбрасов АЭС
Системы контроля на атомной станции
Экологическая политика
Атомные батареи
Ядерные двигатели
Авария на ЧАЭС
Термоядерный синтез
Термоядерный реактор
Тепловая энергетика
Паровой котел
Тепловые станции
Системы теплоснабжения
Экологические проблемы в теплоэнергетике
Экологический аспект
Электрофильтры
Регенеративные методы
Математическое моделирование экологических систем
Ядерное оружие
Полигон Новая земля
История создания
Информатика
Архитектура ЭВМ
Операционная система
Вычислительные комплексы
Начертательная геометрия
Курс лекций
Практикум по решению задач
Геометрическое черчение
Инженерная графика
Каталог графических примеров

 

Особенности ядерных реакторов

Ядерным реакторам, независимо от их типа, присущи следующие специфические особенности. Ядерное топливо – источник энергии в реакторе – отличается высокой энергоемкостью (при полном делении 1кг 235U высвобождается энергия, равная 8×1013 Дж, а при сгорании 1кг органического топлива выделяется энергия порядка (3…5)×107 Дж, в зависимости от вида топлива). В этом заключается основное преимущество ядерного топлива. В таблице 7.2 представлены годовые потребности в топливе электростанций одинаковой электрической мощности разных типов.

Способ «сжигания» ядерного топлива в реакторе отличается от способа сжигания органического топлива, необходимое количество которого постоянно подается в зоны горения, соединяясь с окислителем при определенной температуре, оно сгорает. Несгоревшие остатки, примеси и продукты сгорания (дымовые газы) удаляются в окружающее пространство. При этом, некоторая часть выделившейся тепловой энергии теряется безвозвратно с продуктами сгорания, загрязняющими окружающую среду.

В ядерный реактор порциями загружается топливо, которое после «выгорания» вместе с накопившимися продуктами деления и другими, нетопливными материалами, входящими в состав ТВЕЛов, полностью или частично выгружается из реактора. Время, в течение которого ядерное топливо находится в реакторе, может составлять несколько лет.

Для работы ядерного реактора не требуется окислитель, то есть не используется кислород атмосферы, и продукты сгорания не загрязняют окружающую среду. Это особенно важно при использовании ядерных реакторов в качестве двигателей подводных судов и космических объектов.

Таблица 7.2 – Годовые потребности электростанций мощностью
1000 МВт (эл) в топливе

Характеристика

На угле

На нефти

На ядерном
топливе

Количество топлива

2,2×106 т

1,5×106 т

150 т природного урана

Хранение
топлива

40 га

(4000´100 м)

25 га (50 резервуаров по 3000 м3)

50 м3 (66 контейне­ров по 3 т каждый)

Стоимость
топлива (во фр. франках)

450 млн.

600 млн.

6 млн.

Транспорт

22 насыпных сухогруза по 10000 т – по одному каждые 16 суток

1500 барж по
1000 т (4 баржи ежедневно)

2 железнодорожных вагона или 7 грузовых автомобилей

Ядерные реакторы характеризуются очень высокой теплонапряженностью активной зоны. Тепловые потоки на теплоотдающих поверхностях в реакторах составляют 106 Вт/м2, а объемное тепловыделение в топливе – 109Вт/м3. Значения аналогичных характеристик в любых других источниках теплоты на несколько порядков меньше. Тепловыделение в реакторе неравномерно по объему активной зоны. Это требует принятия определенных мер для обеспечения соответствия между тепловыделением и теплообъемом.

Особенностью теплофизики ядерных реакторов является наличие тепловыделения не только в ядерном топливе, но и в конструкционных материалах. Доля этой теплоты в общем тепловыделении составляет несколько процентов (~6%), что требует организации специального отвода теплоты от конструкционных материалов.

После остановки ядерного реактора (прекращения процесса деления) в отличие от источников теплоты на органическом топливе в активной зоне продолжает генерироваться тепловая энергия. Эта остаточная энергия выделяется вследствие радиационных процессов, в результате которых образовавшиеся при делении нестабильные радиоактивные осколки превращаются в стабильные продукты деления. Отвод остаточного тепловыделения в течение длительного времени обеспечивается либо штатной системой циркуляции теплоносителя, либо с помощью специальной системы отвода теплоты.

Протекающие в реакторе процессы сопровождаются излучением, оказывающим определенное воздействие на материалы, из которых изготовлены узлы реактора, и на обслуживающий персонал. В результате материалы изменяют свои прочностные и другие характеристики. Важную проблему представляет организация хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива и его переработка.

К конструкции реактора предъявляются чрезвычайно высокие требования для обеспечения надежности и безопасности его работы, а также расхолаживания в аварийных ситуациях.

На главную