centralele electrice nucleare și pericolul acestora

centralele electrice nucleare și pericolul acestora

Acest raport va evidenția principalele probleme de proiectare și de funcționare și centralelor electrice și reactoare nucleare. comparative caracteristicile diferitelor tipuri de reactoare nucleare. a explicat motivele pentru care pericolul lor.

Unitate de putere totală

Toate dispozitivele pentru transformarea diferitelor forme de energie într-o instalație de energie electrică pot fi împărțite în următoarele tipuri.

Termică ∙ putere converti diferite forme de energie în energia mediului încălzit de căldură (în principal apă), care transferă energia turbinei. generează un curent electric. Pentru acest tip de gaz includ un unghi. centrale nucleare. precum și lucrează la petrol și derivații săi, precum și anumite tipuri de centrale electrice solare.

∙ hidroelectrică transforma energia de mișcare a apei în transferul electric direct la turbina. Acestea includ energie hidroelectrică și mareelor.

∙ Putere. produc în mod direct de energie electrică - solară. lucru pe celule solare și turbinele eoliene.

Diagrama schematică a centralei termice prezentat în Fig .1. Mai sus în minte. că construcția ei pot fi furnizate la o parte din lichidul de răcire a reactorului încălzit nu poate merge direct la turbina. și cedarea de căldură la circuitul agentului de răcire al următorului schimbător de căldură. care este apoi post-turbina sau își transferă energia la bucla următoare. De asemenea, orice electro

cu condiția ca sistemul de răcire a lichidului de răcire uzat. că

temperatura lichidului de răcire la valorile pentru a re-ciclu necesare în vecinătatea centralei are o locație. otrabot de căldură

lichid de răcire este folosită pentru încălzirea apei în sistemul de încălzire sau g apă. și dacă nu. căldura excesul de lichid de răcire uzat este evacuat în atmosferă în turnuri de răcire (care poate fi văzut în figura acoperire. dintr-o țeavă larg sunt conice). turnuri de răcire Condensator de evacuare n centrale electrice nenucleară servi mai des.

Fig. 1 Centralele nucleare sunt termice. deoarece dispozitivul lor și

teplovydeliteli. lichid de răcire și un generator de curent electric - t există ca o instalație cu o singură buclă. și două - trei buclă (acest lucru depinde de reactor nuclear).

Un pic de fizica nucleara

Pentru o mai bună înțelegere a principiilor de funcționare a unui reactor nuclear, și despre semnificația loc în ea. prezintă principalele puncte ale fizicii reactorului.

Un reactor nuclear - acest aparat. în care au loc transformarea nucleară rea anumitor elemente chimice în alta. Pentru aceste reacții opțional

disponibilitatea materialului fisionabil în reactor. care la tine despartirea lor de particule elementare. capabilă să provoace prăbușirea altor nuclee.

Fisiunea nucleară poate să apară spontan sau atunci când o particulă elementară pătrunderea. descompunere spontană a energiei nucleare de la Nu este utilizat - pentru o intensitate foarte scăzută.

Deoarece materialul fisionabil poate fi acum utilizat și uraniu - uraniu îmbogățit uraniu -235 și -238 și -239 plutoniu.

Într-un reactor nuclear, are loc reacția în lanț. nucleu de uraniu sau de la punctul de pauză. sunt astfel formate două - trei elemente de bază mijlocul t Mendeleev. energia este eliberată. gamma emise - cuante și dă naștere la două

neutroni. asta. la rândul său. poate reacționa cu alți atomi și. tu diviziune. continuă reacția în lanț. Pentru dezintegrarea - sau atomnog necesare pătrunderii particulelor elementare în ea cu o anumită energie (această energie ve trebuie să afle într-un anumit interval de o particulă lent sau rapid, pur și simplu împinge din miezul nu este pătruns în ea ..). Cea mai mare priza de putere nucleară pentru a avea neutroni.

În funcție de viteza particulelor elementare emit două tipuri de rapid și lent. Neutronii specii diferite - au efecte diferite asupra elementelor de bază ale afacerilor.

Uraniu -238 împărțit numai atunci când se confruntă cu neutroni rapizi sale de bază. energia de fisiune este eliberată și se formează 2 - 3 neutroni rapid. Din cauza T de neutroni rapizi sunt încetinite într-o chestiune de uraniu -238 la viteze. Nespo cauza fisiune de uraniu -238 nuclee, o reacție în lanț în uraniu -238 trece nici că principalul izotopului de uraniu natural - uraniu -238, o reacție în lanț care nu poate avea loc.

In -235 de reacție în lanț de uraniu posibil. pentru că cel mai eficient fisiune se produce. Când neutronii sunt încetinite la 3 - 4 ori, în comparație cu cel mai puțin

Este astfel de neutroni de energie câștig atunci când trece prin riscul de grosime ur să fie absorbită de substanțe străine sau trecerea substanței. având proprietatea de a încetini neutronii. nu le absorbi.

Deoarece uraniu natural are un număr suficient de mare de izotopi cu. neutronii de absorbție (același uraniu -238, care apoi transformat într-un alt izotop fisionabil - plutoniu -239), moderne moderarea neutroni reactorului nuclear nu se aplică uraniu în sine. și alte substanțe. mici neutroni absorbante (de ex., grafit sau apa grea).

Apa plată deși încetinește neutronilor foarte bine. dar, de asemenea, absoarbe puternic. Prin urmare, pentru utilizări normale de reacție în lanț

ca moderator apa lumina obisnuita ar trebui sa fie utilizat Oboga uraniu. adică uraniu cu o proporție mare de izotop fisionabil - uraniu -235. Produce suficient de îmbogățit printr-o tehnologie complexă și intensivă a forței de muncă pe munte - îmbogăți mori. astfel, produce deșeuri toxice și radioactive.

Grafitul este bine încetinește neutronilor și prost le absoarbe. prin urmare

folosind grafit ca moderator se poate folosi uraniu mai puțin Oboga. decât atunci când se utilizează apa de lumină.

Apa grea este, de asemenea, neutronii lenți foarte bune și rm lor rele Prin urmare, atunci când se utilizează apa grea ca moderator se poate utiliza

uraniu îmbogățit mai puțin. decât atunci când se utilizează apa de lumină. Dar producția de tone de apă este foarte laborioase și periculoase pentru mediu.

După contactul cu neutroni lent in nucleul uraniului -235, acesta poate fi capturat de către nucleu. Când acest lucru se întâmplă o serie de reacții nucleare. rezultatul care va fi imaginea

-239 miez plutoniu (plutoniu -239 poate fi de asemenea utilizat pentru nevoile de energie I. Dar. Acum este una dintre calculator majore de umplere bombe atomice). De aceea, combustibilul nuclear în reactorul consumă nu numai este produs. Unele reactoare nucleare sunt utilizate în acest scop.

Un alt mod de a rezolva problema este încetinirea neutronilor de reactoare rapide reproducători. Într-un astfel de reactor vesch principal nu este uraniu fisionabil. și plutoniu. Uraniul același (uraniu -238 utilizat) proeminență component de reacție suplimentară - de neutroni rapizi. emisă la miezul p plutoniu. El se dezintegrează de nuclee de uraniu, eliberând energie și neutroni ispus altele. și în absorbția nucleului de uraniu neutronilor încetinit este transformat în plutoniu -239, reînnoindu astfel stocurile de sus a reactorului nuclear. Din cauza cantității mici de amestec D lanț plutoniu de absorbție a neutronilor de plutoniu și uraniu -238 va merge. formând astfel un număr mare de neutroni.

Astfel. într-un reactor nuclear urmează a fi utilizat fie îmbogățit cu întârziere. absorbind neutroni. sau uraniu neamenajate pentru a încetini un pic pentru a absorbi neutroni. sau un amestec de plutoniu și uraniu, fără a încetini diferitele tipuri de reactoare nucleare. punerea în aplicare a acestor trei moduri posibile p. Acesta va fi discutat în continuare.

După cum a fost deja menționat. trei elemente necesare pentru reactoarele la aceste neutroni sunt teplovydelitel. moderator și a lichidului de răcire. În această diagramă arată un miez tipic.

Fig. 2 prin pompele reactorului folosind (numite de obicei circulație

lichid de răcire este pompat. apoi alimentat turbina sau (în RBMK)

un schimbător de căldură (în alte tipuri de reactoare). Încălzit schimbătorul de căldură teplonosite este furnizată turbina. care pierde o parte din energie pe tine de electricitate. Lichidul de răcire din turbina intră în condensator cu abur. h

de răcire a reactorului a acționat cu setările necesare pentru performanțe optime

Reactorul are un sistem de control al acesteia (nu este prezentată în figură), care este fixat bare câțiva centimetri COC diametru și lungime. comparabilă cu cea în miez. constând din neutroni materiale foarte absorbante (bor compuși Oba). Tijele sunt aranjate în canale speciale și n pot fi omise sau reactor. În stare ridicată ajută dispersa AEC coborâte - îneca-l. servomotoare tija sunt controlate independent de fiecare

Prin urmare, ele pot fi folosite pentru a monitoriza activitatea în diferite reacții ale miezului.

Reactoare. care funcționează pe neutroni rapizi. aranjate oarecum diferit. Acesta va fi discutat mai jos. În primul rând, vom introduce câțiva termeni. care va fi nevoie de mai târziu.

cartuș de combustibil - proiectarea de pelete de uraniu și colectarea acestora găzduind o grosime de 10 - 20 cm și câțiva metri în lungime. Este energia recuperată din dezintegrarea uraniului. materialul corpului este de obicei un zirconiu.

TVS (ansamblu de combustibil) - un cartuș de combustibil și muntele său. FA pe

în miezul reactorului.

CPS - sistemul de control al siguranței. În principal este alcătuită din tije neytronopoglo.

Construirea de diferite tipuri de reactoare nucleare

În prezent, în lume există cinci tipuri de reactoare nucleare. Acest WWER (Apă - Apă Energie reactor) RBMK (reactor Big Mo canal), reactorul cu apă grea. reactor cu pat de pietriș și gazul în reactor amelioratorului rapid. Fiecare tip de reactor are o anumită intercepta se distinge de ceilalți. totuși. cu siguranță. structura elementelor individuale împrumutate de la alte tipuri. VVER, construit în principal pe teritoriul fostei Republici Democrate

Uniunea Sovietică și în Europa de Est. RBMK reactoare foarte mult în România. În țările din Europa și Asia de Sud - Est. reactoare cu apă grea se bazează în mare parte Americii. Parametrii acestor reactoare este cel mai bine reprezentat ca un tabel.

reactoare VVER sunt cel mai frecvent tip de reactor într-un lichid de răcire foarte atractiv cost redus utilizat în ele - a încetinit relativă siguranță în exploatare. în ciuda necesitatea acestor utilizări îmbogățite reactoare cu uraniu. Din numele propriu-zis VVER, în urma lui și moderator. și a lichidului de răcire este apa lumina obisnuita. Combustibilul este îmbogățit la 4,5% uraniu. Diagrama schematică a unui reactor este prezentat în Fig. 3.

După cum se poate observa din schema. are două bucle. Primul circuit - reactorul este complet izolat de al doilea. reducerea emisiilor radioactive în pompele de circulație atmosferă (prima pompă de circuit în schema nu este prezentat) și pomparea reactorului prin schimbătorul de căldură (circulatoare de putere este derivată din

Circuit reactor cu apă este presurizat. asa. HECM temperatură ridicată (293 0 - 267 de 0, la ieșire. - intrarea în reactor) fierbe se produce. Apa din al doilea circuit este sub presiune obișnuită. deoarece schimbătorul de căldură este transformată în abur. În schimbătorul de căldură - lichid de răcire parogen. care circulă în primul circuit. Acesta cedează căldură al doilea abur de apă. generate în generatorul de abur. pe a doua conducte principale de abur și intră în turbina. o parte din energia sa de rotație a turbinei. Village intră în condensator. Condensator. răcit cu apă care circulă pini spun. a treia buclă) prevede colectarea și condensarea condensului de eșapament. trecerea sistemului de încălzire. alimentat din nou în schimbătorul de căldură.

Generarea capacității de majoritatea reactoarelor VVER în megawați țara noastră (MW).

Fig. 4 Structura PWR miezului reactorului prezentat în Fig. 4. Este p

o carcasă exterioară din oțel. capabil în cazul circum neașteptate a localiza posibil accident. Carcasa este complet umplut cu apă sub presiune. In mijlocul ansamblurilor de combustibil de bază din reactor sunt aranjate cu un pas de 20 - 25 de cm Neck.

FA suplimentat partea de sus a borotsirkonievogo absorber aliaj nitruri și este capabil în partea borotsirkonievoy core sau uraniu. -

mod. reglarea se efectuează reacția în lanț. Apa este furnizată reactiv sub presiune. închis Capac superior reactor de oțel. etanșare să fie biosecurității.

RBMK este construit pe un principiu ușor diferit. decât VVER. In primul rand fierberea miezului are loc - amestec abur din fluxurile de reactoare. pentru a trece prin separator. împărțit de apă. revenirea la intrarea în reactor, care merge direct la turbina. Electricitate. produs de Uzat. ca în reactor PWR. ca pompa de recirculareferestrele o diagramă schematică - Fig. 5.

Fig. 5 Caracteristicile tehnice principale sunt după cum urmează RBMK. Zona activă rea

un cilindru vertical cu un diametru de 11,8 metri și o înălțime de 7 metri (vezi. Fig. periferia miezului. precum și partea de sus și partea de jos reflectă

solid grosime de grafit stivă de 0,65 metri. De fapt din zona activă GSS grafit coloane hexagonale (total de 2488), colectate de la secțiunea blocuri mm. În centrul fiecărui bloc prin întreaga coloană trec prin găurile 114 mm diametru pentru amplasarea canalelor de combustibil și barele de control.

Numărul total de canale de combustibil în miezul 1693. În interiorul canalele de combustibil sunt în mare parte casete de combustibil. având o structură complexă. Caseta este format din două serii conectate

ansamblurilor de combustibil (FA), fiecare lungime de 3,5 m, care conține bare de combustibil ale ansamblurilor de combustibil -. tuburi cu diametrul exterior de 13,5 mm și grosimea peretelui de tablete umplute cu un diametru de 11,5 mm bioxid de uraniu (UO 2), fixarea din aliaj de zirconiu, și tijă purtătoare de oxid de niobiu. perete casetă

fixat la stiva de grafit. în interiorul casetelor și a apei circulate. Canalele sunt aranjate sistemul de control al siguranței tije de oprire. care este compus din absorber - borotsirkonievogo aliaj. Unele canale izolate complet lichidul de răcire. și senzorii de radiații sunt localizate.

putere RBMK Electric - 1.000 MW. plante RBMK comp pondere semnificativă a energiei nucleare. Deci acestea sunt echipate cu Leningrad. Pentru Cernobil. Smolensk. Ignalina centralei nucleare.

Fig. 6. Zona activă a reactorului RBMK

VVER și RBMK: caracteristici comparative

Compararea diferitelor tipuri de reactoare nucleare. Acesta ar trebui să oprească cele mai frecvente în țara noastră și în lumea acestor tipuri de dispozitive. PWR Putere reactor cu apă) și RBMK (reactor de mare putere Majoritatea Kahn diferențe fundamentale VVER - tanc reactor (reactor vas sub presiune d.); RBMK - reactor canal (presiune continuă INDE fiecare canal) în agentul de răcire PWR și moderator - unul și w

(Întârzietor suplimentar nu este introdus) în RBMK întârzietor - mediu de încălzire GRA - apă; VVER aburul format în a doua carcasă parogenera perechi RBMK formate în mod direct în miezul reactorului (fierberea EeJ merge direct la turbina - nici un al doilea circuit Out. - pentru diverse structuri parametrii de funcționare versatile pentru aceste reactoare sunt diferite pentru valoarea de siguranță a reactorului a unui parametru .. ca raportul de reactivitate - poate fi reprezentat ca o valoare care arată modificările unui reactor cu abur va afecta intensitatea molipsire în ea Coef Dacă acest pozitiv, atunci creșterea parametrului pe ..... oromu Coef este o reacție în lanț în reactor, în absența -. sau a altor impacturi să crească și în cele din urmă va fi posibilă tranziție într-o necontrolată și