Атомные электрические станции

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

«УО» БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра технологий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: «Атомные электрические станции»

 

 

 

 

 

 

    Студент

 (подпись)                                   Петрова                              

                                                       (дата)

 

 

    Проверила                                        (подпись)

                                                          (дата)                                        Иванова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..........3

1.Типы атомных электростанций. Тепловые схемы АЭС…………………5

2.Устройство работы АЭС…………………………………………………….8

3.Авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) и её последствия…………………………………………………………………...12

4.Островецкая АЭС…………………………………………………………..15

Заключение…………………………………………………………………...17

Список использованных источников……………………………………….19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Формирование биосферы и зарождение жизни на Земле происходило в условиях радиационного воздействия различной природы. После фундаментальных открытий конца 19-ого века – природной радиоактивности и рентгеновских лучей – началось бурное развитие атомной и ядерной физики. После открытия и получения искусственной радиоактивности стала очевидной возможность практического использования атомной энергии. Очередной вехой в этом направлении стало осуществление управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер. На фоне исследования ядерно-физических процессов в научных целях в США было создано атомное оружие, что повлекло за собой безудержную гонку ядерных вооружений. В ряде стран создавалась ядерная промышленность, строились атомные электростанции, и в настоящее время ядерная энергетика стала одной из важнейших характеристик современного мира.

Примечательно то, что  первая в мире атомная электростанция была построена в СССР в 1954 году, в городе Обнинске. Первоначальная её мощность составляла 5 МВт, однако именно Обнинская АЭС положила начало для бурного развития атомной энергетики во всем мире. Запустив первый на планете управляемый атомный реактор, практически была доказана сама возможность получения электроэнергии на основе расцепления урановых ядер. В то время, атомная энергетика являлась своего рода возможностью использования альтернативного топлива, однако очень быстро именно атомные электростанции стали доминировать среди прочих систем получения электроэнергии.

И вот сейчас, более шестидесяти лет спустя, наиболее авторитетные ученые полагают, что перспективным направлением для развития энергосистем в ближайшем обозримом будущем все еще будет оставаться ядерная энергетика, несмотря на возможные опасности связанные с использованием радиоактивных материалов, как основного топлива ядерных энергетических установок. Рост энергопотребления , быстрое исчерпание запасов газа и нефти заставляют мировую общественность уделять всё большее внимание именно ядерной энергетике.

Что касается Беларуси, то в 1983 году было начато строительство Минской атомной теплоэлектроцентрали мощностью 2 млн.кВт. Планировалось, что она будет на расстоянии 40 км от города Минска. Но затем произошла чернобыльская катастрофа. Тогда в Советском Союзе были пересмотрены нормативы размещения атомных станций. Начали создавать необходимую нормативно-правовую и нормативно-техническую базы, были разработаны требования к размещению атомных станций, которые не имеют аналогов в международной практике. И в целом, после чернобыльской аварии все исследовательские и проектно-конструкторские работы по созданию ядерных ректоров были приостановлены. Однако 15 января 2008 года на заседании Совета Безопасности Республики Беларусь, которое проходило под председательством Главы государства Александра Лукашенко, было принято политическое решение о строительстве в Беларуси собственной атомной электростанции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТИПЫ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ АЭС

.Все аппараты для преобразования различных видов энергии в электрическую - электростанции можно условно разделить на следующие виды:

• Тепловые электростанции - они преобразуют различные виды энергии в энергию нагретого теплоносителя (в основном воды), который, в свою очередь, передает свою энергию на турбину, вырабатывающую электрический ток. К этому виду относятся угольные, газовые, атомные электростанции, электростанции, работающие на нефти и ее производных, некоторые виды солнечных.
• Гидроэлектростанции - преобразовывают энергию движущейся воды в электричество, передавая ее непосредственно на турбину. К ним относятся гидроэлектростанции и приливные электростанции.
• Электростанции, непосредственно вырабатывающие электричество - солнечные на фотоэлементах, ветряные.

Атомные электростанции относятся к тепловым, так как  в их устройстве имеются тепловыделители, теплоноситель и генератор электрического тока - турбина.

Атомные электрические  станции (АЭС) могут быть конденсационными, теплофикационными (АТЭЦ), а также  атомными станциями теплоснабжения (ACT) и атомными станциями промышленного теплоснабжения (ACПT). Атомные станции сооружаются по блочному принципу как в тепловой, так и в электрической части.

Ядерные реакторы АЭС  классифицируются по различным признакам. По уровню энергии нейтронов реакторы разделяются на два основных класса: тепловые (на тепловых нейтронах) и быстрые (на быстрых нейтронах). По виду замедлителя нейтронов реакторы бывают водными, тяжеловодными, графитовыми, а по виду теплоносителя — водными, тяжеловодными, газовыми, жидко металлическими. Водоохлаждаемые реакторы классифицируются также по конструктивному исполнению: корпусные и

канальные.

С точки зрения организации  ремонта оборудования наибольшее значение для АЭС имеет классификация  по числу контуров. Этот же показатель и определяет тепловую схему АЭС. Число контуров выбирают с учетом требований обеспечения безопасной работы блока при всех возможных аварийных ситуациях. Увеличение числа контуров связано с появлением дополнительных потерь в цикле и соответственно уменьшением КПД АЭС.

В системе любой АЭС  различают теплоноситель и рабочее тело. Рабочим телом, т.е. средой, совершающей работу, преобразуя тепловую энергию в механическую, является водяной пар. Назначение теплоносителя на АЭС — отводить теплоту, выделяющуюся в реакторе. Если контуры теплоносителя и рабочего тела не разделены, АЭС называют одноконтурной (рис. 1).

 

 

Рис.1. Тепловая схема  АЭС:

а - одноконтурная; б - двухконтурная; в - трехконтурная; 1 - реактор; 2 - турбина; 3- турбогенератор; 4- конденсационная  установка; 5- конденсатный насос; 6 - система регенеративного подогрева питательной воды; 7 - питательный насос; 8 - парогенератор; 9 - циркуляционный насос контура реактора; 10 - циркуляционный насос промежуточного контура

 

 

Если контуры теплоносителя  и рабочего тела разделены, то АЭС  называют двухконтурной. Соответственно контур теплоносителя называют первым, а контур рабочего тела — вторым. В таких схемах реактор охлаждается теплоносителем, прокачиваемым через него, и парогенератор - главным циркуляционным насосом. Образованный таким образом контур теплоносителя является радиоактивным, но он включает в себя не все оборудование станции, а лишь его часть. Второй контур включает оборудование, которое работает при отсутствии радиационной активности — это упрощает ремонт оборудования. На двухконтурной станции обязателен парогенератор, который разделяет первый и второй контуры.

 Существуют теплоносители,  интенсивно взаимодействующие с  паром и водой. Это может  создать опасность выброса радиоактивных  веществ в обслуживаемые помещения.  Таким теплоносителем является, например, жидкий натрий. Поэтому создают дополнительный (промежуточный) контур, для того чтобы даже в аварийных режимах избежать контакта радиоактивного натрия с водой или водяным паром. Такие АЭС называют трехконтурными.

При двухконтурной схеме  вода под давлением является теплоносителем и замедлителем нейтронов, а рабочим телом – водяной пар. Реакторы, созданные для работы в таких условиях принято называть водно-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР).

Реакторы канального типа, в которых теплоносителем является вода и пароводяная смесь, а замедлителем графит, применяются на крупных блоках с турбинами насыщенного пара. Эти реакторы принято называть реакторами большой мощности канального типа (РБМК).

Сравнительная характеристика реакторов типа ВВЭР и РБМК представлена в Таблице 1.

 

Таблица 1. 

Основные технико-экономические  характеристики блоков АЭС с реакторами типа ВВЭР и РБМК.

 

Показатель	ВВЭР- 440	ВВЭР - 1000	РБМК - 1000
Мощность блока, МВт	440	1000	1000
Мощность турбогенератора, МВт	220	500	500
Число турбин в блоке, шт	2	2	2
Давление пара перед  турбиной, Мпа	4,32	5,88	6,46
КПД (нетто), %	29,7	31,7	31,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. УСТРОЙСТВО АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Принцип работы атомной  электростанции очень прост –  это обычное преобразование тепловой энергии в электрическую. Иными словами АЭС работают по тому же принципу, что и обычные тепловые электростанции, с одним лишь отличием – для нагрева воды используется энергия, получаемая при распаде ядер урана.

Источником тепловой энергии в АЭС служит ядерный реактор, в котором протекает управляемая ядерная реакция. Сама реакция протекает по цепному механизму: деление одного ядра самопроизвольно вызывает деление других ядер. Цепная реакция сама себя поддерживает, и может длиться до полного распада всех ядер вещества. А управление сводится лишь к регулированию её скорости и, соответственно, мощности, а также к произвольной её остановке в случае необходимости.

Топливом для атомных электростанций служат вещества, способные, при определенном начальном стимулировании, совершать цепную реакцию расщепления ядер элементов.

В качестве делящегося вещества в настоящее время могут использоваться изотопы урана — уран-235 и уран-238, а также плутоний-239.

Деление атомного ядра может  произойти самопроизвольно или при попадании в него элементарной частицы. Самопроизвольный распад в ядерной энергетике не используется из-за очень низкой его интенсивности.

В ядерном реакторе происходит цепная реакция. Ядра урана или плутония распадаются, при этом образуются два-три ядра элементов середины таблицы Менделеева, выделяется энергия, излучаются гамма-кванты и образуются два или три нейтрона, которые, в свою очередь, могут прореагировать с другими атомами и, вызвав их деление, продолжить цепную реакцию. Для распада какого-либо атомного ядра необходимо попадание в него элементарной частицы с определенной энергией (величина этой энергии должна лежать в определенном диапазоне: более медленная или более быстрая частица просто оттолкнется от ядра, не проникнув в него). Наибольшее значение в ядерной энергетике имеют нейтроны.

Однако практически  осуществить подобную реакцию не так просто, как кажется на первый взгляд. Дело в том, что нейтроны, высвобожденные при делении ядра могут вызывать деление изотопов урана с массовым числом 235, тогда как в природной руде их содержится лишь 0,7%. Остальные 99,3% приходятся на долю изотопа 238, для деления которого, энергии нейтронов, не хватает. Именно поэтому для функционирования реактора важна критическая масса – это минимальная масса урана, при которой возможно возникновение и протекание цепной реакции. Например, для урана-235 она составляет несколько десятков килограмм, что на самом деле, учитывая низкое его процентное соотношение, не так уж и мало.

 

 

В зависимости от скорости элементарной частицы выделяют два вида нейтронов: быстрые и медленные. Нейтроны разных видов по-разному влияют на ядра делящихся элементов.

1. Уран-238 делится только быстрыми нейтронами. При его делении выделяется энергия и образуется 2-3 быстрых нейтрона. Вследствие того, что эти быстрые нейтроны замедляются в веществе урана-238 до скоростей, неспособных вызвать деление ядра урана-238, цепная реакция в уране-238 протекать не может.
2. В уране-235 цепная реакция протекать может, так как наиболее эффективно его деление происходит, когда нейтроны замедлены в 3-4 раза по сравнению с быстрыми, что происходит при достаточно длинном их пробеге в толще урана без риска быть поглощенными посторонними веществами или при прохождении через вещество, обладающее свойством замедлять нейтроны, не поглощая их.