Ma’ruza №1 Mavzu: Issiqlik va elektr energiyani taqsimlash va iste’mol qilish. Reja

Adabiyotlar ro’yxati

1. Mingazov R.F. «IESning bug‘ Issiqlik va atom elektr stansiyalari». –Toshkent.: Turon-iqbol, 2006.

2. Mingazov R.F., Saydaxmedov S.S. “IESning issiqlik stansiyalarida issiqlik energetika qurilmalarini ishlatilish va ta'mirlash”. –Toshkent.: Voris, 2007.
3. Osnovnoe oborudovanie AES: uchebnoe posobie / S.M. Dmitriev [i dr.] - Minsk: «Visheyshaya shkola», 2014. - 436 s.
3. Tashlikov O.JI. Osnovk yadernoy energetiki: uchebnoe posobie /Tashlikov
O.JI. - Ekaterinburg: Izd-vo Ural. Un-ta, 2016. - 212 s.
4. Margulova T.S. Atomnie elektricheskie stansii: Uchebnik dlya vuzov / T.x. Margulova. - 5-e izd. pererab. i dop. - M.: Vissh. shkola, 1994. - 360 s.
5. Turbini teploviх i atomniх elektrostansiy / V. Frolov, A. Bulkin, A. Truхniy, A. Kostyuk. -M.: Izd-vo MEI, 2001. - 488 s.
Ma’ruza № 16
Mavzu: Reaktor qurilmasining tarkibiy tuzilishi

XXI asr boshidan boshlab atom energiyasiga bo'lgan qiziqish qayta tiklandi va o'sib bormoqda, uning ishlab chiqarilgan energiyaning umumiy balansidagi ulushi oshdi. Yadro energetikasining asosiy qismi tuzilishi bosimli suv parchalanish reaktorlaridan iborat. Atom energetikasining muhim muammolari quyidagilardir: ishlatilgan yadroviy yoqilg'ini boshqarish, radioaktiv elementlarning biosferaga chiqishi bilan sodir bo'lishi mumkin bo'lgan baxtsiz hodisalar xavfi, shuningdek, samaradorligi nisbatan past - 31-34%. Shu bilan birga, ilg'or fotoalbom yoqilg'i elektr stantsiyalari samaradorlik darajasiga erishdi. 43-47%va Evropa Ittifoqi doirasida ishlab chiqarilayotgan energiya bloki samaradorlikka erishishi kutilmoqda. 52-55% yuqori kritik suv va bug 'parametrlaridan foydalanadi va yuqori bosimli turbinadan keyin qayta isitiladi.

Atom elektr stantsiyasining iqtisodiy ko'rsatkichlarini yaxshilashning eng oddiy va eng samarali vositasi - uning tizimlarini tubdan o'zgartirmasdan, atom reaktorining quvvatini oshirish. Yengil suvli yadroviy reaktorlarning har bir evolyutsion takomillashuvi elektr quvvati 1400-1600 MVtgacha oshdi, bu esa har bir kilovatt o'rnatilgan quvvatning narxini 15-20%ga kamaytirdi.

Atom elektr stantsiyalarining samaradorligini oshirishning umumiy usuli - yadroviy reaktorlar yadrosining ba'zi elementlari (yoqilg'i, yonilg'i yig'ish dizayni, yonuvchan changni yutish materiallari va boshqalar) konstruktsiyalarini takomillashtirish va yadroviy yonilg'i quyish vaqtini qisqartirish. yoqilg'i kampaniyasi va o'rnatilgan quvvatdan foydalanish koeffitsientini kamaytirish, ICUF) ... Atom yoqilg'isining yonishini ko'paytirish orqali atom elektr stantsiyalarining samaradorligini oshirish mumkin. 1970 -yillarda yadroviy yoqilg'ining maksimal yonishi kuniga 20-30 MVt / kg ni tashkil etgan bo'lsa, hozirgi vaqtda ba'zi AESlarda 50-55 MVt / kun / kg yoqilishga erishildi. Bu natijaga yadroviy yoqilg'ini uran-235 bilan boyitishni ~ 5%gacha oshirish, yadro yoqilg'isini integratsiyalashgan neytron yutgich yordamida oshirish orqali erishiladi. Bu yadro yoqilg'isi narxini oshiradi, lekin to'xtash vaqtini kamaytiradi (yoqilg'i kampaniyasi kuchayadi). Bundan tashqari, yoqilg'i kampaniyasi tugagandan so'ng, yadroviy reaktorning yonilg'i elementlari yonmagan uran-235 va uran-238 dan hosil bo'lgan plutoniy qoldiqlarini o'z ichiga oladi, ular yangi oksidli aralash MOX yoqilg'isini ishlab chiqarishda ishlatilishi mumkin. Evropadagi atom elektr stantsiyalarida.

Yadroviy reaktor-bu yadroviy bo'linishning o'z-o'zidan boshqariladigan zanjirli reaktsiyasi amalga oshiriladigan qurilma. Bu reaktsiya natijasida yadro energiyasi ajralib chiqadi, u keyinchalik tashqi iste'molchi tomonidan ishlatilishi bilan issiqlik energiyasiga aylanadi.
Zamonaviy reaktorlarning maqsadi, tarkibi va dizayni juda xilma -xil bo'lib, ular turli mezonlarga ko'ra tasniflanadi, ularning asosiylari quyidagilar:
Belgilangan reaktorlar quyidagilarga bo'linadi.
a) energiya - issiqlik va elektr energiyasini olish uchun;
b) ikki maqsadli - elektr energiyasi va yangi yadro yoqilg'isi ishlab chiqarish;
v) tadqiqot - nurlanish ta’siridagi materiallarning xatti -harakatini o’rganish va neytron -fizik tadqiqotlar o’tkazish.
Bu kitob faqat kuch reaktorlari haqida.
Reaktorlar neytronlarning spektri bilan ajralib turadi:
a) tez neytronlarda;
b) oraliq neytronlar bo'yicha;
c) termal neytronlarda.
90 -yillarda reaktor texnologiyasini takomillashtirish yadroviy reaktorlarning ish xavfsizligini oshirishga qaratilgan edi. Chernobilda yuz bergan dahshatli avariya AESda ishlab chiqilgan va ishlaydigan atom elektr reaktorlarining xavfsizlik texnologiyalarini qayta ko'rib chiqishga va passiv xavfsizlik tizimlaridan foydalanishga o'tishga majbur qildi. Passiv xavfsizlik tizimlari asosan tabiiy kuchlar va hodisalar (tortishish kuchi, tabiiy konveksiya, bosim, harorat va boshqalar) tufayli ishlaydi va ishlamay qolishi mumkin bo'lgan uskunalardan xalos bo'lishga imkon beradi. Nasoslar, fanatlar, dizel generatorlari va aylanadigan qismli boshqa mexanizmlardan foydalanishga hojat yo'q. Faqat bir nechta oddiy valflar passiv xavfsizlik tizimlarini avtomatik ravishda ishga tushirilganda tartibga soladi. Ko'pgina hollarda, bu normal yopiq holatini saqlab turish uchun elektr ta'minotini talab qiladigan vanalar. Elektr ta'minotining yo'qolishi valflarni ochishga majbur qiladi, bu esa tegishli xavfsizlik tizimini ishga tushiradi. Bu passiv tizimlar PWR va PWR tipidagi an'anaviy xavfsizlik tizimlariga qaraganda ancha sodda. Bundan tashqari, passiv tizimlar yordamchi tizimlarning katta "iqtisodini" talab qilmaydi. AC tarmoqlari, suv sovutish tizimlari va ularni joylashtirish uchun zilzilaga chidamli binolar xavfsizlik tizimlarining ishlashi uchun keraksiz bo'lib qolmoqda. Xavfsizlik uchun muhim bo'lgan dizel generatorlari va ularni qo'llab -quvvatlovchi tarmoqlar va qurilmalar, yonilg'i saqlash tanklari, uzatish nasoslari va pnevmatik tizimlarni istisno qilish ayniqsa muhim (1 -rasm). Passiv xavfsizlik tizimlari xavfsiz in'ektsiyani, qoldiq issiqlikni olib tashlashni va idishni sovutishni ta'minlaydi. Three Mile Island AES (AQSh, Pensilvaniya) va Chernobilda (Ukraina) ma'lum bo'lgan baxtsiz hodisalar saboqlarini hisobga olgan holda, barcha tizimlar nazorat qiluvchi organlar va yadroviy tartibga solish komissiyalari tomonidan bir martalik nosozliklar va boshqa mezonlar bo'yicha ishlab chiqilgan xavfsizlik mezonlariga javob berish uchun ishlab chiqilgan. 2- rasmda xavfsizlik tizimlarining konfiguratsiyasini ko'rsatadi.
Passiv tizimlar bir ish rejimidan ikkinchisiga o'tish paytida yoki baxtsiz hodisalarda atom elektr stantsiyasining xavfsizligi operatorning harakatlariga bog'liqligini kamaytiradi. Faol xavfsizlik tizimlari yo'qligi sababli ularga texnik xizmat ko'rsatishga hojat yo'q. Bu tamoyillarni hatto ilgari rivojlangan yadroviy reaktorlarni loyihalash bosqichida ham amalga oshirish, ba'zi hodisalarning yuzaga kelish ehtimolini butunlay yo'q qilishga va odatiy hodisalar ehtimolini kamaytirishga imkon beradi. Agar bu yondashuv loyihaga asos bo'lgan bo'lsa, bu tamoyil "o'ziga xos xavfsizlik" tamoyili deb ataladi.

1 – Rasm. Ilg'or passiv reaktorlarda komponentlar sonini kamaytirish

2 – Rasm. Passiv yadroli sovutish
Reaktor texnologiyalari yuqori etuklikka erishdi. AQSh, Kanada, Yaponiya, Evropa, Rossiya va Janubiy Afrikadagi yadroviy reaktorlarning xavfsizligi va samarali ishlashiga qo'yiladigan talablarning ortishi munosabati bilan 2010 yilga qadar amalga oshiriladigan yanada ilg'or loyihalar ishlab chiqilmoqda. asosan tayyor qismli loyihalar dizayn variantlarini ishlab chiqish bosqichidan o'tmoqda, ba'zilari allaqachon amalga oshirilgan va ularning qurilishi ba'zi AESlarda rejalashtirilgan.
Nosozlik yuz berganda operator aralashuvini talab qilmaydigan passiv yoki "o'ziga xos xavfsizlik" xususiyatlaridan foydalangan holda rivojlangan uchinchi avlod reaktorlari:

reaktorning har bir turi uchun standartlashtirilgan dizayn, bu litsenziyalashni oson va tezroq qiladi;

zavodga tayyorgarlik koeffitsientining yuqori bo'lishi, bu qurilish vaqtini qisqartirish va kapital xarajatlarini kamaytirish imkonini beradi;
uzoq xizmat muddati 60 yil;
eriydigan baxtsiz hodisalar ehtimoli kamayadi;
neytron yutgichlarning integratsiyasi va yonishning yuqori darajasi tufayli yadroviy yoqilg'iga talabning pastligi;
atrof -muhitga minimal ta'sir;
O'zini himoya qilish xususiyatiga ega bo'lgan ushbu avlod yadroviy reaktorlarini yaratish uskunalarning ishlamay qolishi va xodimlarning xatolaridan kelib chiqib, ularning barqaror ishlashini ta'minlaydi va ehtimolligi ~ kamayadigan eng og'ir avariyalarning radiatsion oqibatlarini cheklaydi. 100-1000 marta. Passiv xavfsizlik tizimlari, yoqilg'ining tejamkorligi, blokirovkaning yuqori sifati va tayyorgarlikning yuqori sifati, uskunalarning etukligi va yuqori resurs xususiyatlari tufayli yadroviy energiya bloklari dizaynini sezilarli darajada soddalashtirish energiya bloklarining xizmat qilish muddatini 60 tagacha uzaytirish imkonini beradi. yillar, bunday agregatlar bilan atom elektr stantsiyalarining iqtisodiy ko'rsatkichlarini yaxshilash, atom elektr stantsiyalarining yuqori xavfsizligini ta'minlash. Kengaytirilgan xavfsizlik reaktorlarini yaratish muammosini AQSh atom sanoati muvaffaqiyatli hal qildi, u uchta rivojlangan yadroviy reaktorni ishlab chiqdi: ABWR (Qaynayotgan suv reaktori), 80 + tizimi (Keng bosimli suv reaktori, PWR) va AP-600. (Passiv xavfsizlik xususiyatlariga ega rivojlangan PWR). 1996 yildan buyon Yaponiyada Kashivazaki Kariva atom elektr stantsiyasida 1300 MVt quvvatga ega ikkita ABWR ikkita ilg'or qaynoq reaktori Yaponiyada tijorat ishida. AES qurilishiga aniq kapital qo'yilmalar 2000 AQSh dollari / kVtni tashkil etdi, elektr energiyasini ishlab chiqarish qiymati 7 sent / kVt soatni tashkil etdi. Yaponiya va Tayvanda yana bir nechta bunday bo'linmalar qurilmoqda. Bu agregatlar qurilishiga 1700 dollar / kVt sarflanishi kutilmoqda. Janubiy Koreyada allaqachon qurilgan sakkizta System 80 reaktori System 80 + reaktorining ko'p xususiyatlariga ega. Issiqlik quvvati 3800 MVt bo'lgan American System 80 + yadroviy reaktori asosida, keyingi avlod Koreya reaktori deb nomlanuvchi, yangi avlod APR-1400 rivojlangan bosimli suv reaktori (PWR) ishlab chiqildi. Birinchi shunday yadroviy reaktorlar Shin Kori AESning 3 va 4 -bloklarida o'rnatiladi. Ko'rinib turibdiki, atom elektr stantsiyasini qurishga qo'yiladigan kapital qo'yilmalar 1400 AQSh dollari / kVtni tashkil qilishi mumkin, keyingi bloklarni qurishda 1200 AQSh dollari / kVtgacha kamayadi, qurilish muddati 48 oy.

AQShda ishlab chiqarilgan uchinchi yadroviy reaktor-bu 600 MVt quvvatga ega va passiv xavfsizlik xususiyatlariga ega bo'lgan AR-600 yadroviy reaktoridir. Komissiya, ya'ni 10-8). O'rnatilgan quvvatning 1 MVtga investitsiya xarajatlarini kamaytirish, samaradorlikni oshirish 36% gacha reaktor, yadroviy yoqilg'idan foydalanishning yuqori samaradorligi (va shu bilan radioaktiv chiqindilarning kamayishi), uskunalarni ishlatish va ta'mirlash narxining pasayishi ishlab chiqarilgan elektr energiyasining narxini etkazib berilgan energiya narxiga nisbatan 10% ga kamaytirishi mumkin. zamonaviy atom elektr stantsiyalari tomonidan. Loyiha yadroviy yoqilg'ini qayta yuklash muddatini 16 kungacha qisqartirishni, yonilg'i yuklash orasidagi vaqtni 2 yilga oshirishni nazarda tutadi.

3 – rasm. EPR reaktorli quvvat blokining sxematik ko'rinishi:

1 - vodorod portlashiga qarshilik ko'rsatish uchun mo'ljallangan qobiq; 2 - favqulodda konteyner sovutish tizimi; 3 - yadro erishi bilan avariyadan keyin bosimni pasaytirish moslamasi; 4 - yonilg'i quyish uchun ichki hovuz; 5 - korium tuzoq va tayanch himoyasi
Yadroviy reaktorning jismoniy va texnik parametrlarining kombinatsiyasi havosi ochiq bo'lgan havo aylanishida ishlaydigan gaz turbinali agregati bo'lgan suvsiz va borish qiyin bo'lgan hududlar uchun o'ta xavfsiz, yuqori samarali va iqtisodiy jihatdan tejamkor avtonom atom elektr stantsiyasining ishlashini ta'minlaydi. ishchi vosita sifatida atmosferadan olish. Gaz turbina og'zini ishlatishning turli sxemalari bilan termodinamik davrlarning hisoblash va dizayn tadqiqotlari

yangi o'zgarishlar samaradorligini ko'rsatdi yadro reaktorining issiqlik almashtirgichlarida havo 700 ° S ga qadar qizdirilganda, kompressor kirishidagi havo haroratiga qarab quvvat bloki 31 dan 52% gacha o'zgaradi. Eng oddiy sxema uchun (7.40 -rasm) bitta kompressorli (havo siqish nisbati P K = 4), turbina va havo / havo regeneratori, samaradorligi quvvat bloki kirish havo harorati + 50 ° C dan -50 ° C gacha pasayishi bilan 31 dan 46% gacha ko'tariladi (kirish havo harorati 0 ° C, samaradorlik = 38,3%). Kompressorga etkazib beriladigan havo sovutgichlaridan foydalanganda uning samaradorligi oshadi blok 52%ga oshadi.