Учебно-методическое пособие Ростов-на-Дону 2019

часть пара полностью расширяется в турбине и затем поступает в конденсатор. 
Меньшая часть пара отбирается из промежуточных ступеней турбины и 
используется для подогрева воды, идущей на теплоснабжение. В результате 
использования такой технологии доля химической энергии топлива, 
превращаемой на ТЭЦ в электрическую энергию и теплоту, повышается до 60...70 
%. Совместное производство электрической энергии и теплоты является более 
экономичным по сравнению с раздельным, но при этом требует создания 
довольно разветвленной сети трубопроводов для передачи горячей воды 
потребителям. Это снижает надежность теплоснабжения и вызывает 
дополнительные потери теплоты.
Еще одним важным традиционным источником энергии является ядерное 
топливо (уран, торий). Наиболее часто в качестве ядерного горючего 
используются изотопы урана. В результате цепной реакции деления ядер 
изотопов урана в атомном реакторе выделяется теплота, которая затем 
преобразуется в электроэнергию практически также, как и на ТЭС. Так как 
разведанные запасы ядерного топлива (уран, плутоний и тория.) существенно 
превышают природные запасы органического топлива, то это открывает хорошие 
перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в энергии за 
счет строительства новых атомных электростанций (АЭС). 
На АЭС применяется несколько типов ядерных реакторов: водо-водяные, 
графито-водные, тяжеловодные и графито-газовые. В зависимости от вида и 
агрегатного состояния теплоносителя реализуются различные термодинамические 
циклы, в результате которых ядерная энергия преобразовывается в 
электрическую. 
Если 
ядерный 
реактор 
охлаждается 
водой, 
то 
используются 
низкотемпературные термодинамические циклы, рабочим телом в которых 
является водяной пар. Использование газового теплоносителя позволяет 

---

9 
реализовать более экономичные циклы с повышенным начальным давлением и 
температурой водяного пара. Тепловая схема АЭС может быть выполнена одно- 
или двухконтурной. В одноконтурных схемах вода кипит в активной зоне 
реактора и образовавшаяся пароводяная смесь направляется в сепаратор, из 
которого насыщенный пар непосредственно подается в паровую турбину, или 
предварительно перегревается в активной зоне реактора и только после этого 
направляется в турбину. При использовании двухконтурной схемы – в 1-м 
контуре циркулирует промежуточный теплоноситель, а 2-й контур – пароводяной. 
В высокотемпературных графито-газовых реакторах используется обычный 
газотурбинный цикл, в котором ядерный реактор выполняет роль тепловой 
камеры сгорания. В России наибольшее распространение получили графито-
водные реакторы (с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем) и 
водо-водяные реакторы (с обычной водой в качестве замедлителя и 
теплоносителя). 
В процессе работы ядерного реактора концентрация делящихся изотопов в 
ядерном топливе постепенно уменьшается и топливо выгорает, поэтому его со 
временем приходится заменять. Отработавшее топливо отправляют в бассейн 
выдержки, а затем перерабатывают для повторного использования. К основному 
оборудованию АЭС относят реактор и обслуживающие его системы (сам реактор 
с системой биологической защиты, теплообменные аппараты, насосы или га- 
зодувные 
установки), 
обеспечивающие 
циркуляцию 
теплоносителя, 
циркуляционный контур, устройства для перегрузки ядерного топлива, системы 
специальной вентиляции, расхолаживания и др.), а также теплоэнергетическое 
оборудование машинного зала, состав которого примерно аналогичен примерно 
тому, что используется на ТЭС. 
Экономические показатели АЭС зависят в основном от её основных 
технических показателей: тепловой мощности реактора, энергонапряжённость 
активной зоны, глубина выгорания ядерного топлива, коэффициента 
использования установленной мощности АЭС за год. С увеличением мощности 
энергоблоков, установленных на АЭС быстро снижается величина удельных 
капитальных затрат, поэтому целесообразно сооружение крупных АЭС с большой 
единичной мощностью блоков. Обычно такие АЭС строятся в промышленно 
развитых регионах с недостаточно большими запасами органического топлива и 
обеспечивают покрытие базовой части графика энергопотребления. АЭС 
являются важным элементов энергосистем промышленно развитых стран мира 
(США, Россия, Великобритания, Франция и др.). Современные атомные 
электростанции, имеют ряд существенных преимуществ перед обычными 
тепловыми электростанциями. Так при нормальных условиях эксплуатации они 
практически не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику 
топлива и следовательно могут быть размещены практически в любом регионе 
страны. Наличие биологической защиты и службы дозиметрического контроля, а 
также систем специальной вентиляции и аварийного расхолаживания позволяют 
полностью обезопасить персонал АЭС и близко расположенные населенные 
пункты от вредных воздействий радиоактивного излучения. Вместе с тем нельзя 
не отметить опасность АЭС при возникновении форс-мажорных (обстоятельств 

---

10 
землетрясений, ураганов, торнадо и т. п.). В этом случае АЭС могут представлять 
потенциальную опасность радиационного заражения значительных территорий. 
Особенно это справедливо для АЭС оборудованных энергоблоками, 
построенными до 2000 года. С учетом обеспечения защиты АЭС от природных 
катастроф и строго соблюдения всех эксплуатационных регламентов следует 
ожидать дальнейшего развития атомной энергетики, которая уже и сейчас 
занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленно развитых 
стран мира, а также стран, имеющих ограниченные запасы органического 
топлива.
Еще одним важным источником электрической энергии являются 
гидроэлектростанции. Гидроэлектрическая станция (ГЭС) – это комплекс 
сооружений и оборудования, с помощью которых энергия потока воды 
преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из гидротехнических 
сооружений, обеспечивающих концентрацию потока воды и создание напора, и 
энергетического оборудования, преобразующего энергию потока воды в 
электрическую энергию. Необходимый для работы ГЭС напор воды создается 
либо плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. 
Основное энергетическое оборудование ГЭС (гидроагрегаты, вспомогательное 
оборудование, устройства автоматического управления и контроля) размещается 
в машинном зале электростанции. В качестве гидроагрегатов наиболее часто 
применяются ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими 
спиральными камерами, поворотнолопастные и радиальноосевые турбины с 
железобетонными 
и 
металлическими 
спиральными 
камерами, 
иногда 
используются горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. По 
ряду причин (например, сезонных изменений уровня воды в реках, ремонта 
гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды 
через гидроагрегаты постоянно изменяются, а следовательно изменяется загрузка 
агрегатов. 
В результате сооружения плотины, перегораживающей реку и 
поднимающей уровень воды в верхнем бьефе, происходит затопление долины 
реки. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь 
затопления ограничивает высоту плотины, поэтому русловые и приплотинныс 
ГЭС строят в основном на равнинных многоводных реках, а также на горных 
реках, протекающих в узких сжатых долинах. Начиная с середины ХХ века, доля 
ГЭС в мировом производстве электроэнергии постепенно снижается в связи с тем, 
что основная часть гидроэнергетического потенциала уже реализована. Несмотря 
на снижение доли ГЭС в мировой выработке электроэнергии, продолжается 
строительство и ввод в эксплуатацию новых крупных ГЭС. Это связано в 
основном с непрерывной возобновляемостью гидроэнергетических ресурсов. 
Поэтому абсолютные значения производимой на ГЭС электрической энергии 
непрерывно растет. Отсутствие потребности в органическом топливе и низкая 
себестоимость вырабатываемой электроэнергии являются неоспоримыми 
преимуществами гидроэнергетики. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на 
значительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности и 
длительные сроки строительства, уделяется большое внимание во многих странах 

---

11 
мира. Особенно это целесообразно в регионах, где предполагается размещать 
электроёмкие промышленные предприятия.