Atom elektr stantsiyalari. Aes: ishlash printsipi, xususiyatlari, tarixi va qiziqarli faktlar aes fizikasiga oid xabar

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasida yuboring oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, yosh olimlar o'z bilimlari va ishlarida bilim bazasidan foydalangan holda sizdan juda minnatdor bo'lishadi.
Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan
Fizika hisoboti mavzusida:
Atom eh elektr stantsiyasi
Atom elektr stansiyasi (AES) - bu yadro (yadro) energiyasi elektr energiyasiga aylanadigan elektrostansiya. Atom elektr stantsiyasidagi energiya generatori yadro reaktoridir. Ba'zi og'ir elementlarning yadrolari bo'linishining zanjirli reaktsiyasi natijasida reaktorda chiqadigan issiqlik, odatdagi issiqlik elektr stantsiyalaridagi (IES) singari, elektr energiyasiga aylanadi, qazilma yoqilg'ida ishlaydigan IESlardan farqli o'laroq, atom elektr stantsiyasi yadro yoqilg'isida ishlaydi ( 233 U, 235 U, 239 Pu asosida) 1 g uran yoki plutonyum izotoplarining bo'linishi 22,500 kVt / soat ajratadi, bu 2800 kg an'anaviy yoqilg'ida mavjud bo'lgan energiyaga tengdir.
Dunyo miqyosida yadro yoqilg'isining (uran, plutonyum va boshqalar) energiya manbalari organik yoqilg'ining (neft, ko'mir, tabiiy gaz va boshqalar) tabiiy zaxiralarining energiya manbalaridan sezilarli darajada oshib ketishi aniqlandi. Bu tez o'sib borayotgan yoqilg'iga bo'lgan ehtiyojni qondirish uchun keng istiqbollarni ochib beradi. Bundan tashqari, issiqlik elektr stantsiyalarining jiddiy raqibiga aylanib borayotgan global kimyo sanoatining texnologik maqsadlari uchun ko'mir va neft iste'molining tobora ortib borayotgan hajmini hisobga olish zarur. Qazib olinadigan yoqilg'ining yangi konlari topilganiga va uni qazib olish usullari takomillashganiga qaramay, dunyoda uning narxining nisbatan oshishiga moyilligi mavjud. Bu organik yoqilg'ining zaxirasi cheklangan mamlakatlar uchun eng qiyin sharoitlarni yaratadi. Atom energetikasini eng tez rivojlantirish zarurati aniq, mintaqa dunyoning bir qator sanoat mamlakatlarining energiya balansida sezilarli o'rin egallab turibdi.
5 MVt quvvatga ega dunyodagi birinchi tajriba-sanoat atom elektr stantsiyasi SSSRda 1954 yil 27 iyunda Obninskda foydalanishga topshirildi. Bungacha atom yadrosi energiyasi harbiy maqsadlarda ishlatilgan. Birinchi atom elektr stantsiyasining ishga tushirilishi energetika sohasidagi yangi yo'nalishni ochdi, bu atom energiyasidan tinchlik bilan foydalanish bo'yicha 1-Xalqaro ilmiy-texnik konferentsiyada (1955 yil avgust, Jeneva) tan olindi.
atom elektr stantsiyasining reaktori
1958 yilda 100 MVt quvvatga ega Sibir AESining 1-bosqichi (to'liq loyihalash quvvati 600 MVt) ishga tushirildi. Xuddi shu yili Beloyarsk AES qurilishi boshlandi va 1964 yil 26 aprelda Sverdlovsk energiya tizimiga 1-bosqich generatori (100 MVt quvvat) oqim etkazib berdi, 2 200 MVt quvvatli blok 1967 yil oktyabr oyida ishga tushirildi. Beloyarsk AESning o'ziga xos xususiyati bug'ning haddan tashqari qizib ketishi (kerakli parametrlar olinmaguncha) to'g'ridan-to'g'ri yadro reaktorida, bu deyarli har qanday o'zgarishsiz an'anaviy zamonaviy turbinalardan foydalanishga imkon berdi.
Suv bilan sovutilgan atom reaktori bo'lgan atom elektr stantsiyasining sxematik diagrammasi. Reaktor yadrosida issiqlik chiqariladi, sovutish suyuqligi aylanma nasos orqali reaktor orqali pompalanadigan 1-zanjirning suvi (sovutuvchi) tomonidan qabul qilinadi g reaktordan isitilgan suv issiqlik almashinuvchiga (bug 'generatoriga) 3 kiradi, u erda reaktorda olingan issiqlikni ikkinchi zanjir suviga o'tkazadi. ... Bug 'hosil qiluvchida 2-zanjirning suvi bug'lanadi va bug' hosil bo'lib, turbinaga 4 kiradi.
Ko'pincha atom elektr stantsiyalarida 4 turdagi termal neytronli reaktorlardan foydalaniladi: 1) moderator va sovutuvchi sifatida oddiy suv bilan bosimli suv reaktorlari; 2) suv sovutadigan va grafit moderatorli grafit-suv; 3) suv sovutgichi bo'lgan og'ir suv va moderator sifatida og'ir suv 4) gaz sovutadigan va grafit moderatorli grafit-gaz.
Asosan ishlatiladigan reaktor turini tanlash asosan reaktor tashuvchisida to'plangan tajriba va shuningdek, zarur sanoat uskunalari, xom ashyo va boshqalar mavjudligi bilan belgilanadi. Rossiyada ular asosan grafit-suv va suv bilan boshqariladigan reaktorlarni quradilar. AQSh atom elektr stantsiyalarida bosimli suv reaktorlari eng ko'p qo'llaniladi. Grafit-gaz reaktorlari Angliyada qo'llaniladi. Kanadadagi atom elektr stantsiyalarida og'ir suv reaktorlari bo'lgan atom elektr stantsiyalari ustunlik qiladi.
Sovutish moslamasining turi va holatiga qarab, AESning u yoki bu termodinamik tsikli yaratiladi. Termodinamik tsiklning yuqori harorat chegarasini tanlash yadro yoqilg'isini o'z ichiga olgan yoqilg'i elementlari (yoqilg'i tayoqchalari) qoplamasining ruxsat etilgan maksimal harorati, yadro yoqilg'isining o'zi ruxsat etilgan harorati, shuningdek ushbu turdagi reaktor uchun qabul qilingan sovutish suvi xususiyatlari bilan belgilanadi. Atom elektr stantsiyasida. suv bilan sovutilgan issiqlik reaktori, odatda past haroratli bug 'davrlarini ishlatadi. Gaz bilan sovutilgan reaktorlar dastlabki bosim va harorat oshgan holda nisbatan tejamkor bug 'tsikllaridan foydalanishga imkon beradi. Ushbu ikki holatda, atom elektr stantsiyasining termal diagrammasi 2 davrli dizaynda bajariladi: sovutish suyuqligi 1-davrada, bug '-suv davri esa 2-davrda. Qaynayotgan suvli yoki yuqori haroratli gazli sovutish suvi bo'lgan reaktorlar uchun bitta devirli termik atom elektr stantsiyasi mumkin. Qaynayotgan qaynoq reaktorlarda suv yadroda qaynab chiqadi, hosil bo'lgan bug '-suv aralashmasi ajratiladi va to'yingan bug' to'g'ridan-to'g'ri turbinaga yuboriladi yoki ilgari yadroga haddan tashqari issiqlik uchun qaytariladi.
Yuqori haroratli grafit-gazli reaktorlarda odatdagi gaz turbinasi tsiklidan foydalanish mumkin. Bunday holda, reaktor yonish kamerasi vazifasini bajaradi.
Reaktorning ishlashi paytida bo'linadigan izotoplarning yadro yoqilg'isidagi konsentratsiyasi asta-sekin kamayadi va yoqilg'i yonib ketadi. Shuning uchun, vaqt o'tishi bilan ular yangilari bilan almashtiriladi. Yadro yoqilg'isi mexanizmlari va qurilmalari yordamida qayta yuklanadi masofaviy boshqarish... Ishlatilgan yoqilg'i ishlatilgan yonilg'i hovuziga o'tkaziladi va keyin qayta ishlashga yuboriladi.
Reaktor va unga xizmat ko'rsatish tizimlari quyidagilarni o'z ichiga oladi: reaktorning o'zi biologik ekranlashtiruvchi, issiqlik almashinadigan, nasoslar yoki sovutadigan suyuqlikni aylanadigan gazni puflaydigan qurilmalar; sxemaning aylanishi uchun quvur liniyalari va armaturalari; yadro yoqilg'isini qayta yuklaydigan qurilmalar; maxsus tizimlar shamollatish, favqulodda sovutish va boshqalar.
Dizaynga qarab, reaktorlar quyidagi xususiyatlar bilan ajralib turadi: bosimli idish reaktorlarida yoqilg'i va moderator sovutish suyuqligining to'liq bosimini o'tkazadigan idish ichida joylashgan; kanal reaktorlarida sovutish suyuqligi bilan sovutilgan yoqilg'i maxsus o'rnatiladi. yupqa devorli korpusga kiritilgan moderatorga kirib boruvchi quvur kanallari. Bunday reaktorlar Rossiyada (Sibir, Beloyarsk AES va boshqalar),
AES xodimlarini radiatsiya ta'siridan himoya qilish uchun reaktor biologik ekranlash bilan o'ralgan bo'lib, uning asosiy materiali beton, suv, serpantin qumidir. Reaktorning elektron uskunalari to'liq yopiq bo'lishi kerak. Sovutish moslamasining oqishi mumkin bo'lgan joylarni kuzatish tizimi ko'zda tutilgan, zichlik va elektron uzilishlarning paydo bo'lishining oldini olish bo'yicha choralar ko'riladi, bu AES binolari va uning atrofini radioaktiv chiqindilar va ifloslanishiga olib keladi. Reaktor devorining jihozlari odatda yopiq qutilarga o'rnatiladi, ular AESning qolgan binolaridan biologik ekranlash yo'li bilan ajratiladi va reaktor ishlaganda xizmat ko'rsatilmaydi, radioaktiv havo va sovutish suvi bug'larining oz miqdori zanjirdagi qochqinlarning mavjudligi sababli AESning qarovsiz binolaridan olib tashlanadi. atmosferani ifloslanish ehtimolini yo'q qilish uchun tozalash filtrlari va gaz o'tkazgichlari ta'minlangan shamollatish tizimi. Dozimetrik nazorat xizmati AES xodimlari tomonidan radiatsion xavfsizlik qoidalarining bajarilishini nazorat qiladi.
Reaktorni sovutish tizimida baxtsiz hodisalar yuz berganda, yonilg'i elementi qoplamasining haddan tashqari qizishi va oqishini oldini olish uchun yadro reaktsiyasining tez (bir necha soniya ichida) siqilishi ta'minlanadi; favqulodda sovutish tizimida avtonom quvvat manbalari mavjud.
Biologik himoya, maxsus tizimlarning mavjudligi. shamollatish va favqulodda sovutish va dozimetrik boshqarish xizmatlari AES ishchi xodimlarini radioaktiv nurlanishning zararli ta'siridan to'liq himoya qilishga imkon beradi.
AES turbinalar zalining jihozlari IES turbinalar zalining jihozlariga o'xshaydi Bu atom elektr stantsiyalarining ko'pchiligini - to'yingan yoki biroz qizib ketgan nisbatan past parametrli bug 'ishlatilishini ajratib beradi.
Shu bilan birga, turbinada bug 'tarkibidagi namlik zarralari tomonidan so'nggi turbinali bosqichlarning pichoqlariga eroziya shikastlanishining oldini olish uchun ajratuvchi moslamalar o'rnatiladi. Ba'zan masofadan ajratuvchi va oraliq bug 'supero'tkazgichlaridan foydalanish kerak bo'ladi. Reaktiv yadrosidan o'tayotganda sovutish suyuqligi va uning tarkibidagi aralashmalar faollashishi sababli, turbinali xona jihozlarining konstruktiv echimi va bitta devirli AESlarning turbinali kondensatorli sovutish tizimi sovutish suvi oqishi ehtimolini butunlay istisno qilishi kerak. Bug 'parametrlari yuqori bo'lgan ikki davrli AESlarda turbinalar zali jihozlariga bunday talablar qo'yilmaydi.
AES uskunalarini joylashtirishning o'ziga xos talablariga quyidagilar kiradi: radioaktiv vositalar bilan bog'liq bo'lgan aloqa vositalarining mumkin bo'lgan minimal uzunligi, poydevor va reaktorning qo'llab-quvvatlovchi konstruktsiyalarining mustahkamligi va xonalarni ventilyatsiya qilishni ishonchli tashkil etish. kanalli grafit-suv reaktori bilan Beloyarsk AESning asosiy binosining qismini ko'rsatadi. Reaktor zali tarkibiga quyidagilar kiradi: biologik ekranlashtiruvchi reaktor, yonilg'i tayoqchalari va boshqaruv uskunalari. AES reaktor-turbin bloki printsipiga muvofiq tuzilgan. Turbin generatorlari va ularga xizmat ko'rsatish tizimlari dvigatellar xonasida joylashgan. Yordamchi uskunalar va o'simliklarni boshqarish tizimlari turbinali II reaktor zallari orasida joylashgan.
AESning samaradorligi uning asosiy tomonidan belgilanadi texnik ko'rsatkichlar: reaktorning birlik quvvati, yadroning energiya intensivligi, yadro yoqilg'isining yonish chuqurligi, AESning yil davomida o'rnatilgan quvvatidan foydalanish koeffitsienti. AES quvvati oshishi bilan PS ga xos kapital qo'yilmalar (o'rnatilgan choynakning narxi) IESlarga qaraganda keskin kamayadi. Bunda asosiy sabab birliklarning katta quvvatli yirik atom elektr stantsiyalarini qurishga intilish. AES iqtisodiyoti uchun odatdagidek yoqilg'i komponentining ishlab chiqarilgan elektr energiyasining tannarxidagi ulushi 30-40% ni tashkil etadi (IESlarda 60-70%). Shuning uchun yirik AESlar odatdagi yoqilg'ining cheklangan ta'minoti bo'lgan sanoatlashgan mintaqalarda, kichik AESlar esa, masalan, erishish qiyin bo'lgan yoki chekka hududlarda keng tarqalgan. Qishloqdagi AES. Odatda 12 MVt quvvatli elektr energiyasi bilan Bilibino (Yakutiya). Ushbu AES reaktori (29 MVt) issiqlik quvvatining bir qismi issiqlik ta'minoti uchun sarflanadi. Atom elektr stantsiyalari elektr energiyasini ishlab chiqarish bilan bir qatorda dengiz suvlarini sho'rsizlantirish uchun ham foydalaniladi. Shunday qilib, elektr quvvati 150 MVt bo'lgan Qozog'istondagi Shevchenko AES Kaspiy dengizidan kuniga 150.000 tonnagacha suvni sho'rsizlantirish (distillash bilan) uchun mo'ljallangan.
Ko'pgina sanoati rivojlangan mamlakatlarda (Rossiya, AQSh, Angliya, Frantsiya, Kanada, Germaniya, Yaponiya, Sharqiy Germaniya va boshqalar) 1980 yilga kelib ishlaydigan va qurilayotgan atom elektr stantsiyalari quvvati o'nlab GVt ga etkazildi. 1967 yilda nashr etilgan BMT Xalqaro Atom Agentligining ma'lumotlariga ko'ra, 1980 yilga kelib dunyodagi barcha atom elektr stantsiyalarining o'rnatilgan quvvati 300 GVt ga etgan.
Atom energiyasidan tinchlik bilan foydalanish bo'yicha 3-Xalqaro ilmiy-texnik konferentsiyada (1964, Jeneva) yadro energetikasini keng rivojlantirish aksariyat mamlakatlar uchun asosiy muammoga aylanganligi ta'kidlandi. 1968 yil avgust oyida Moskvada bo'lib o'tgan VII Jahon Energetika Konferentsiyasi (MIREC-UP) AES o'z o'qlaridan biriga aylanadigan keyingi bosqichda (taxminiy ravishda 1980-2000 yillarda) atom energetikasini rivojlantirish yo'nalishini tanlash muammolarining dolzarbligini tasdiqladi. elektr energiyasini ishlab chiqaruvchilar.

Birinchi atom elektr stantsiyasining ishga tushirilishidan o'tgan yillar davomida bir nechta yadro reaktorlari konstruktsiyalari yaratildi, ularning asosida mamlakatimizda atom energetikasining keng rivojlanishi boshlandi.

Rossiyaning 9 AES xodimlari 40,6 ming kishini yoki energetika sohasida ishlaydigan umumiy aholining 4 foizini tashkil etadi. 11,8% yoki 119,6 mlrd kVt soatni tashkil etdi. Rossiyada ishlab chiqarilgan barcha elektr energiyasining atom stansiyalarida ishlab chiqarilishi. Faqatgina AESlarda elektr energiyasi ishlab chiqarishning o'sishi saqlanib qoldi: 2000 yilda ishlab chiqarish 1999 yilga nisbatan 118% ni tashkil etdi.
Eng zamonaviy elektr stantsiyalari bo'lgan AESlar boshqa turdagi elektr stantsiyalariga nisbatan bir qator muhim afzalliklarga ega: normal ish sharoitida ular atrof-muhitni mutlaqo ifloslantirmaydi, xom ashyo manbasiga murojaat qilishni talab qilmaydi va shunga muvofiq deyarli hamma joyda joylashishi mumkin, yangi energiya bloklari o'rtacha gidroelektr stantsiyasiga teng deyarli quvvatga ega. ammo, atom elektr stantsiyalarida o'rnatilgan quvvatdan foydalanish koeffitsienti (80%) GES yoki issiqlik elektr stantsiyalariga qaraganda ancha yuqori. 1 kg uran taxminan 3000 tonna ko'mir yoqish bilan bir xil miqdorda issiqlik ishlab chiqarishi atom elektr stantsiyalari iqtisodiyoti va samaradorligi haqida gapirish mumkin.
Oddiy ish sharoitida atom elektr stantsiyalari deyarli jiddiy kamchiliklarga ega emaslar. Biroq, mumkin bo'lgan favqulodda vaziyatlarda atom elektr stansiyalarining xavfini sezmaslik mumkin emas: zilzilalar, bo'ronlar va boshqalar - bu erda energiya bloklarining eski modellari reaktorning nazoratsiz qizib ketishi sababli hududlarning radiatsiya bilan ifloslanish xavfini keltirib chiqaradi.
Adabiyot
1. Balanchevadze V. I., Baranovskiy A. I. va boshqalar; Ed. A.F.Dyakov. Bugun va ertaga energiya. - M.: Energoatomizdat, 1990. - 344 p.
2. Ko'proq. Dunyo energetikasining kelajagiga optimizm nuqtai nazar / Ed. R. Klark: Per. ingliz tilidan - M.: Energoatomizdat, 1994. - 215 p.
3. Energiya manbalari. Faktlar, muammolar, echimlar. - M.: Ilm-fan va texnologiya, 1997. - 110 p.
4. Kirillin V. A. Energiya. Asosiy muammolar: Savol-javoblarda. - M.: Bilim, 1997. - 128 p.
5. Jahon energetikasi: 2020 yilgacha rivojlanish prognozi / Per. ingliz tilidan tahrir. Yu.N. Starshikova. - M.: Energiya, 1990. - 256 p.
6. An'anaviy bo'lmagan energiya manbalari. - M.: Bilim, 1982. - 120 p.
7. Podgorny A. N. Vodorod energiyasi. - M.: Nauka, 1988. - 96 p.
8. Dunyoning energiya manbalari / Ed. P.S.Neporojniy, V.I. Popkov. - M.: Energoatomizdat, 1995. - 232 p.
9. Yudasin L. S. Energiya: muammolar va umidlar. - M.: Ta'lim, 1990. - 207s.
Allbest.ru saytida joylashtirilgan
Kirish
Atom energetikasining holati va rivojlanish istiqbollari.
Sanoat, transport, qishloq xo'jaligi va kommunal xizmatlarning rivojlanishi elektr energiyasi ishlab chiqarishni doimiy ravishda oshirib borishni talab qiladi.
Energiya iste'molining global o'sishi har yili o'sib bormoqda.
Masalan: 1952 yilda u an'anaviy birliklarda 540 million tonnani tashkil etgan bo'lsa, 1980 yilda u 3567 million tonnani tashkil etdi. deyarli 28 yil ichida u 6,6 martadan ko'proq o'sdi. Shuni ta'kidlash kerakki, yadro yoqilg'isi zaxiralari qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralaridan 22 baravar ko'pdir.
V Butunjahon energetika konferentsiyasida yoqilg'i zaxiralari quyidagi qiymatlar bo'yicha baholandi:
1. Yadro yoqilg'isi ……………………… .. 520x106
2. Ko'mir ……………………………………………………………… .. 55.5x106
3. Yog '…………………………………………………… .. 0.37x106
4. Tabiiy gaz ……………………… .0,22x106
5. Yog'li slanets ……………………………………………… .. 0.89x106
6. Qatron ………………………………… ..1,5x 106
7. Torf …………………………………………. 0.37x 10
Hammasi bo'lib 58,85x106
Energiya iste'molining hozirgi darajasi bilan turli xil hisob-kitoblarga ko'ra jahon zaxiralari 100-400 yil ichida tugaydi.
Olimlarning prognozlariga ko'ra, energiya iste'moli 1950 yilga kelib 2050 yilga kelib 7 marta farq qiladi. Yadro yoqilg'isi zaxiralari aholining energiya ehtiyojlarini ancha uzoq muddat qondirishi mumkin.
Rossiyaning boy tabiiy resurslariga qaramay, yoqilg'i yoqilg'isi, shuningdek yirik daryolarning gidroenergetika resurslari (1200 milliard kVt soat) yoki 137 million kVt soat. Bugun mamlakat Prezidenti atom energetikasini rivojlantirishga alohida e'tibor qaratdi. Ko'mir, neft, gaz, slanets, torf kimyo sanoatining turli sohalari uchun qimmatli xom ashyo ekanligini hisobga olsak. Ko'mir metallurgiya uchun koks ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Shu sababli, ba'zi sanoat tarmoqlari uchun organik yoqilg'i zaxiralarini saqlab qolish vazifasi. Jahon amaliyotida ham bunday tendentsiyalarga rioya qilinadi.
Atom elektr stansiyalarida olinadigan energiyaning narxi ko'mir yoqilg'isiga qaraganda pastroq va gidroelektrostantsiyalardagi energiya narxiga yaqin bo'lishi kutilayotganligini hisobga olsak, atom elektr stantsiyalarini barpo etishni dolzarbligi aniq bo'ladi. Atom elektr stantsiyalarida katta xavf tug'dirishiga qaramay, (avariya holatida radioaktivlik)
Hammasi rivojlangan mamlakatlar, ham Evropa, ham Amerika so'nggi paytlarda ular o'zlarining qurilishlarini faol ravishda rivojlantirmoqdalar, atom energiyasidan, ham fuqarolik, ham harbiy texnikada foydalanish haqida gapirmasa ham bo'ladi, bular atom energiyasi bilan ishlaydigan kemalar, suvosti kemalari, aviatashuvchilar.
Ham fuqarolik, ham harbiy yo'nalishda palma Rossiyaga tegishli edi.
Yadro bo'linishi energiyasini elektr energiyasiga to'g'ridan-to'g'ri aylantirish muammosini hal qilish ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining narxini sezilarli darajada pasaytiradi.