Tuumaelektrijaamad (NPP). Tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm. Tuumaelektrijaama (TEJ) tehnoloogilised skeemid
Tuumaelektrijaamad- Need on soojusjaamad, mis kasutavad tuumareaktsioonide energiat. Tuumakütusena kasutatakse tavaliselt uraani isotoopi U-235, mille sisaldus looduslikus uraanis on 0,714%. Uraani põhimass - isotoop U-238 (99,28% kogumassist) muutub neutronite kinnipüüdmisel sekundaarseks kütuseks - plutooniumiks Pu-239. Samuti on võimalik kasutada tooriumi, mis neutronite kinnipüüdmisel muutub lõhustuva uraani isotoobiks U-233. Lõhustumisreaktsioon toimub tuumareaktoris. Tuumakütust kasutatakse tavaliselt tahkel kujul. See on ümbritsetud kaitsva kestaga. Selliseid kütuseelemente nimetatakse kütusevarrasteks. Need on paigaldatud reaktori südamiku töökanalitesse. Soojusenergia, mis vabaneb lõhustumisreaktsiooni käigus, eemaldatakse reaktori südamikust jahutusvedeliku abil, mis pumbatakse rõhu all läbi iga töökanali või läbi kogu südamiku. Kõige tavalisem jahutusvedelik on vesi, mida anorgaanilistes filtrites põhjalikult puhastatakse.
Vesijahutusega tuumareaktoriga tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. Reaktori südamikus 1 eralduva soojuse võtab ära 1. ahela vesi (jahutusvedelik), mis pumbatakse läbi reaktori tsirkulatsioonipumba 2 abil. Reaktorist kuumutatud vesi siseneb soojusvahetisse (aurugeneraatorisse) 3, kus see kannab reaktoris saadud soojuse üle vee 2-kontuurile. 2. ahela vesi aurustub aurugeneraatoris ja tekkiv aur siseneb turbiini 4.
Riis. Vesijahutusega tuumareaktoriga tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm
1 g uraani või plutooniumi isotoopide lõhustamisel vabaneb 22 500 kWh, mis võrdub 2800 kg etalonkütuses sisalduva energiaga. On kindlaks tehtud, et maailma tuumakütuse (uraan, plutoonium jt) energiavarud ületavad oluliselt looduslike fossiilkütuste varude (nafta, kivisüsi, maagaas jne) energiavarusid. See avab laialdased väljavaated kiiresti kasvava kütusenõudluse rahuldamiseks. Lisaks on vaja arvestada söe ja nafta üha suureneva tarbimise mahuga maailmamajanduse tehnoloogilistel eesmärkidel. keemiatööstus, millest on saamas tõsine konkurent soojuselektrijaamadele. Hoolimata uute orgaanilise kütuse maardlate avastamisest ja selle tootmismeetodite täiustamisest, on maailmas kalduvus omistada selle kulude tõusu. See loob kõige keerulisemad tingimused riikidele, kus piiratud varud orgaanilised kütused. Selge vajadus kiire areng tuumaenergia, millel on juba praegu paljude maailma tööstusriikide energiabilansis silmapaistev koht.
Maailma esimene katsetööstuslik tuumajaam võimsusega 5 MW käivitati NSV Liidus 27. juunil 1954 Obninski linnas. Enne seda kasutati aatomituuma energiat peamiselt sõjalistel eesmärkidel. Esimese tuumaelektrijaama käivitamine tähistas energeetikas uue suuna avamist, mida tunnustati 1. rahvusvahelisel aatomienergia rahuotstarbelise kasutamise teadus- ja tehnikakonverentsil (august 1955, Genf).
Vesijahutusvedelikuga tuumaelektrijaamade reaktorid võivad töötada vee- või aururežiimis. Teisel juhul saadakse aur otse reaktori südamikus.
Uraani või plutooniumi tuumade lõhustumisel tekivad kiired neutronid, mille energia on kõrge. Looduslikus või nõrgalt rikastatud uraanis, kus U-235 sisaldus on madal, kiiret neutroni ahelreaktsiooni ei arene. Seetõttu aeglustatakse kiired neutronid termilisteks (aeglasteks) neutroniteks. Tuumaelektrijaamade moderaatoritena kasutatakse aineid, mis sisaldavad väikese aatommassiga elemente, millel on neutronite suhtes madal neeldumisvõime. Peamised moderaatorid on vesi, raske vesi, grafiit.
Praegu on enim omandatud termilised neutronreaktorid. Sellised reaktorid on struktuurilt lihtsamad ja kergemini juhitavad kui kiired neutronreaktorid. Paljutõotav suund on aga kiirete neutronreaktorite kasutamine tuumakütuse - plutooniumi - laiendatud aretusega; sel viisil saab kasutada enamikku U-238-st.
Tuumaenergeetika arendamise järgmises etapis on kavas välja töötada termotuumareaktorid, milles kasutatakse deuteeriumi ja triitiumi kergete tuumade termotuumareaktsioonide energiat.
Tuumareaktorite tüübid
Venemaa tuumaelektrijaamades kasutatakse järgmist tüüpi tuumareaktoreid:
- vesi-vesi tavalise veega moderaatoriks ja jahutusvedelikuks;
- grafiit-vesi vesijahutusvedeliku ja grafiidimoderaatoriga;
- raske vesi vesijahutusvedelikuga ja raske vesi moderaatorina;
- grafiitgaas koos gaasi jahutusvedeliku ja grafiidi moderaatoriga.
Valdavalt kasutatava reaktoritüübi valiku määrab peamiselt reaktorite ehitamisel kogunenud kogemus, samuti vajalike tööstusseadmete, tooraine jms olemasolu. USA tuumaelektrijaamades on enim kasutusel surveveereaktorid. Inglismaal kasutatakse grafiitgaasireaktoreid. Kanada tuumaelektrijaamades domineerivad raskeveereaktoritega tuumajaamad.
Sõltuvalt jahutusvedeliku agregatsiooni tüübist ja olekust luuakse üks või teine tuumaelektrijaamade termodünaamiline tsükkel. Termodünaamilise tsükli temperatuuri ülemise piiri valiku määravad tuumkütust sisaldavate kütuseelementide katete (TVEL) maksimaalne lubatud temperatuur, tuumkütuse enda lubatud temperatuur ning ka selleks omaks võetud tenoni kandja omadused. reaktori tüüp.
Tuumaelektrijaamades, mille soojusreaktorit jahutatakse veega, kasutatakse tavaliselt madala temperatuuriga aurutsükleid. Gaasjahutusega reaktorid võimaldavad kasutada suhteliselt ökonoomsemaid aurutsükleid kõrgendatud algrõhu ja temperatuuriga. Tuumaelektrijaama termiline skeem on neil kahel juhul 2-ahelaline: jahutusvedelik ringleb 1. ahelas, 2. ahelas on aur-vesi. Keeva vee või kõrge temperatuuriga gaasijahutusvedelikuga reaktorites on võimalik ühe kontuuriga termotuumaelektrijaam. Keevveereaktorites keeb vesi südamikus keema, tekkinud auru-vee segu eraldatakse ning küllastunud aur suunatakse kas otse turbiini või suunatakse eelnevalt südamikku tagasi ülekuumenemiseks.Kõrgtemperatuurilistes grafiitgaasireaktorites on tavapärane saab kasutada gaasiturbiini tsüklit. Reaktor toimib sel juhul põlemiskambrina.
Reaktori töö käigus väheneb järk-järgult lõhustuvate isotoopide kontsentratsioon tuumkütuses, st kütuseelemendid põlevad läbi. Seetõttu asendatakse need aja jooksul värsketega. Tuumakütuse ümberlaadimine toimub kaugjuhitavate mehhanismide ja seadmete abil. Kasutatud tuumkütuse vardad viiakse kasutatud tuumkütuse basseini ja saadetakse seejärel töötlemiseks.
Reaktor ja selle teenindussüsteemid hõlmavad: reaktorit ise koos bioloogilise kaitsega, soojusvahetid, pumbad või puhuriseadmed, mis jahutusvedelikku tsirkuleerivad; tsirkulatsioonikontuuri torustikud ja liitmikud; seadmed tuumkütuse ümberlaadimiseks; spetsiaalsed süsteemid ventilatsioon, hädajahutus jne.
Sõltuvalt sellest, disain reaktoritel on iseloomulikud tunnused: anumareaktorites asuvad kütuseelemendid ja moderaator anuma sees, mis kannab jahutusvedeliku kogurõhku; kanalreaktorites paigaldatakse jahutusvedelikuga jahutatavad kütuseelemendid spetsiaalsetesse torudesse-kanalitesse, mis läbivad õhukese seinaga korpusesse suletud moderaatori. Selliseid reaktoreid kasutatakse NSV Liidus (Siberi, Belojarski tuumaelektrijaamad jne).
Avariide korral reaktori jahutussüsteemis tagatakse kütusevardade katete ülekuumenemise ja lekkimise vältimiseks tuumareaktsiooni kiire (mõne sekundi jooksul) mahasurumine; Hädajahutussüsteemil on sõltumatud toiteallikad.
TEJ masinaruumi varustus on sarnane TPP masinaruumi seadmetega. Iseloomulik omadus enamik tuumaelektrijaamu - suhteliselt madalate parameetritega küllastunud või kergelt ülekuumendatud auru kasutamine.
Samal ajal paigaldatakse turbiini separaatorid, et välistada erosioonikahjustused turbiini viimaste astmete labadele aurus sisalduvate niiskusosakeste poolt. Mõnikord on vaja kasutada kaugeraldajaid ja auru soojendajaid. Tulenevalt asjaolust, et jahutusvedelik ja selles sisalduvad lisandid aktiveeruvad reaktori südamikku läbides, peab turbiinihalli seadmete ja turbiinkondensaatori üheahelaliste tuumaelektrijaamade jahutussüsteem täielikult välistama jahutusvedeliku lekke võimaluse. . Kõrge auruparameetritega kaheahelalistes tuumaelektrijaamades selliseid nõudeid turbiinihalli seadmetele ei esitata.
Tuumaelektrijaama tasuvuse määravad selle peamised tehnilised näitajad: reaktori reaktori võimsus, kasutegur, südamiku energiatihedus, tuumakütuse põlemine, tuumajaama aastane installeeritud võimsuse rakendusaste. Tuumaelektrijaama võimsuse suurenemisega väheneb eriinvesteering sellesse (paigaldatud kW maksumus) järsemalt kui soojuselektrijaamade puhul. Selles peamine põhjus soov ehitada suured tuumaelektrijaamad suure plokkide ühikumahuga. Tuumaelektrijaamade majandusele on tüüpiline, et kütusekomponendi osakaal toodetava elektrienergia maksumuses on 30-40% (TEP-del 60-70%).
1986. aastal toimunud Tšernobõli avarii tõttu kärbiti tuumaenergia arendusprogrammi. Pärast elektritootmise olulist kasvu 80ndatel kasvutempo aeglustus ning 1992.–1993. algas langus. Nõuetekohase töö korral on tuumaelektrijaamad kõige keskkonnasõbralikum energiaallikas. Nende töö ei põhjusta "kasvuhooneefekti", tõrgeteta töötingimustes atmosfääri heidet ja nad ei ima hapnikku.
Tuumaelektrijaamade puudused hõlmavad tuumajäätmete kõrvaldamisega seotud raskusi, õnnetuste katastroofilisi tagajärgi ja kasutatavate reservuaaride termilist reostust. Meie riigis asuvad võimsad tuumaelektrijaamad: Kesk- ja Kesk-Mustamaa piirkonnas, põhjas, Loodes, Uuralites, Volga piirkonnas ja Põhja-Kaukaasias. Tuumaenergiatööstuse uus areng on APEC ja AST loomine. Koostootmisjaamas, nagu ka tavalises koostootmisjaamas, toodetakse soojust ja elektrit ning AST-s ainult soojust. ATES tegutseb Tšukotkas Bilibino külas, ehitatakse AST-i.
Tuumaelektriplokkide ühikuvõimsus on jõudnud 1500 MW-ni. Praegu arvatakse, et tuumajaama ühikuvõimsust ei piira mitte niivõrd tehnilised kaalutlused, kuivõrd ohutustingimused reaktoriõnnetuste korral.
Praegu töötavad TEJ-d töötavad tehnoloogiliste nõuete kohaselt peamiselt elektrisüsteemi koormusgraafiku baasosas installeeritud võimsuse kasutuse kestusega 6500-7000 h/aastas.
Tuumaelektrijaama tehnoloogiline skeem sõltub reaktori tüübist, jahutusvedeliku ja aeglusti tüübist ning ka mitmetest muudest teguritest. Ahel võib olla üheahelaline (joonis a), kaheahelaline (joonis b) ja kolmeahelaline (joonis c).
TEJ üheahelaline tehnoloogiline skeem
Üheahelaline Keevaveereaktoriga ja Leningradi TEJ-s kasutati RBMK-1000 tüüpi grafiitmoderaatorit. Reaktor töötab kahe K-500-65/3000 kondensatsiooniturbiini ja kahe 500 MW generaatoriga blokis. Keevaveereaktor on aurugeneraator ja seega määrab üheahelalise skeemi kasutamise võimaluse. Turbiini ees oleva küllastunud auru algparameetrid: temperatuur 284°C, aururõhk 7,0 MPa. Üheahelaline skeem on suhteliselt lihtne, kuid radioaktiivsus levib kõikidele ploki elementidele, mis raskendab bioloogilist kaitset.
Tuumaelektrijaama kaheahelaline tehnoloogiline skeem
Kahe ahelaga kasutatakse VVER tüüpi surveveereaktoris. Survevesi juhitakse reaktori südamikusse, mis kuumutatakse temperatuurini 568-598°C rõhul 12,25-15,7 MPa. Jahutusvedeliku energiat kasutatakse aurugeneraatoris küllastunud auru moodustamiseks. Teine ahel on mitteradioaktiivne. Seade koosneb ühest 1000 MW kondensatsiooniturbiinist või kahest 500 MW turbiinist koos nendega seotud generaatoritega.
TEJ kolmeahelaline tehnoloogiline skeem
Kolme ahelaga skeem kasutatakse tuumaelektrijaamades, kus on kiirneutronreaktorid naatriumjahutusvedelikuga BN-600. Et välistada radioaktiivse naatriumi kokkupuude veega, konstrueeritakse teine ahel mitteradioaktiivse naatriumiga. Seega osutub vooluahel kolmeahelaliseks. Reaktor BN-600 töötab kolme K-200-130 kondensatsiooniturbiiniga agregaadis, mille auru algrõhk on 13 MPa ja temperatuur 500°C.
Tuumaelektrijaamade töö ajal, mis ei tarbi fossiilkütuseid (kivisüsi, nafta, gaas), vääveloksiide, lämmastikku, süsinikdioksiid; see vähendab globaalset kliimamuutust põhjustavat "kasvuhooneefekti".
Paljudes riikides toodavad tuumaelektrijaamad juba üle poole elektrist (Prantsusmaal - umbes 75%, Belgias - umbes 65%, Venemaal - ainult 12%).
Tšernobõli tuumaelektrijaama avarii (aprill 1986) õppetunnid nõudsid tuumajaamade ohutuse olulist (mitmekordset) tõstmist ning sundis neid loobuma tuumajaamade ehitamisest tihedalt asustatud ja seismiliselt aktiivsetesse piirkondadesse. Keskkonnaolukorda arvestades tuleks aga tuumaenergiat pidada paljulubavaks.
Tuumareaktori tööpõhimõtte ja konstruktsiooni mõistmiseks peate tegema lühikese kõrvalepõike minevikku. Tuumareaktor on inimkonna sajanditevanune, ehkki mitte täielikult kehastatud unistus ammendamatust energiaallikast. Selle iidne "eellane" on kuivadest okstest lõke, mis kunagi valgustas ja soojendas koopa võlve, kust meie kauged esivanemad külma eest pääste leidsid. Hiljem valdasid inimesed süsivesinikke – kivisütt, põlevkivi, naftat ja maagaasi.
Algas rahutu, kuid lühiajaline auruajastu, mis asendus veelgi fantastilisema elektriajastuga. Linnad täitusid valgusega ja töökojad senitundmatute elektrimootoritega töötavate masinate suminast. Siis tundus, et progress on jõudnud haripunkti.
Kõik on sees muutunud XIX lõpus sajandil, mil prantsuse keemik Antoine Henri Becquerel avastas kogemata, et uraanisoolad on radioaktiivsed. Kahe aasta pärast said tema kaasmaalased Pierre Curie ja tema naine Maria Sklodowska-Curie neilt raadiumi ja polooniumi ning nende radioaktiivsuse tase oli miljoneid kordi kõrgem kui tooriumil ja uraanil.
Teatepulga võttis kätte Ernest Rutherford, kes uuris üksikasjalikult radioaktiivsete kiirte olemust. Nii algas aatomi ajastu, millest sündis tema armastatud laps – tuumareaktor.
Esimene tuumareaktor
"Esmasündinu" on pärit USA-st. 1942. aasta detsembris andis reaktor esimese voolu, mis sai selle looja, sajandi ühe suurima füüsiku E. Fermi nime. Kolm aastat hiljem ärkas ZEEP-i tuumajaam Kanadas ellu. "Pronks" läks esimesele Nõukogude reaktorile F-1, mis käivitati 1946. aasta lõpus. I. V. Kurchatov sai kodumaise tuumaprojekti juhiks. Tänapäeval töötab maailmas edukalt üle 400 tuumaelektrijaama.
Tuumareaktorite tüübid
Nende peamine eesmärk on toetada kontrollitud tuumareaktsiooni, mis toodab elektrit. Mõned reaktorid toodavad isotoope. Lühidalt öeldes on need seadmed, mille sügavuses muudetakse ühed ained suure hulga soojusenergia vabanemisega teisteks. See on omamoodi "ahi", kus traditsiooniliste kütuste asemel "põletatakse" uraani isotoope - U-235, U-238 ja plutooniumi (Pu).
Erinevalt näiteks autost, mis on mõeldud mitut tüüpi bensiini jaoks, on igal radioaktiivsel kütuseliigil oma reaktoritüüp. Neid on kaks – aeglastel (U-235-ga) ja kiiretel (U-238 ja Pu-ga) neutronitel. Enamik tuumaelektrijaamu on varustatud aeglaste neutronreaktoritega. Lisaks tuumaelektrijaamadele "töötavad" rajatised uurimiskeskustes, tuumaallveelaevadel ja.
Kuidas reaktoriga läheb
Kõikidel reaktoritel on ligikaudu sama skeem. Selle "süda" on aktiivne tsoon. Seda saab umbkaudu võrrelda tavalise pliidi ahjuga. Ainult küttepuude asemel on tuumakütus moderaatoriga kütuseelementide kujul - TVEL. Aktiivne tsoon asub omamoodi kapsli – neutronreflektori – sees. Kütusevardad "pestakse" jahutusvedeliku - veega. Sest "südames" on väga kõrge tase radioaktiivsus, on see ümbritsetud usaldusväärse kiirguskaitsega.
Operaatorid juhivad tehase tööd kahega kriitilised süsteemid– ahelreaktsiooni reguleerimine ja kaugjuhtimissüsteem. Hädaolukorra tekkimisel käivitub koheselt hädakaitse.
Kuidas reaktor töötab
Aatomi "leek" on nähtamatu, kuna protsessid toimuvad tuuma lõhustumise tasemel. Ahelreaktsiooni käigus lagunevad rasked tuumad väiksemateks fragmentideks, mis ergastatud olekus muutuvad neutronite ja muude subatomaarsete osakeste allikateks. Kuid protsess ei lõpe sellega. Neutronid jätkavad “purunemist”, mille tulemusena eraldub palju energiat ehk mis juhtub, mille jaoks tuumajaamu ehitatakse.
Personali põhiülesanne on hoida kontrollvarraste abil ahelreaktsiooni konstantsel reguleeritaval tasemel. See on selle peamine erinevus aatomipommist, kus tuuma lagunemisprotsess on kontrollimatu ja kulgeb kiiresti võimsa plahvatuse kujul.
Mis juhtus Tšernobõli tuumaelektrijaamas
1986. aasta aprillis Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud katastroofi üks peamisi põhjuseid oli tööohutuse reeglite jäme rikkumine 4. energiaploki korralise hoolduse käigus. Seejärel eemaldati südamikust korraga 203 grafiitvarda eeskirjadega lubatud 15 asemel. Selle tulemusena lõppes alanud kontrollimatu ahelreaktsioon termilise plahvatuse ja jõuallika täieliku hävimisega.
Uue põlvkonna reaktorid
Viimase kümnendi jooksul on Venemaa tõusnud üheks liidriks maailmas tuumaenergia. Hetkel ehitab riiklik korporatsioon Rosatom tuumaelektrijaamu 12 riiki, kuhu ehitatakse 34 jõuplokki. Nii suur nõudlus annab tunnistust kaasaegse Venemaa tuumatehnoloogia kõrgest tasemest. Järjekorras on uued 4. põlvkonna reaktorid.
"Brest"
Üks neist on Brest, mida arendatakse Breakthrough projekti raames. Praegused avatud tsükliga süsteemid töötavad väherikastatud uraanil, jättes maha suure hulga kasutatud tuumkütust, mis tuleb tohutute kuludega kõrvaldada. "Brest" - kiire neutronreaktor on suletud tsüklis ainulaadne.
Selles muutub kasutatud tuumkütus pärast vastavat töötlemist kiirneutronreaktoris taas täisväärtuslikuks kütuseks, mida saab samasse rajatisse tagasi laadida.
Bresti eristab kõrge turvalisuse tase. See ei "plahvata" kunagi isegi kõige tõsisema õnnetuse korral, see on väga ökonoomne ja keskkonnasõbralik, kuna kasutab uuesti oma "uuendatud" uraani. Seda ei saa kasutada ka relvakvaliteediga plutooniumi tootmiseks, mis avab selle ekspordiks kõige laiemad väljavaated.
VVER-1200
VVER-1200 on uuenduslik 3+ põlvkonna reaktor võimsusega 1150 MW. Tänu ainulaadsetele tehnilistele võimalustele on sellel peaaegu absoluutne tööohutus. Reaktor on varustatud rohkesti passiivsete ohutussüsteemidega, mis töötavad ka automaatrežiimis toite puudumisel.
Üks neist on passiivne soojuseemaldussüsteem, mis aktiveerub automaatselt, kui reaktor on täielikult pingevaba. Sel juhul on ette nähtud avariihüdraulikapaagid. Primaarahela ebanormaalse rõhulanguse korral suunatakse reaktorisse suur kogus boori sisaldavat vett, mis summutab tuumareaktsiooni ja neelab neutroneid.
Teine oskusteave asub isolatsiooni alumises osas - sulatise "lõks". Kui sellegipoolest avarii tagajärjel südamik "lekib", ei lase "lõks" isolatsioonil kokku kukkuda ja takistab radioaktiivsete toodete sattumist maapinnale.
Tuumaelektrijaama ja tavakütust (kivisüsi, gaas, kütteõli, turvas) põletavate elektrijaamade tööpõhimõte on sama: eralduva soojuse tõttu muutub vesi auruks, mis suunatakse rõhu all turbiini. ja pöörab seda. Turbiin omakorda edastab pöörlemise generaatorile elektrivool, mis teisendab mehaaniline energia pöörlemine elektrienergiaks, see tähendab, et see tekitab voolu. Soojuselektrijaamade puhul toimub vee muundumine auruks söe, gaasi jne põlemisenergia tõttu, tuumaelektrijaamade puhul uraan-235 tuuma lõhustumise energia tõttu.
Tuuma lõhustumise energia muundamiseks veeauru energiaks kasutatakse erinevat tüüpi paigaldisi, mida nimetatakse nn. tuumareaktorid (paigaldised). Uraani kasutatakse tavaliselt dioksiidina - U0 2 .
Uraanoksiid eristruktuuride osana asetatakse moderaatorisse - ainesse, millega koostoimel neutronid kaotavad kiiresti energiat (aeglustavad). Nendel eesmärkidel kasutatakse seda vesi või grafiit - vastavalt nimetatakse reaktoreid veeks või grafiidiks.
Energia (teisisõnu soojuse) ülekandmiseks südamikust turbiinile kasutatakse jahutusvedelikku - vesi, vedel metall(nt naatrium) või gaas(näiteks õhk või heelium). Jahutusvedelik peseb kuumutatud pitseeritud konstruktsioonid mille sees toimub lõhustumisreaktsioon. Selle tulemusena soojeneb jahutusvedelik ja liigub läbi spetsiaalsete torude energia (oma soojuse kujul). Kuumutatud jahutusvedelikku kasutatakse auru tekitamiseks, mis juhitakse turbiini kõrge rõhu all.
Joonis G.1. Tuumaelektrijaama skemaatiline diagramm: 1 - tuumareaktor, 2 - tsirkulatsioonipump, 3 - soojusvaheti, 4 - turbiin, 5 - elektrivoolu generaator
Gaasijahutusvedeliku puhul see etapp puudub ja kuumutatud gaas juhitakse otse turbiini.
Venemaa (Nõukogude) tuumaenergiatööstuses on laialt levinud kahte tüüpi reaktorid: nn suure võimsusega kanalreaktor (RBMK) ja survevesireaktor (VVER). RBKM-i näitel käsitleme tuumajaama tööpõhimõtet veidi üksikasjalikumalt.
RBMK
RBMK on elektriallikas võimsusega 1000 MW, mis kajastab kanne RBMK-1000. Reaktor asetatakse spetsiaalsele kandekonstruktsioonile raudbetoonšahti. Tema ümber, ülal ja all asub bioloogiline kaitse(kaitse ioniseeriva kiirguse eest). Täidab reaktori südamiku grafiidist müüritis(st teatud viisil volditud grafiitplokid suurusega 25x25x50 cm) on silindrikujulised. Vertikaalsed augud tehakse kogu kõrguse ulatuses (joonis G.2.). Neisse asetatakse metalltorud, nn kanalid(sellest ka nimi "kanal"). Kanalitesse paigaldatakse kas kütusega konstruktsioonid (TVEL - kütuseelement) või reaktori juhtimiseks mõeldud vardad. Esimesi kutsutakse kütusekanalid, teine - juhtimis- ja kaitsekanalid. Iga kanal on iseseisev suletud struktuur.Reaktorit juhitakse neutroneid neelavate varraste kastmisega kanalisse (selleks kasutatakse materjale nagu kaadmium, boor ja euroopium). Mida sügavamale selline varras südamikku siseneb, seda rohkem neutroneid neeldub, seetõttu väheneb lõhustuvate tuumade arv ja energia vabanemine. Asjakohaste mehhanismide kogumit nimetatakse juhtimis- ja kaitsesüsteem (CPS).
Joonis G.2. RBMK skeem.
Igasse kütusekanalisse juhitakse vett altpoolt, mis tarnitakse reaktorisse spetsiaalse võimsa pumba abil - seda nimetatakse pearingluspump (MCP). Kütusesõlmede pesemisel läheb vesi keema ja kanali väljalaskeava juures tekib auru-vee segu. Ta siseneb eraldustrummel (BS)- seade, mis võimaldab eraldada (eralda) kuiva auru veest. Eraldatud vesi saadetakse põhitsirkulatsioonipumba abil tagasi reaktorisse, sulgedes sellega ahela "reaktor - trummel-separaator - SSC - reaktor". Seda nimetatakse mitme sundringluse (KMPTS) ahel. RBMK-s on kaks sellist vooluringi.
RBMK tööks vajalik uraanoksiidi kogus on ca 200 tonni (nende kasutamisel eraldub sama palju energiat kui ca 5 miljoni tonni kivisöe põletamisel). Kütus "töötab" reaktoris 3-5 aastat.
Jahutusvedelik on sees suletud ahel, väliskeskkonnast isoleeritud, välja arvatud oluline kiirgussaaste. Seda kinnitavad nii jaamade endi kui ka reguleerivate asutuste, keskkonnakaitsjate ja rahvusvaheliste organisatsioonide uuringud tuumaelektrijaama ümbruse kiirgusolukorra kohta.
Jahutusvesi tuleb jaama lähedal asuvast reservuaarist. Samas on sissevõetav vesi loomuliku temperatuuriga ja reservuaari tagasitulev vesi on ligikaudu 10 °C kõrgem. Küttetemperatuurile kehtivad ranged regulatsioonid, mida kohalike ökosüsteemide arvessevõtmiseks veelgi karmistatakse, kuid veehoidla niinimetatud "soojusreostus" on ilmselt kõige olulisem tuumaelektrijaamade keskkonnakahju. See puudus ei ole põhimõtteline ja ületamatu. Selle vältimiseks koos jahutustiikidega (või nende asemel) jahutustornid. Need on tohutud struktuurid suure läbimõõduga kooniliste torude kujul. Jahutusvesi juhitakse pärast kondensaatoris kuumutamist arvukatesse torudesse, mis asuvad jahutustorni sees. Nendel torudel on väikesed augud, mille kaudu vesi välja voolab, moodustades jahutustorni sees "hiiglasliku duši". Langev vesi jahutatakse atmosfääriõhuga ja kogutakse jahutustorni alla basseini, kust see võetakse kondensaatori jahutamiseks. Jahutustorni kohale tekib vee aurustumise tagajärjel valge pilv.
Tuumaelektrijaamade radioaktiivsed heitmed 1-2 tellimust alla maksimaalsete lubatud (st aktsepteeritavalt ohutute) väärtuste ja radionukliidide kontsentratsiooni tuumaelektrijaama piirkondades. miljoneid kordi vähem kui MPC ja kümneid tuhandeid kordi väiksem kui loomulik radioaktiivsus.
TEJ käitamise ajal keskkonda sattuvad radionukliidid on peamiselt lõhustumisproduktid. Suurem osa neist on inertsed radioaktiivsed gaasid (IRG), mille perioodid on lühikesed pool elu ja seetõttu ei avalda nad keskkonnale käegakatsutavat mõju (need lagunevad enne, kui neil on aega tegutseda). Lisaks lõhustumisproduktidele on osa emissioonidest aktivatsiooniproduktid (stabiilsetest aatomitest neutronite toimel moodustuvad radionukliidid). Märkimisväärsed kiirgusega kokkupuute osas on pikaealised radionukliidid(JN, peamised doosi moodustavad radionukliidid on tseesium-137, strontsium-90, kroom-51, mangaan-54, koobalt-60) ja joodi radioisotoobid(peamiselt jood-131). Samas on nende osa tuumaelektrijaamade heitkogustes äärmiselt ebaoluline ja ulatub protsendi tuhandikesse.
1999. aasta tulemuste kohaselt ei ületanud tuumaelektrijaamade radionukliidide eraldumine inertsete radioaktiivsete gaaside osas uraan-grafiitreaktorite puhul 2,8% ja VVER ja BN 0,3% lubatud väärtustest. Pikaealiste radionukliidide puhul ei ületanud emissioon uraan-grafiitreaktorite puhul 1,5% ja VVER ja BN 0,3%, jood-131 puhul vastavalt 1,6% ja 0,4%.
Oluline argument tuumaenergia kasuks on kütuse kompaktsus. Ümardatud hinnangud on järgmised: 1 kg küttepuid saab toota 1 kWh elektrit, 1 kg kivisütt - 3 kWh, 1 kg naftat - 4 kWh, 1 kg tuumakütust (madalrikastatud uraan) -300 000 kWh.
AGA loid jõuallikas 1 GW võimsus tarbib umbes 30 tonni väherikastatud uraani aastas (st umbes üks auto aastas). Et tagada sama võimsusega tööaasta söeelektrijaam vaja on umbes 3 miljonit tonni kivisütt (see tähendab umbes viis rongi päevas).
Pikaealiste radionukliidide eraldumine söe- või õliküttel töötavad elektrijaamad keskmiselt 20-50 (ja mõnel hinnangul 100) korda suurem kui sama võimsusega tuumaelektrijaamadel.
Kivisüsi ja muud fossiilsed kütused sisaldavad kaalium-40, uraan-238, toorium-232, millest igaühe eriaktiivsus ulatub mitmest ühikust mitmesaja Bq / kg (ja vastavalt nende radioaktiivsete seeriate nagu raadium-226). , raadium-228, plii-210, poloonium-210, radoon-222 ja teised radionukliidid). Biosfäärist isoleeritud maa kivimi paksuses, söe, nafta ja gaasi põletamisel eralduvad need atmosfääri ja paiskuvad nad atmosfääri. Pealegi on need sisemise kokkupuute seisukohast peamiselt kõige ohtlikumad alfa-aktiivsed nukliidid. Ja kuigi kivisöe looduslik radioaktiivsus on tavaliselt suhteliselt madal, summa toodetud energiaühiku kohta põletatud kütus on kolossaalne.
Söeküttel töötava elektrijaama läheduses elava elanikkonna kokkupuutedoosi tulemusena (suitsuheitmete puhastusaste on 98–99%) rohkem kui elanikkonna kiiritusdoosid tuumajaama läheduses 3-5 korda.
Lisaks atmosfääri eralduvatele heitmetele tuleb arvestada, et söejaamade jäätmete koondumiskohtades on märgata kiirgusfooni olulist tõusu, mis võib kaasa tuua maksimaalset lubatud doosi. Osa kivisöe looduslikust aktiivsusest on koondunud tuhas, mis koguneb elektrijaamades tohututes kogustes. Samal ajal on Kansko-Achinski maardla tuhaproovides üle 400 Bq/kg. Donbassi kivisöe lendtuha radioaktiivsus ületab 1000 Bq/kg. Ja neid jäätmeid ei eraldata keskkonnast. GW-aasta elektri tootmine kivisöe põletamisel vabastab keskkonda sadu GBq aktiivsust (enamasti alfa).
Sellised mõisted nagu "nafta ja gaasi kiirguskvaliteet" hakkasid tõsist tähelepanu tõmbama suhteliselt hiljuti, samas kui looduslike radionukliidide (raadium, toorium jt) sisaldus nendes võib jõuda märkimisväärsete väärtusteni. Näiteks radooni-222 mahuline aktiivsus maagaas keskmiselt 300–20 000 Bq/m 3 maksimumväärtustega kuni 30 000–50 000. Ja Venemaa toodab ligi 600 miljardit kuupmeetrit aastas.
Sellegipoolest tuleb märkida, et nii tuuma- kui ka soojuselektrijaamade radioaktiivsed heitmed ei too kaasa märgatavaid tagajärgi rahvatervisele. Isegi söeküttel töötavate elektrijaamade puhul on see kolmanda järgu keskkonnategur, mis on teistest oluliselt väiksem: kemikaalide ja aerosoolide emissioon, jäätmed jne.
LISA H
Tuumaelektrijaamad
Tuumaelektrijaamad on tuumarajatised, mis toodavad energiat, järgides teatud tingimustel kindlaksmääratud režiime. Nendel eesmärkidel kasutatakse projektiga määratletud territooriumi, kus tuumareaktoreid kasutatakse koos ülesannete täitmiseks vajalike süsteemide, seadmete, seadmete ja struktuuridega. Sihtülesannete täitmiseks kaasatakse spetsialiseerunud töötajad.
Kõik Venemaa tuumajaamad
Tuumaenergia ajalugu meil ja välismaal
1940. aastate teisel poolel algas töö esimese projekti loomiseks, mis hõlmas rahumeelse aatomi kasutamist elektri tootmiseks. 1948. aastal I.V. Kurtšatov tegi partei ja Nõukogude valitsuse ülesandest juhindudes ettepaneku alustada tööd aatomienergia praktilise kasutamise kallal elektri tootmiseks.
Kaks aastat hiljem, 1950. aastal, alustati Kaluga piirkonnas asuva Obninskoje küla lähedal planeedi esimese tuumaelektrijaama ehitamist. Maailma esimene tööstuslik tuumaelektrijaam, võimsusega 5 MW, käivitati 27.06.1954. Nõukogude Liidust sai esimene suurriik maailmas, kellel õnnestus aatomit rahumeelsetel eesmärkidel kasutada. Jaam avati Obninskis, mis oli selleks ajaks saanud linna staatuse.
Kuid Nõukogude teadlased ei piirdunud sellega, nad jätkasid tööd selles suunas, eriti alles neli aastat hiljem, 1958. aastal, alustati Siberi tuumaelektrijaama esimese etapi käitamist. Selle võimsus oli kordades suurem kui Obninski jaamas ja ulatus 100 MW-ni. Kuid kodumaiste teadlaste jaoks polnud see piir, kogu töö lõpetamisel oli jaama projekteeritud võimsus 600 MW.
Avatud ruumides Nõukogude Liit, tuumaelektrijaamade ehitamine, võtsid sel ajal tohutud mastaabid. Samal aastal alustati Belojarski tuumaelektrijaama ehitamist, mille esimene etapp varustas juba 1964. aasta aprillis esimesi tarbijaid. Tuumaelektrijaamade ehituse geograafia mässis kogu riigi oma võrguga, samal aastal käivitati Voroneži tuumajaama esimene blokk, mille võimsus oli 210 MW, teine blokk käivitati viis aastat hiljem 1969. aastal. mille võimsus oli 365 MW. tuumajaamade ehitusbuum ei raugenud kogu nõukogude aja jooksul. Uued jaamad või juba ehitatud lisaüksused käivitati mitmeaastaste intervallidega. Nii sai Leningrad juba 1973. aastal oma tuumaelektrijaama.
Nõukogude riik polnud aga ainus maailmas, kes suutis selliseid projekte juhtida. Ühendkuningriigis ei uinunud nad samuti ja, mõistes selle suuna väljavaateid, uurisid seda küsimust aktiivselt. Vaid kaks aastat hiljem, pärast jaama avamist Obninskis, käivitasid britid oma projekti rahumeelse aatomi arendamiseks. 1956. aastal käivitasid britid Calder-Halli linnas oma jaama, mille võimsus ületas Nõukogude oma ja ulatus 46 MW-ni. Mitte maha jäänud teisel pool Atlandi ookeani, aasta hiljem käivitasid ameeriklased Shippingporti jaama pidulikult. Käitise võimsus oli 60 MW.
Rahumeelse aatomi areng oli aga täis varjatud ohte, millest peagi sai teada kogu maailm. Esimene märk oli 1979. aastal toimunud suurõnnetus Three Mile Islandil, kuid pärast seda toimus katastroof, mis tabas kogu maailma, Nõukogude Liitu, väikelinn Tšernobõli oli ulatuslik katastroof, see juhtus 1986. aastal. Tragöödia tagajärjed olid korvamatud, kuid peale selle pani see asjaolu kogu maailma mõtlema tuumaenergia rahumeelse kasutamise otstarbekuse üle.
Selle tööstuse maailma tipptegijad mõtlevad tõsiselt tuumarajatiste ohutuse parandamisele. Tulemuseks oli asutamiskogu, mis korraldati 15. mail 1989 Nõukogude pealinnas. Assamblee otsustas luua Maailma Assotsiatsiooni, mis peaks hõlmama kõiki tuumaelektrijaamade operaatoreid, selle üldtunnustatud lühend on WANO. Organisatsioon jälgib oma programmide elluviimise käigus süstemaatiliselt tuumaelektrijaamade ohutustaseme tõusu maailmas. Kuid hoolimata kõigist tehtud pingutustest ei pea ka kõige moodsamad ja esmapilgul turvalisena tunduvad objektid stiihiate pealetungi vastu. Just endogeense katastroofi tõttu, mis väljendus maavärina ja sellele järgnenud tsunami näol, juhtus 2011. aastal Fukushima-1 jaamas õnnetus.
Aatomi elektrikatkestus
TEJ klassifikatsioon
Tuumaelektrijaamu liigitatakse kahe kriteeriumi järgi, milleks on nende toodetava energia tüüp ja reaktorite tüüp. Sõltuvalt reaktori tüübist määratakse toodetava energia hulk, ohutuse tase ja ka see, millist toorainet jaamas kasutatakse.
Vastavalt energia tüübile, mida jaamad toodavad, jagunevad need kahte tüüpi:
Tuumaelektrijaamad. Nende põhiülesanne on elektrienergia tootmine.
Tuumasoojuselektrijaamad. Tulenevalt sinna paigaldatud soojusjaamadest, kasutades soojuskadu, mis on jaamas vältimatud, muutub võimalikuks võrguvee soojendamine. Seega toodavad need jaamad lisaks elektrile ka soojusenergiat.
Pärast paljude võimaluste uurimist jõudsid teadlased järeldusele, et kõige ratsionaalsemad on nende kolm sorti, mida praegu kasutatakse kogu maailmas. Need erinevad mitmel viisil:
- Kasutatud kütus;
- Rakendatud jahutusvedelikud;
- Südamikud, mida kasutatakse vajaliku temperatuuri säilitamiseks;
- Moderaatori tüüp, mis määrab lagunemise käigus vabanevate neutronite kiiruse vähenemise, mis on nii vajalik ahelreaktsiooni toetamiseks.
Kõige tavalisem tüüp on reaktor, mis kasutab kütusena rikastatud uraani. Jahutusvedeliku ja moderaatorina kasutatakse siin tavalist või lahjat vett. Selliseid reaktoreid nimetatakse kergeks veeks, neid on kahte tüüpi. Esimeses genereeritakse turbiinide pööramiseks kasutatav aur aktiivses tsoonis, mida nimetatakse keeva vee reaktoriks. Teises toimub auru teke välisahelas, mis on soojusvahetite ja aurugeneraatorite kaudu ühendatud primaarahelaga. Seda reaktorit hakati välja töötama eelmise sajandi viiekümnendatel aastatel, nende aluseks olid USA armee programmid. Samal ajal, umbes samal ajal, töötas Sojuz välja keeva vee reaktori, milles grafiidist varras toimis moderaatorina.
Just seda tüüpi moderaatoriga reaktoritüüp on praktikas rakendust leidnud. Me räägime gaasijahutusega reaktorist. Selle ajalugu algas neljakümnendate lõpus, XX sajandi viiekümnendate alguses, algselt kasutati seda tüüpi arendusi tootmises. tuumarelvad. Sellega seoses sobivad selle jaoks kahte tüüpi kütust, need on relvade kvaliteediga plutoonium ja looduslik uraan.
Viimane projekt, millega kaasnes äriline edu, on saanud reaktor, kus jahutusvedelikuna kasutatakse rasket vett, kütusena meile juba tuttavat looduslikku uraani. Esialgu projekteerisid sellised reaktorid mitmed riigid, kuid selle tulemusel koondus nende tootmine Kanadasse, mis on põhjuseks, miks selles riigis leidub tohutuid uraanimaardlaid.
Tooriumi tuumajaamad – tulevikuenergia?
Tuumareaktoritüüpide täiustamise ajalugu
Planeedi esimese tuumaelektrijaama reaktor oli väga mõistlik ja elujõuline konstruktsioon, mis jaama pikaajalise ja veatu töö käigus ka tõestas. Selle koostisosade hulgas olid:
- külgmine veekaitse;
- müüritise korpus;
- ülemine kate;
- kokkupandav kollektor;
- kütusekanal;
- ülemine plaat;
- grafiidist müüritis;
- alumine plaat;
- jaotuskollektor.
TVEL-i voodri ja tehnoloogiliste kanalite põhiliseks konstruktsioonimaterjaliks valiti roostevaba teras, tollal ei teatud tsirkooniumisulamitest, mis võiksid sobida tööks 300°C temperatuuril. Sellise reaktori jahutamine viidi läbi veega, kusjuures rõhk, mille all seda toideti, oli 100 at. Sel juhul eraldus aur temperatuuriga 280°C, mis on üsna mõõdukas parameeter.
Tuumareaktori kanalid olid projekteeritud nii, et neid oli võimalik täielikult asendada. See on tingitud ressursi piiratusest, mis on tingitud kütuse kulumisest tegevustsoonis. Projekteerijad ei leidnud põhjust eeldada, et kiiritatavas tegevuspiirkonnas asuvad konstruktsioonimaterjalid suudavad kogu oma ressursi välja töötada, nimelt umbes 30 aastat.
Mis puutub TVEL-i disaini, siis otsustati kasutada ühepoolse jahutusmehhanismiga torukujulist versiooni
See vähendas tõenäosust, et kütuseelemendi rikke korral satuvad ahelasse lõhustumisproduktid. TVEL-katte temperatuuri reguleerimiseks kasutati uranolübdeenisulamist kütuse koostist, mis oli terade kujul, mis oli hajutatud sooja vee maatriksi abil. Sel viisil töödeldud tuumkütus võimaldas saada väga töökindlaid kütuseelemente. võimeline töötama suure termilise koormuse korral.
Kurikuulus Tšernobõli tuumajaam võib olla eeskujuks rahumeelse tuumatehnoloogia arendamise järgmisest ringist. Sel ajal peeti selle ehitamisel kasutatud tehnoloogiaid kõige arenenumateks ja reaktoritüüpi kõige kaasaegsemaks maailmas. Jutt käib RBMK-1000 reaktorist.
Ühe sellise reaktori soojusvõimsus ulatus 3200 MW-ni, sel on aga kaks turbogeneraatorit, mille elektrivõimsus ulatub 500 MW-ni, seega ühe jõuallika elektrivõimsus on 1000 MW. RBMK kütusena kasutati rikastatud uraandioksiidi. Algolekus enne protsessi algust sisaldab üks tonn sellist kütust umbes 20 kg kütust, nimelt uraani - 235. Uraandioksiidi statsionaarsel laadimisel reaktorisse on aine mass 180 tonni.
Kuid laadimisprotsess ei ole hulgi, reaktorisse pannakse kütuseelemendid, mis on meile juba TVEL-ile hästi teada. Tegelikult on need torud, mille valmistamiseks kasutatakse tsirkooniumisulamit. Sisuna sisaldavad need silindrilise kujuga uraandioksiidi tablette. Reaktori tegevustsoonis on need paigutatud kütusesõlmedesse, millest igaüks ühendab 18 kütuseelementi.
Sellises reaktoris on kuni 1700 sellist komplekti ja need asetatakse grafiitmüüritisse, kus on spetsiaalselt selleks otstarbeks projekteeritud vertikaalse kujuga tehnoloogilised kanalid. Just neis ringleb jahutusvedelik, mille rolli RMBC-s mängib vesi. Veekeeris tekib kokkupuutel tsirkulatsioonipumpadega, mida on kaheksa tükki. Reaktor asub šahti sees ja graafiline müüritis paikneb 30 mm paksuses silindrilises korpuses. Kogu aparaadi tugi on betoonalus, mille all on bassein - mullitaja, mis aitab õnnetuse lokaliseerida.
Kolmanda põlvkonna reaktorid kasutavad rasket vett
Mille põhielement on deuteerium. Kõige tavalisem disain kannab nime CANDU, see töötati välja Kanadas ja seda kasutatakse laialdaselt üle maailma. Selliste reaktorite südamik asub horisontaalasendis ja silindrilised mahutid täidavad küttekambri rolli. Kütusekanal ulatub läbi kogu küttekambri, igal neist kanalitest on kaks kontsentrilist toru. Seal on välimised ja sisemised torud.
Sisetorus on kütus jahutusvedeliku rõhu all, mis võimaldab reaktorit töötamise ajal täiendavalt tankida. Moderaatorina kasutatakse rasket vett valemiga D20. Suletud tsükli ajal pumbatakse vett läbi kütusepakke sisaldava reaktori torude. Tuuma lõhustumise tulemusena eraldub soojust.
Jahutustsükkel raske vee kasutamisel seisneb aurugeneraatorite läbimises, kus raske vee eralduvast soojusest keeb tavaline vesi, mille tulemusena tekib kõrgsurveaur. See jaotatakse tagasi reaktorisse, mille tulemuseks on suletud jahutustsükkel.
Seda teed mööda toimus maailma eri riikides kasutusel olnud ja kasutusel olevate tuumareaktoritüüpide samm-sammult täiustamine.
Hoolimata tõsiasjast, et vaidlused tuumajaamade ümber pole vaibunud juba aastaid, pole enamikul inimestest aimugi, kuidas tuumajaamad elektrit toodavad, kuigi ilmselt teavad nad mõnda legendi tuumajaamade kohta. Artikkel hõlmab üldiselt Kuidas see töötab tuumaelektrijaam. Te ei tohiks oodata saladusi ja ilmutusi, kuid keegi õpib enda jaoks midagi uut.
Artiklis kirjeldatakse tuumareaktorid tüüpi VVER (vesijahutusega jõureaktorid), kui kõige levinum.
Video selle kohta, kuidas tuumaelektrijaam töötab
Tuumaelektrijaama tööpõhimõte - animatsioon
Reaktori südamik on täidetud kütusesõlmedega, mis koosnevad uraandioksiidi graanulitega täidetud tsirkooniumkütuseelementide (TVEL) kimpust.
Tuumajaama reaktori kütusekomplekt täissuuruses
Uraani tuumade lõhustumine tuumareaktoris
Uraani tuumade lõhustumine koos neutronite moodustumisega (2 või 3 neutronit), mis teistesse tuumadesse sattudes võivad samuti põhjustada nende lõhustumist. Nii tekib tuuma ahelreaktsioon. Sel juhul toodetud neutronite arvu ja neutronite arvu suhe per eelmine samm lõhustumist nimetatakse neutronite korrutusteguriks k. Kui k<1, реакция затухает. При к=1 идёт самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Когда k>1, reaktsioon kiireneb kuni tuumaplahvatuseni. Tuumareaktorites hoitakse kontrollitud tuuma ahelreaktsiooni, hoides k ühe lähedal.
Kütusesõlmedega laetud tuumaelektrijaama reaktor
Kuidas tuumaelektrijaamades elektrit toodetakse?
Ahelreaktsiooni käigus eraldub soojuse kujul suur hulk energiat, mis soojendab primaarset jahutusvedelikku – vett. Vesi tarnitakse altpoolt reaktori südamikusse peamiste tsirkulatsioonipumpade (MCP) abil. Kuumutades temperatuurini 322 °C, siseneb vesi aurugeneraatorisse (soojusvahetisse), kus pärast tuhandete soojusvahetustorude läbimist ja osa soojuse eraldamist sekundaarringi veele siseneb see uuesti südamikusse. .
Kuna sekundaarahela rõhk on madalam, keeb vesi aurugeneraatoris, moodustades auru, mille temperatuur on 274 ° C, mis siseneb turbiini. Kõrgsurveballooni sisenemine ja seejärel kolm silindrit madal rõhk Aur keerutab turbiini, mis omakorda pöörleb generaatorit, mis toodab elektrit. Väljatõmbeaur siseneb kondensaatorisse, kus see kondenseerub külma veega jahutustiigist või jahutustornist ning suunatakse toitepumpade abil tagasi aurugeneraatorisse.
Tuumaelektrijaama turbiiniosakond ja turbiin ise
Selline keeruline kaheahelaline süsteem loodi selleks, et kaitsta tuumaelektrijaama seadmeid (turbiin, kondensaator), aga ka keskkonda radioaktiivsete osakeste sissepääsu eest primaarahelast, mille ilmnemine on võimalik seadmete korrosiooni tõttu. radioaktiivsus, samuti kütusevarda katte rõhu vähendamine.
Kus ja kuidas tuumajaama juhitakse
TEJ plokke juhitakse alates ploki kilp kontroll, mis tavaliselt vähendab tavalist meest tänaval "pirnide, nuppude ja nuppude rohkusega".
Juhtpaneel asub reaktori sektsioonis, kuid "puhtas tsoonis" ja sellel asuvad pidevalt:
- juhtiv reaktori juhtimisinsener
- Juhtiv turbiinijuhtimisinsener
- juhtploki juhtimisinsener
- ploki vahetuse juht
TEJ territoorium
Ümberringi tuumaelektrijaam korraldatakse vaatlustsoon (sama kolmekümnekilomeetrine tsoon), milles jälgitakse pidevalt kiirgusolukorda. Samuti on 3 km raadiusega (olenevalt tuumajaama projekteerimisvõimsusest) sanitaarkaitsevöönd, kus on inimasustus keelatud, põllumajandustegevus on piiratud.
Tuumaelektrijaama juurdepääsutsoonid
TEJ siseterritoorium on jagatud kaheks tsooniks: vaba juurdepääsu tsoon (puhas tsoon), kus kiirgustegurite mõju personalile on praktiliselt välistatud, ja kontrollitud juurdepääsu tsoon (CAZ), kus on võimalik töötajate kokkupuude kiirgusega.
Juurdepääs ZKD-sse ei ole kõigile lubatud ja see on võimalik ainult läbi sanitaarkontrolli ruumi, pärast eririiete vahetamise protseduuri. riietus ja individuaalse dosimeetri hankimine. Juurdepääs isolatsioonile, milles paiknevad reaktor ise ja primaarahela seadmed, on reaktori toitel töötamise ajal üldjuhul keelatud ja võimalik vaid erandjuhtudel. Tuumaelektrijaama töötajatele saadavad doosid on rangelt fikseeritud ja standardiseeritud, kuigi tegelik kokkupuude reaktori normaalse töö ajal on sadu kordi väiksem maksimaalsetest doosidest.
Dosimeetriline kontroll tuumaelektrijaama ZKD-st väljumisel
Tõenäoliselt liigub kõige rohkem kuulujutte ja oletusi tuumaelektrijaamade heitkoguste ümber. Heitmed on olemas ja need tekivad peamiselt ventilatsioonitorude kaudu – need on samad torud, mis seisavad iga toiteploki lähedal ega suitseta kunagi. Enamasti satuvad atmosfääri inertsed radioaktiivsed gaasid – ksenoon, krüptoon ja argoon.
Kuid enne atmosfääri paiskumist läbib tuumaelektrijaama ruumide õhk läbi keeruliste filtrite süsteemi, kust eemaldatakse suurem osa radionukliide. Lühiealised isotoobid lagunevad enne, kui gaasid jõuavad toru tippu, vähendades radioaktiivsust veelgi. Sellest tulenevalt on tuumaelektrijaamade atmosfääri eralduvate gaaside ja aerosooliheitmete panus looduslikku kiirgusfooni tähtsusetu ja seda võib üldiselt tähelepanuta jätta. Seetõttu on tuumaenergia teiste elektrijaamadega võrreldes üks puhtamaid. Igal juhul kontrollivad kõiki tuumaelektrijaamade radioaktiivseid emissioone rangelt keskkonnakaitsjad ja töötatakse välja viise nende edasiseks vähendamiseks.
Tuumaelektrijaama ohutus
Kõik tuumaelektrijaamade süsteemid on projekteeritud ja neid kasutatakse vastavalt arvukatele ohutuspõhimõtetele. Näiteks tähendab süvakaitse mõiste mitmete tõkete olemasolu ioniseeriva kiirguse ja radioaktiivsete ainete levimisel keskkonda. See on väga sarnane Kashchei the Deathless põhimõttega: kütus on rühmitatud graanuliteks, mis on tsirkooniumkütuse vardades, mis asetatakse terasest reaktorianuma, mis asetatakse raudbetoonist tõkkesse. Seega ühe tõkke hävimise kompenseerib järgmine. Kõik tehakse selleks, et radioaktiivsed ained ei pääseks ühegi õnnetuse korral kontrollitud juurdepääsutsoonist kaugemale.
Samuti on kõigil süsteemidel kahe- ja kolmekordne liiasus vastavalt ühe rikke põhimõttele, mille kohaselt peab süsteem täitma oma ülesandeid katkematult ka siis, kui mõni selle elementidest rikki läheb. Koos sellega rakendatakse mitmekesisuse põhimõtet, st erinevate tööpõhimõtetega süsteemide kasutamist. Näiteks kui avariikaitse on aktiveeritud, kukuvad neeldumisvardad reaktori südamikusse ja primaarsesse jahutusvedelikku süstitakse täiendavalt boorhapet.
Kuidas tuumaelektrijaamu remonditakse?
Jõuagregaadid viiakse regulaarselt välja plaaniliseks ennetavaks hoolduseks (PPR), mille käigus tankitakse kütust, teostatakse diagnostika, seadmete remont ja vahetus ning seadmete moderniseerimine. kord nelja aasta jooksul viiakse töötav jõuplokk kapitaalkatkestusse koos tuumakütuse täieliku mahalaadimisega reaktori südamikust, sisemiste kontrollimise ja katsetamisega, samuti reaktori surveanuma tugevuse testimisega.
