Nuklearne elektrane (NPP). Shematski prikaz nuklearne elektrane. Tehnološke sheme nuklearne elektrane (NE)
Nuklearne elektrane- To su termostanice koje koriste energiju nuklearnih reakcija. Kao nuklearno gorivo obično se koristi izotop urana U-235, čiji je sadržaj u prirodnom uranu 0,714%. Glavna masa urana - izotop U-238 (99,28% ukupne mase) kada se zarobe neutroni pretvara se u sekundarno gorivo - plutonij Pu-239. Također je moguće koristiti torij, koji se, kada ga zarobe neutroni, pretvara u fisijski izotop urana U-233. Reakcija fisije odvija se u nuklearnom reaktoru. Nuklearno gorivo se obično koristi u krutom obliku. Zatvoren je u zaštitni omotač. Takvi gorivi elementi nazivaju se gorivne šipke. Ugrađuju se u radne kanale jezgre reaktora. Termalna energija, koji se oslobađa tijekom reakcije fisije, uklanja se iz jezgre reaktora uz pomoć rashladne tekućine, koja se pod pritiskom pumpa kroz svaki radni kanal ili kroz cijelu jezgru. Najčešća rashladna tekućina je voda, koja se temeljito čisti u anorganskim filtrima.
Shematski dijagram nuklearne elektrane s vodom hlađenim nuklearnim reaktorom prikazan je na sl. Toplinu koja se oslobađa u jezgri reaktora 1 preuzima voda (rashladno sredstvo) 1. kruga, koju kroz reaktor pumpa cirkulacijska pumpa 2. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje toplinu primljenu u reaktoru predaje vodi 2- kontura. Voda 2. kruga isparava u generatoru pare, a nastala para ulazi u turbinu 4.
Riža. Shema nuklearne elektrane s vodom hlađenim nuklearnim reaktorom
Fisijom 1 g izotopa urana ili plutonija oslobađa se 22 500 kWh, što je ekvivalentno energiji sadržanoj u 2 800 kg referentnog goriva. Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodnih rezervi fosilnih goriva (nafta, ugljen, prirodni plin i dr.). To otvara široke mogućnosti za zadovoljenje brzo rastuće potražnje za gorivom. Uz to, potrebno je uzeti u obzir sve veći obujam potrošnje ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetskog gospodarstva. kemijska industrija, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Unatoč otkriću novih nalazišta organskog goriva i poboljšanju metoda njegove proizvodnje, u svijetu postoji tendencija pripisivanja povećanja njegove cijene. To stvara najteže uvjete za zemlje s ograničene zalihe organska goriva. Jasna potreba brz razvoj nuklearna energija, koji već zauzima istaknuto mjesto u energetskoj bilanci niza industrijskih zemalja svijeta.
U SSSR-u je 27. lipnja 1954. u gradu Obninsku puštena u rad prva svjetska nuklearna elektrana za pilot industrijske svrhe snage 5 MW. Prije toga se energija atomske jezgre koristila uglavnom u vojne svrhe. Puštanje u rad prve nuklearne elektrane označilo je otvaranje novog smjera u energetici, što je prepoznato na 1. međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji o uporabi atomske energije u miroljubive svrhe (kolovoz 1955., Ženeva).
Reaktori nuklearnih elektrana s vodenim rashladnim sredstvom mogu raditi u vodenom ili parnom načinu rada. U drugom slučaju, para se dobiva izravno u jezgri reaktora.
Tijekom fisije jezgri urana ili plutonija nastaju brzi neutroni, čija je energija velika. U prirodnom ili slabo obogaćenom uranu, gdje je sadržaj U-235 nizak, brza lančana reakcija neutrona se ne razvija. Stoga se brzi neutroni usporeno pretvaraju u toplinske (spore) neutrone. Kao moderatori u nuklearnim elektranama koriste se tvari koje sadrže elemente male atomske mase, koji imaju nisku sposobnost apsorpcije u odnosu na neutrone. Glavni moderatori su voda, teška voda, grafit.
Trenutačno su reaktori toplinskih neutrona najviše ovladani. Takvi reaktori su strukturno jednostavniji i lakši za upravljanje od reaktora na brzim neutronima. Međutim, obećavajući smjer je uporaba brzih neutronskih reaktora s proširenim uzgojem nuklearnog goriva - plutonija; na taj se način može koristiti većina U-238.
U sljedećoj fazi razvoja nuklearne energije planira se ovladati termonuklearnim reaktorima, u kojima se koristi energija reakcija fuzije lakih jezgri deuterija i tricija.
Vrste nuklearnih reaktora
U nuklearnim elektranama u Rusiji koriste se nuklearni reaktori sljedećih glavnih tipova:
- voda-voda s običnom vodom kao moderatorom i rashladnim sredstvom;
- grafit-voda s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom;
- teška voda s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator;
- grafit-plin s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom.
Odabir pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom skupljenim iskustvom u konstrukciji reaktora, kao i dostupnošću potrebne industrijske opreme, sirovina itd. U američkim nuklearnim elektranama najviše se koriste tlačnovodni reaktori. U Engleskoj se koriste grafitno-plinski reaktori. U nuklearnim elektranama u Kanadi dominiraju nuklearne elektrane s teškovodnim reaktorima.
Ovisno o vrsti i agregatnom stanju rashladnog sredstva, stvara se jedan ili drugi termodinamički ciklus nuklearnih elektrana. Odabir gornje temperaturne granice termodinamičkog ciklusa određen je maksimalnom dopuštenom temperaturom obloga gorivih elemenata (TVEL) koji sadrže nuklearno gorivo, dopuštenom temperaturom samog nuklearnog goriva, kao i svojstvima nosača klina koji je za to usvojen. tip reaktora.
U nuklearnim elektranama, čiji se toplinski reaktor hladi vodom, obično se koriste niskotemperaturni parni ciklusi. Plinom hlađeni reaktori omogućuju korištenje relativno ekonomičnijih parnih ciklusa s povećanim početnim tlakom i temperaturom. Toplinska shema NEK u ova dva slučaja izvedena je kao dvokružna: rashladno sredstvo cirkulira u 1. krugu, 2. krug je para-voda. U reaktorima s kipućom vodom ili visokotemperaturnim plinskim rashladnim sredstvom moguća je termoelektrana s jednom petljom. U reaktorima s kipućom vodom, voda ključa u jezgri, nastala mješavina pare i vode se odvaja, a zasićena se para šalje izravno u turbinu ili se prethodno vraća u jezgru radi pregrijavanja. U visokotemperaturnim grafitno-plinskim reaktorima, konvencionalni može se koristiti ciklus plinske turbine. Reaktor u ovom slučaju djeluje kao komora za izgaranje.
Tijekom rada reaktora koncentracija fisibilnih izotopa u nuklearnom gorivu postupno se smanjuje, tj. gorivi elementi izgaraju. Stoga se s vremenom zamjenjuju svježima. Nuklearno gorivo se puni pomoću daljinski upravljanih mehanizama i uređaja. Istrošene gorivne šipke se prenose u bazen za istrošeno gorivo i zatim šalju na obradu.
Reaktor i njegovi servisni sustavi uključuju: sam reaktor s biološkom zaštitom, izmjenjivačima topline, pumpama ili jedinicama puhala koje cirkuliraju rashladno sredstvo; cjevovodi i armatura cirkulacijskog kruga; uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva; specijalni sustavi ventilacija, hitno hlađenje itd.
Ovisno o oblikovati reaktori imaju karakteristične značajke: u reaktorima s posudama, gorivne šipke i moderator nalaze se unutar posude, koja nosi puni tlak rashladnog sredstva; u kanalnim reaktorima, gorivi elementi hlađeni rashladnom tekućinom ugrađeni su u posebne cijevi-kanale koji prolaze kroz moderator zatvoren u kućište tankih stijenki. Takvi se reaktori koriste u SSSR-u (Sibirska, Belojarska nuklearna elektrana itd.).
U slučaju nesreće u sustavu hlađenja reaktora, kako bi se spriječilo pregrijavanje i curenje obloga gorivih šipki, osigurano je brzo (unutar nekoliko sekundi) suzbijanje nuklearne reakcije; Sustav za hitno hlađenje ima neovisne izvore energije.
Oprema strojarnice NE je slična opremi strojarnice TE. Posebnost većina nuklearnih elektrana - korištenje pare relativno niskih parametara, zasićene ili blago pregrijane.
Istodobno, kako bi se isključilo oštećenje lopatica zadnjih stupnjeva turbine od erozije česticama vlage sadržanim u pari, u turbinu su ugrađeni separatori. Ponekad je potrebno koristiti daljinske separatore i dogrijače pare. Zbog činjenice da se rashladna tekućina i nečistoće sadržane u njoj aktiviraju pri prolasku kroz jezgru reaktora, projektiranje opreme turbinske dvorane i sustava hlađenja turbinskog kondenzatora nuklearnih elektrana s jednom petljom mora u potpunosti isključiti mogućnost istjecanja rashladne tekućine . U dvokružnim nuklearnim elektranama s visokim parametrima pare takvi se zahtjevi ne postavljaju na opremu turbinske dvorane.
Isplativost nuklearne elektrane određena je njezinim glavnim tehničkim pokazateljima: jediničnom snagom reaktora, učinkovitošću, energetskom gustoćom jezgre, izgaranjem nuklearnog goriva, godišnjim faktorom iskorištenja instaliranog kapaciteta nuklearne elektrane. Povećanjem snage nuklearne elektrane specifična ulaganja u nju (trošak instaliranih kW) opadaju jače nego što je to slučaj kod termoelektrana. U tome glavni razlogželja za gradnjom velikih nuklearnih elektrana s velikim jediničnim kapacitetom blokova. Za ekonomičnost nuklearnih elektrana tipično je da udio gorive komponente u cijeni proizvedene električne energije iznosi 30-40% (u TE 60-70%).
Zbog nesreće u Černobilu 1986. prekinut je program razvoja nuklearne energije. Nakon značajnog porasta proizvodnje električne energije 80-ih godina, stopa rasta se usporava, a 1992.-1993. počeo je pad. Nuklearne elektrane su uz pravilan rad ekološki najprihvatljiviji izvor energije. Njihov rad ne dovodi do pojave efekta "staklenika", emisije u atmosferu u uvjetima nesmetanog rada, te ne apsorbiraju kisik.
Nedostaci nuklearnih elektrana uključuju poteškoće povezane s odlaganjem nuklearnog otpada, katastrofalne posljedice nesreća i toplinsko onečišćenje korištenih rezervoara. U našoj zemlji snažne nuklearne elektrane nalaze se: u središnjoj i srednjoj crnozemskoj regiji, na sjeveru, na sjeverozapadu, na Uralu, u regiji Volga i na sjevernom Kavkazu. Novi razvoj u industriji nuklearne energije je stvaranje APEC-a i AST-a. U kogeneraciji, kao iu konvencionalnoj kogeneraciji, proizvodi se toplina i električna energija, au AST samo toplina. ATES djeluje u selu Bilibino na Čukotki, AST se gradi.
Jedinični kapacitet nuklearnih elektrana dosegao je 1500 MW. Trenutačno se vjeruje da je jedinični kapacitet nuklearne elektrane ograničen ne toliko tehničkim razlozima koliko sigurnosnim uvjetima u slučaju nesreća s reaktorima.
Prema tehnološkim zahtjevima, trenutno pogonske NE rade uglavnom u baznom dijelu rasporeda opterećenja EES-a s trajanjem korištenja instaliranog kapaciteta 6500-7000 h/god.
Tehnološka shema nuklearne elektrane ovisi o vrsti reaktora, vrsti rashladnog sredstva i moderatora, ali i o nizu drugih čimbenika. Strujni krug može biti jednokružni (sl. a), dvokružni (sl. b) i trokružni (sl. c).
Jednokružna tehnološka shema NEK
Jednostruki krug s reaktorom s kipućom vodom i grafitnim moderatorom tipa RBMK-1000 korišten je u Lenjingradskoj NE. Reaktor radi u sklopu s dvije kondenzacijske turbine K-500-65/3000 i dva generatora od 500 MW. Reaktor s kipućom vodom je generator pare i time unaprijed određuje mogućnost korištenja sheme s jednom petljom. Početni parametri zasićene pare ispred turbine: temperatura 284°C, tlak pare 7,0 MPa. Shema s jednom petljom je relativno jednostavna, ali se radioaktivnost širi na sve elemente bloka, što komplicira biološku zaštitu.
Dvokružna tehnološka shema nuklearne elektrane
Dvostruki krug koristi se u reaktoru s vodom pod tlakom tipa VVER. U jezgru reaktora dovodi se voda pod tlakom, koja se zagrijava na temperaturu od 568-598°C pri tlaku od 12,25-15,7 MPa. Energija rashladne tekućine koristi se u generatoru pare za stvaranje zasićene pare. Drugi krug je neradioaktivan. Postrojenje se sastoji od jedne kondenzacijske turbine snage 1000 MW ili dvije turbine snage 500 MW s pripadajućim generatorima.
Tropetlja tehnološka shema NEK
Shema s tri petlje koristi se u nuklearnim elektranama s brzim neutronskim reaktorima s natrijevim rashladnim sredstvom tipa BN-600. Kako bi se isključio kontakt radioaktivnog natrija s vodom, konstruiran je drugi krug s neradioaktivnim natrijem. Dakle, ispada da je krug s tri kruga. Reaktor BN-600 radi u sklopu s tri kondenzacijske turbine K-200-130 s početnim tlakom pare od 13 MPa i temperaturom od 500°C.
Tijekom rada nuklearnih elektrana koje ne troše fosilna goriva (ugljen, nafta, plin), okside sumpora, dušika, ugljični dioksid; to smanjuje "efekt staklenika" koji dovodi do globalnih klimatskih promjena.
U mnogim zemljama nuklearne elektrane već proizvode više od polovice električne energije (u Francuskoj - oko 75%, u Belgiji - oko 65%, u Rusiji - samo 12%).
Pouke nesreće u černobilskoj nuklearnoj elektrani (travanj 1986.) zahtijevale su značajno (višestruko) povećanje sigurnosti nuklearnih elektrana i prisilile ih na odustajanje od izgradnje nuklearnih elektrana u gusto naseljenim i seizmički aktivnim područjima. Ipak, uzimajući u obzir stanje okoliša, nuklearnu energiju treba smatrati perspektivnom.
Da biste razumjeli princip rada i dizajn nuklearnog reaktora, morate napraviti kratku digresiju u prošlost. Nuklearni reaktor stoljetni je, iako ne u potpunosti, utjelovljen san čovječanstva o neiscrpnom izvoru energije. Njegov prastari “praotac” je vatra od suhih grana, koja je nekada osvjetljavala i grijala svodove pećine u kojoj su naši daleki preci nalazili spas od hladnoće. Kasnije su ljudi ovladali ugljikovodicima - ugljenom, škriljevcem, naftom i prirodnim plinom.
Započelo je burno, ali kratkotrajno doba pare, koje je zamijenilo još fantastičnije doba električne energije. Gradovi su bili ispunjeni svjetlošću, a radionice zujanjem dotad nepoznatih strojeva koje su pokretali elektromotori. Tada se činilo da je napredak dosegao vrhunac.
Sve se promijenilo u potkraj XIX stoljeća, kada je francuski kemičar Antoine Henri Becquerel slučajno otkrio da su soli urana radioaktivne. Nakon 2 godine, njegovi sunarodnjaci Pierre Curie i njegova supruga Maria Sklodowska-Curie od njih su dobili radij i polonij, a njihova je razina radioaktivnosti bila milijune puta veća od one torija i urana.
Palicu je preuzeo Ernest Rutherford, koji je detaljno proučavao prirodu radioaktivnih zraka. Tako je počelo doba atoma, koji je iznjedrio svoje voljeno dijete - nuklearni reaktor.
Prvi nuklearni reaktor
"Prvorođenac" je iz SAD-a. U prosincu 1942. reaktor je dao prvu struju, koja je dobila ime po svom tvorcu, jednom od najvećih fizičara stoljeća, E. Fermiju. Tri godine kasnije u Kanadi je zaživjela nuklearna elektrana ZEEP. "Bronza" je pripala prvom sovjetskom reaktoru F-1, lansiranom krajem 1946. godine. I. V. Kurchatov postao je voditelj domaćeg nuklearnog projekta. Danas u svijetu uspješno radi više od 400 nuklearnih elektrana.
Vrste nuklearnih reaktora
Njihova glavna svrha je podržati kontroliranu nuklearnu reakciju koja proizvodi električnu energiju. Neki reaktori proizvode izotope. Ukratko, to su uređaji u čijim se dubinama jedne tvari pretvaraju u druge uz oslobađanje velike količine toplinske energije. Ovo je svojevrsna "peć", gdje se umjesto tradicionalnih goriva "spaljuju" izotopi urana - U-235, U-238 i plutonij (Pu).
Za razliku od, primjerice, automobila dizajniranog za nekoliko vrsta benzina, svaka vrsta radioaktivnog goriva ima svoju vrstu reaktora. Dva su - na spore (s U-235) i brze (s U-238 i Pu) neutrone. Većina nuklearnih elektrana opremljena je reaktorima sa sporim neutronima. Osim nuklearnih elektrana, instalacije "rade" u istraživačkim centrima, na nuklearnim podmornicama i.
Kako je reaktor
Svi reaktori imaju približno istu shemu. Njegovo "srce" je aktivna zona. Može se grubo usporediti s peći konvencionalne peći. Samo umjesto drva za ogrjev postoji nuklearno gorivo u obliku gorivih elemenata s moderatorom - TVEL-ovi. Aktivna zona nalazi se unutar svojevrsne kapsule - reflektora neutrona. Gorivne šipke se "peru" rashladnom tekućinom - vodom. Jer u "srcu" je vrlo visoka razina radioaktivnosti, okružena je pouzdanom zaštitom od zračenja.
Operateri kontroliraju rad postrojenja s dva kritični sustavi– regulacija lančane reakcije i sustav daljinskog upravljanja. Ako se pojavi hitna situacija, hitna zaštita se trenutno aktivira.
Kako radi reaktor
Atomski "plamen" je nevidljiv, jer se procesi odvijaju na razini nuklearne fisije. Tijekom lančane reakcije, teške jezgre se raspadaju na manje fragmente, koji, budući da su u pobuđenom stanju, postaju izvori neutrona i drugih subatomskih čestica. Ali proces tu ne završava. Neutroni se nastavljaju “gnječiti”, pri čemu se oslobađa mnogo energije, odnosno ono za što se grade nuklearne elektrane.
Glavni zadatak osoblja je održavanje lančane reakcije uz pomoć kontrolnih šipki na konstantnoj, podesivoj razini. To je njegova glavna razlika od atomske bombe, gdje je proces nuklearnog raspada nekontroliran i odvija se brzo, u obliku snažne eksplozije.
Što se dogodilo u nuklearnoj elektrani Černobil
Jedan od glavnih uzroka katastrofe u černobilskoj nuklearnoj elektrani u travnju 1986. bilo je grubo kršenje operativnih sigurnosnih pravila u procesu redovnog održavanja 4. bloka. Tada su iz jezgre istovremeno izvađene 203 grafitne šipke umjesto 15, koliko je dopušteno propisima. Kao rezultat toga, nekontrolirana lančana reakcija koja je započela završila je toplinskom eksplozijom i potpunim uništenjem pogonske jedinice.
Reaktori nove generacije
Tijekom proteklog desetljeća Rusija je postala jedan od vodećih u svijetu nuklearna elektrana. U ovom trenutku državna korporacija Rosatom gradi nuklearne elektrane u 12 zemalja, gdje se grade 34 elektrane. Tako visoka potražnja dokaz je visoke razine suvremene ruske nuklearne tehnologije. Sljedeći na redu su novi reaktori 4. generacije.
"Brest"
Jedan od njih je Brest koji se razvija u sklopu projekta Breakthrough. Trenutačni sustavi otvorenog ciklusa rade na nisko obogaćenom uranu, ostavljajući iza sebe veliku količinu istrošenog goriva koje treba zbrinuti uz ogromne troškove. "Brest" - brzi neutronski reaktor jedinstven je u zatvorenom ciklusu.
U njemu istrošeno gorivo nakon odgovarajuće obrade u reaktoru na brze neutrone ponovno postaje punopravno gorivo koje se može utovariti natrag u isto postrojenje.
Brest se odlikuje visokom razinom sigurnosti. Nikada neće "eksplodirati" čak ni u najtežoj nesreći, vrlo je ekonomičan i ekološki prihvatljiv jer ponovno koristi svoj "obnovljeni" uran. Također se ne može koristiti za proizvodnju plutonija za oružje, što otvara najšire izglede za njegov izvoz.
VVER-1200
VVER-1200 je inovativni reaktor generacije 3+ snage 1150 MW. Zahvaljujući svojim jedinstvenim tehničkim mogućnostima, ima gotovo apsolutnu radnu sigurnost. Reaktor je opremljen pasivnim sigurnosnim sustavima u izobilju, koji će raditi čak i bez napajanja u automatskom načinu rada.
Jedan od njih je sustav pasivnog odvođenja topline, koji se automatski aktivira kada je reaktor potpuno bez napona. U tom slučaju predviđeni su hidraulički spremnici za hitne slučajeve. S abnormalnim padom tlaka u primarnom krugu, velika količina vode koja sadrži bor dovodi se u reaktor, što gasi nuklearnu reakciju i apsorbira neutrone.
Još jedan know-how nalazi se u donjem dijelu kontejnmenta - "zamka" taline. Ako ipak, kao posljedica nesreće, jezgra "procuri", "zamka" neće dopustiti da se kontejnment uruši i spriječiti ulazak radioaktivnih proizvoda u tlo.
Princip rada nuklearne elektrane i elektrana na konvencionalno gorivo (ugljen, plin, loživo ulje, treset) je isti: zbog oslobođene topline voda se pretvara u paru koja se pod pritiskom dovodi u turbinu. i okreće ga. Turbina, zauzvrat, prenosi rotaciju na generator električna struja, koji pretvara mehanička energija rotacije u električnu energiju, odnosno stvara struju. Kod termoelektrana do pretvorbe vode u paru dolazi zbog energije izgaranja ugljena, plina i sl., kod nuklearnih elektrana zbog energije fisije jezgre urana-235.
Za pretvaranje energije nuklearne fisije u energiju vodene pare koriste se razne vrste instalacija tzv. nuklearni energetski reaktori (postrojenja). Uran se obično koristi u obliku dioksida - U0 2 .
Uranov oksid kao dio posebnih struktura nalazi se u moderatoru - tvari, nakon interakcije s kojom neutroni brzo gube energiju (usporavaju). U te svrhe koristi se voda ili grafit - prema tome se reaktori nazivaju vodeni ili grafitni.
Za prijenos energije (drugim riječima, topline) od jezgre do turbine koristi se rashladno sredstvo - voda, tekući metal(npr. natrij) ili plin(na primjer, zrak ili helij). Rashladna tekućina ispire grijani zapečaćene strukture unutar koje se odvija reakcija fisije. Kao rezultat toga, rashladna tekućina se zagrijava i, krećući se kroz posebne cijevi, prenosi energiju (u obliku vlastite topline). Zagrijana rashladna tekućina koristi se za stvaranje pare koja se pod visokim tlakom dovodi u turbinu.
Sl.G.1. Shematski dijagram NEK: 1 - nuklearni reaktor, 2 - cirkulacijska pumpa, 3 - izmjenjivač topline, 4 - turbina, 5 - generator električne struje
U slučaju plinskog rashladnog sredstva, ovaj stupanj je odsutan, a zagrijani plin se dovodi izravno u turbinu.
U ruskoj (sovjetskoj) nuklearnoj energetici dva su tipa reaktora postala široko rasprostranjena: takozvani kanalni reaktor velike snage (RBMK) i reaktor s vodom pod pritiskom (VVER). Koristeći RBKM kao primjer, malo ćemo detaljnije razmotriti princip rada nuklearne elektrane.
RBMK
RBMK je izvor električne energije s kapacitetom od 1000 MW, što odražava ulazak RBMK-1000. Reaktor je smješten u armiranobetonskom oknu na posebnoj nosivoj konstrukciji. Oko njega, iznad i ispod nalazi se biološka zaštita(zaštita od ionizirajućeg zračenja). Ispunjava jezgru reaktora zidanje od grafita(tj. 25x25x50 cm grafitni blokovi presavijeni na određeni način) cilindričnog oblika. Po cijeloj visini izrađuju se okomite rupe (slika G.2.). U njih se postavljaju metalne cijevi, tzv kanala(odatle naziv "kanal"). U kanale se ugrađuju ili konstrukcije s gorivom (TVEL - gorivi element) ili šipke za upravljanje reaktorom. Prvi su tzv kanali za gorivo, drugi - kanali kontrole i zaštite. Svaki kanal je neovisna zatvorena struktura.Reaktor se upravlja uranjanjem šipki za apsorbiranje neutrona u kanal (u tu svrhu koriste se materijali kao što su kadmij, bor i europij). Što dublje takva šipka ulazi u jezgru, to se više neutrona apsorbira, stoga se smanjuje broj fisijskih jezgri, a oslobađanje energije se smanjuje. Skup relevantnih mehanizama naziva se sustav upravljanja i zaštite (CPS).
Sl.G.2. RBMK shema.
Voda se dovodi u svaki kanal za gorivo odozdo, koji se u reaktor dovodi posebnom snažnom pumpom - tzv. glavna cirkulacijska pumpa (MCP). Pranjem gorivnih sklopova voda ključa, a na izlazu iz kanala stvara se mješavina pare i vode. Ona ulazi separator bubanj (BS)- aparat koji vam omogućuje odvajanje (odvajanje) suhe pare od vode. Odvojena voda se šalje glavnom cirkulacijskom pumpom natrag u reaktor, čime se zatvara krug "reaktor - bubanj-separator - SSC - reaktor". To se zove krug višestruke prisilne cirkulacije (KMPTS). U RBMK postoje dva takva kruga.
Količina uranovog oksida potrebna za rad RBMK-a je oko 200 tona (njihovim korištenjem oslobađa se ista energija kao sagorijevanjem oko 5 milijuna tona ugljena). Gorivo u reaktoru "radi" 3-5 godina.
Rashladna tekućina je unutra zatvorena petlja, izolirani od vanjske okoline, isključujući značajnije zagađenje zračenjem. To potvrđuju istraživanja radijacijske situacije oko nuklearne elektrane, kako službi samih stanica, tako i regulatornih tijela, ekologa i međunarodnih organizacija.
Voda za hlađenje dolazi iz rezervoara u blizini stanice. Pritom zahvaćena voda ima prirodnu temperaturu, a voda koja se vraća u akumulaciju je oko 10°C viša. Postoje strogi propisi o temperaturi grijanja, koji su dodatno pooštreni kako bi se uzeli u obzir lokalni ekosustavi, ali tzv. "toplinsko zagađenje" akumulacije vjerojatno je najveća ekološka šteta od nuklearnih elektrana. Ovaj nedostatak nije temeljan i nepremostiv. Da bi se to izbjeglo, uz rashladne bazene (ili umjesto njih), rashladni tornjevi. To su ogromne strukture u obliku stožastih cijevi velikog promjera. Rashladna voda se nakon zagrijavanja u kondenzatoru dovodi u brojne cijevi koje se nalaze unutar rashladnog tornja. Ove cijevi imaju male rupe kroz koje voda istječe, tvoreći "divovski tuš" unutar rashladnog tornja. Voda koja pada hladi se atmosferskim zrakom i sakuplja ispod rashladnog tornja u bazenu, odakle se odvodi za hlađenje kondenzatora. Iznad rashladnog tornja, kao rezultat isparavanja vode, formira se bijeli oblak.
Radioaktivne emisije iz nuklearnih elektrana 1-2 narudžbe ispod maksimalno dopuštenih (odnosno prihvatljivo sigurnih) vrijednosti, a koncentracija radionuklida u područjima NEK milijune puta manje od MPC i desetke tisuća puta manje od prirodne razine radioaktivnosti.
Radionuklidi koji ulaze u okoliš tijekom rada NEK uglavnom su fisijski produkti. Većina njih su inertni radioaktivni plinovi (IRG), koji imaju kratke periode Pola zivota te stoga nemaju opipljiv utjecaj na okoliš (propadaju prije nego što stignu djelovati). Osim produkata fisije, dio emisija su i aktivacijski produkti (radionuklidi nastali iz stabilnih atoma pod djelovanjem neutrona). Značajne u smislu izloženosti zračenju su dugoživući radionuklidi(JN, glavni radionuklidi koji stvaraju dozu su cezij-137, stroncij-90, krom-51, mangan-54, kobalt-60) i radioizotopi joda(uglavnom jod-131). Pritom je njihov udio u emisijama NEK izuzetno beznačajan i iznosi tisućinke postotka.
Prema rezultatima iz 1999. godine, ispuštanje radionuklida iz nuklearnih elektrana u smislu inertnih radioaktivnih plinova nije premašilo 2,8% dopuštenih vrijednosti za uran-grafitne reaktore i 0,3% za VVER i BN. Za dugotrajne radionuklide emisije nisu prelazile 1,5% dopuštenih emisija za uran-grafitne reaktore i 0,3% za VVER i BN, za jod-131, 1,6% odnosno 0,4%.
Važan argument u korist nuklearne energije je kompaktnost goriva. Zaokružene procjene su sljedeće: iz 1 kg ogrjevnog drva može se proizvesti 1 kWh električne energije, iz 1 kg ugljena 3 kWh, iz 1 kg nafte 4 kWh, a iz 1 kg nuklearnog goriva (nisko obogaćenog urana) 300 000 kWh. h.
ALI troma pogonska jedinica snage od 1 GW godišnje troši oko 30 tona nisko obogaćenog urana (tj. jedan automobil godišnje). Kako bi se osigurala godina rada iste snage termoelektrana na ugljen potrebno je oko 3 milijuna tona ugljena (odnosno oko pet vlakova dnevno).
Ispuštanje dugoživućih radionuklida elektrane na ugljen ili naftu u prosjeku 20-50 (a prema nekim procjenama i 100) puta veći od nuklearnih elektrana istog kapaciteta.
Ugljen i druga fosilna goriva sadrže kalij-40, uran-238, torij-232, od kojih se specifična aktivnost kreće od nekoliko jedinica do nekoliko stotina Bq / kg (i, sukladno tome, takve članove njihove radioaktivne serije kao radij-226 , radij -228, olovo-210, polonij-210, radon-222 i drugi radionuklidi). Izolirani od biosfere u debljini zemljine stijene, kada se ugljen, nafta i plin spaljuju, oslobađaju se i ispuštaju u atmosferu. Štoviše, to su uglavnom najopasniji alfa-aktivni nuklidi sa stajališta unutarnje izloženosti. Iako je prirodna radioaktivnost ugljena obično relativno niska, iznos spaljeno gorivo po jedinici proizvedene energije je kolosalno.
Kao rezultat doze izloženosti stanovništva koje živi u blizini elektrane na ugljen (sa stupnjem pročišćavanja emisija dima na razini od 98-99%) više nego doze izloženosti stanovništva u blizini nuklearne elektrane 3-5 puta.
Osim emisija u atmosferu, treba uzeti u obzir da se na mjestima gdje je koncentriran otpad iz termoelektrana uočava značajan porast pozadine zračenja, što može dovesti do doza koje prelaze maksimalno dopuštene. Dio prirodne aktivnosti ugljena koncentriran je u pepelu, koji se nakuplja u ogromnim količinama u elektranama. U isto vrijeme, razine veće od 400 Bq/kg zabilježene su u uzorcima pepela iz nalazišta Kansko-Achinsk. Radioaktivnost letećeg pepela iz ugljena Donbasa prelazi 1000 Bq/kg. I taj otpad nije izoliran od okoliša. Proizvodnja električne energije u GW-godini izgaranjem ugljena oslobađa stotine GBq aktivnosti (uglavnom alfa) u okoliš.
Koncepti kao što su "kvaliteta zračenja nafte i plina" počeli su privlačiti ozbiljnu pozornost relativno nedavno, dok sadržaj prirodnih radionuklida u njima (radij, torij i drugi) može doseći značajne vrijednosti. Na primjer, volumetrijska aktivnost radona-222 u prirodni gas u prosjeku od 300 do 20 000 Bq / m 3 s maksimalnim vrijednostima do 30 000-50 000. A Rusija proizvodi gotovo 600 milijardi takvih kubičnih metara godišnje.
Ipak, treba napomenuti da radioaktivne emisije iz nuklearnih elektrana i termoelektrana ne dovode do značajnijih posljedica za javno zdravlje. Čak i za elektrane na ugljen to je trećerazredni čimbenik okoliša, koji je značajno niži po značaju od ostalih: kemijske i aerosolne emisije, otpad i sl.
DODATAK H
Nuklearne elektrane
Nuklearne elektrane su nuklearna postrojenja koja proizvode energiju uz pridržavanje zadanih režima pod određenim uvjetima. U te svrhe koristi se područje definirano projektom, gdje se koriste nuklearni reaktori u kombinaciji s potrebnim sustavima, uređajima, opremom i strukturama za obavljanje zadaća. Za ispunjavanje ciljanih zadaća uključeno je specijalizirano osoblje.
Sve nuklearne elektrane u Rusiji
Povijest nuklearne energije u našoj zemlji i inozemstvu
Druga polovica 1940-ih obilježena je početkom rada na stvaranju prvog projekta koji je uključivao korištenje mirnog atoma za proizvodnju električne energije. Godine 1948. I.V. Kurčatov, vođen zadatkom partije i sovjetske vlade, dao je prijedlog za početak rada na praktičnoj uporabi atomske energije za proizvodnju električne energije.
Dvije godine kasnije, 1950. godine, nedaleko od sela Obninskoye, koje se nalazi u regiji Kaluga, pokrenuta je izgradnja prve nuklearne elektrane na planetu. Lansiranje prve industrijske nuklearne elektrane na svijetu, snage 5 MW, dogodilo se 27.6.1954. Sovjetski Savez je postao prva sila u svijetu koja je uspjela koristiti atom u miroljubive svrhe. Stanica je otvorena u Obninsku, koji je do tada dobio status grada.
Ali sovjetski znanstvenici tu nisu stali, nastavili su raditi u tom smjeru, a tek četiri godine kasnije, 1958., pokrenut je prvi stupanj Sibirske nuklearne elektrane. Njegova snaga bila je mnogo puta veća od stanice u Obninsku i iznosila je 100 MW. Ali za domaće znanstvenike to nije bila granica, nakon završetka svih radova, projektirani kapacitet stanice bio je 600 MW.
Na otvorenim prostorima Sovjetski Savez, izgradnja nuklearnih elektrana, u to je vrijeme poprimila velike razmjere. Iste godine započela je izgradnja Belojarske NE, čija je prva etapa već u travnju 1964. opskrbila prve potrošače. Geografija izgradnje nuklearnih elektrana, svojom mrežom zaplela je cijelu zemlju, iste godine puštena je u rad prva jedinica nuklearne elektrane u Voronežu, kapaciteta 210 MW, druga jedinica pokrenuta pet godina kasnije, 1969. , imao je kapacitet od 365 MW. procvat izgradnje nuklearnih elektrana nije jenjavao tijekom čitavog sovjetskog razdoblja. Nove stanice ili već izgrađene dodatne jedinice puštane su u rad u razmacima od nekoliko godina. Tako je već 1973. Lenjingrad dobio svoju nuklearnu elektranu.
Međutim, sovjetska država nije bila jedina u svijetu koja je mogla svladati takve projekte. U Velikoj Britaniji također nisu zadrijemali i, shvaćajući izglede ovog smjera, aktivno su proučavali ovo pitanje. Samo dvije godine kasnije, nakon otvaranja stanice u Obninsku, Britanci su pokrenuli vlastiti projekt za razvoj mirnog atoma. Godine 1956. Britanci su pokrenuli vlastitu stanicu u gradu Calder-Hall, čija je snaga premašila sovjetsku i iznosila je 46 MW. Ne zaostajući ni s druge strane Atlantika, Amerikanci su godinu dana kasnije svečano pustili u rad postaju u Shippingportu. Snaga postrojenja bila je 60 MW.
Međutim, razvoj mirnog atoma bio je prepun skrivenih prijetnji za koje je ubrzo saznao cijeli svijet. Prvi znak bila je velika nesreća na Otoku tri milje koja se dogodila 1979. godine, ali nakon nje uslijedila je katastrofa koja je pogodila cijeli svijet, Sovjetski Savez, gradićČernobil je bio katastrofa velikih razmjera, dogodila se 1986. godine. Posljedice tragedije bile su nepopravljive, ali osim toga, ova činjenica natjerala je cijeli svijet na razmišljanje o svrsishodnosti korištenja nuklearne energije u miroljubive svrhe.
Svjetski velikani u ovoj industriji ozbiljno razmišljaju o poboljšanju sigurnosti nuklearnih postrojenja. Rezultat je bila osnivačka skupština, koja je organizirana 15. svibnja 1989. u sovjetskoj prijestolnici. Skupština je odlučila osnovati Svjetsku udrugu koja bi trebala uključivati sve operatere nuklearnih elektrana, a njezina općepriznata kratica je WANO. U provedbi svojih programa organizacija sustavno prati povećanje razine sigurnosti nuklearnih elektrana u svijetu. No, usprkos svim uloženim naporima, čak ni najmoderniji i na prvi pogled naizgled sigurni objekti ne mogu odoljeti naletu nevremena. Upravo zbog endogene katastrofe, koja se očitovala u obliku potresa i tsunamija koji je uslijedio, 2011. godine došlo je do havarije na stanici Fukushima-1.
Atomsko zamračenje
Klasifikacija NPP
Nuklearne elektrane klasificiraju se prema dva kriterija, vrsti energije koju proizvode i vrsti reaktora. Ovisno o vrsti reaktora određuje se količina proizvedene energije, razina sigurnosti, kao i kakve se sirovine koriste u stanici.
Prema vrsti energije koju proizvode stanice se dijele na dvije vrste:
Nuklearne elektrane. Njihova glavna funkcija je proizvodnja električne energije.
Nuklearne termoelektrane. Zbog tamo instaliranih toplana, korištenjem Gubitak topline, koji su neizbježni na stanici, postaje moguće grijati mrežnu vodu. Dakle, ove stanice, osim električne energije, proizvode toplinsku energiju.
Nakon ispitivanja mnogih opcija, znanstvenici su došli do zaključka da su najracionalnije njihove tri vrste, koje se trenutno koriste u cijelom svijetu. Razlikuju se na više načina:
- Potrošeno gorivo;
- Primijenjena rashladna sredstva;
- Jezgre koje rade za održavanje potrebne temperature;
- Tip moderatora koji određuje smanjenje brzine neutrona koji se oslobađaju tijekom raspada i koji su toliko potrebni za održavanje lančane reakcije.
Najčešći tip je reaktor, koji kao gorivo koristi obogaćeni uran. Ovdje se kao rashladno sredstvo i moderator koristi obična ili laka voda. Takvi reaktori se nazivaju lakovodni, postoje dvije vrste. U prvom se para koja se koristi za okretanje turbina stvara u aktivnoj zoni koja se naziva reaktor kipuće vode. U drugom se proizvodnja pare odvija u vanjskom krugu, koji je preko izmjenjivača topline i generatora pare povezan s primarnim krugom. Ovaj reaktor počeo se razvijati pedesetih godina prošlog stoljeća, a osnova za njih bili su programi američke vojske. Istodobno, otprilike u isto vrijeme, Soyuz je razvio reaktor s kipućom vodom, u kojem je grafitna šipka djelovala kao moderator.
Upravo je tip reaktora s moderatorom ovog tipa našao primjenu u praksi. Govorimo o reaktoru hlađenom plinom. Njegova povijest započela je kasnih četrdesetih, ranih pedesetih godina XX. stoljeća, u početku su razvoji ove vrste korišteni u proizvodnji nuklearno oružje. S tim u vezi, za njega su prikladne dvije vrste goriva, to su plutonij za oružje i prirodni uran.
Posljednji projekt, koji je popraćen komercijalni uspjeh, postao je reaktor, gdje se teška voda koristi kao rashladno sredstvo, prirodni uran, koji nam je već poznat, koristi se kao gorivo. U početku je nekoliko zemalja dizajniralo takve reaktore, ali je kao rezultat toga njihova proizvodnja koncentrirana u Kanadi, što je razlog prisutnosti ogromnih naslaga urana u ovoj zemlji.
Torijeve nuklearne elektrane - energija budućnosti?
Povijest poboljšanja vrsta nuklearnih reaktora
Reaktor prve nuklearne elektrane na planeti bio je vrlo razuman i održiv dizajn, što se pokazalo tijekom dugotrajnog i besprijekornog rada stanice. Među njegovim sastavnim elementima bili su:
- bočna zaštita od vode;
- zidano kućište;
- Gornji poklopac;
- montažni kolektor;
- kanal za gorivo;
- gornja ploča;
- zidanje od grafita;
- Donja ploča;
- razvodni razvodnik.
Kao glavni konstrukcijski materijal za obloge i tehnološke kanale TVEL-a odabran je nehrđajući čelik, u to vrijeme nisu bile poznate legure cirkonija koje bi mogle biti prikladne za rad na temperaturi od 300°C. Hlađenje takvog reaktora vršilo se vodom, a tlak pod kojim se dovodio bio je 100 at. U ovom slučaju ispuštala se para s temperaturom od 280°C, što je prilično umjeren parametar.
Kanali nuklearnog reaktora dizajnirani su tako da ih je bilo moguće potpuno zamijeniti. To je zbog ograničenja resursa, što je zbog vremena koje gorivo provede u zoni aktivnosti. Projektanti nisu našli razloga za očekivanje da će konstrukcijski materijali koji se nalaze u zoni aktivnosti pod ozračenjem moći odraditi cijeli svoj resurs, odnosno oko 30 godina.
Što se tiče dizajna TVEL-a, odlučeno je usvojiti cjevastu verziju s jednostranim mehanizmom za hlađenje
To je smanjilo vjerojatnost da fisijski produkti uđu u krug u slučaju kvara gorivnog elementa. Za regulaciju temperature obloge TVEL-a korišten je sastav goriva od legure uranomolibdena, koji je imao oblik zrnaca raspršenih pomoću matrice tople vode. Ovako obrađeno nuklearno gorivo omogućilo je dobivanje vrlo pouzdanih gorivih elemenata. sposoban za rad pod visokim toplinskim opterećenjima.
Zloglasna nuklearna elektrana Černobil može poslužiti kao primjer sljedeće runde razvoja miroljubive nuklearne tehnologije. U to vrijeme tehnologije korištene u njegovoj izgradnji smatrale su se najnaprednijima, a tip reaktora najmodernijim na svijetu. Riječ je o reaktoru RBMK-1000.
Toplinska snaga jednog takvog reaktora dosegla je 3200 MW, dok ima dva turbogeneratora, čija električna snaga doseže 500 MW, tako da jedan agregat ima električnu snagu od 1000 MW. Kao gorivo za RBMK korišten je obogaćeni uran dioksid. U početnom stanju prije početka procesa, jedna tona takvog goriva sadrži oko 20 kg goriva, odnosno urana - 235. Uz stacionarno punjenje uranovog dioksida u reaktor, masa tvari je 180 tona.
Ali proces punjenja nije rasuti, gorivi elementi smješteni su u reaktor, već nam dobro poznati TVEL. Zapravo, to su cijevi za čiju se izradu koristi legura cirkonija. Kao sadržaj sadrže tablete uran dioksida, koje su cilindričnog oblika. U zoni aktivnosti reaktora smješteni su u gorivim elementima, od kojih svaki kombinira 18 gorivih elemenata.
Takvih sklopova u takvom reaktoru ima do 1700, a smješteni su u grafitnom zidu, gdje su za te namjene posebno projektirani tehnološki kanali okomitog oblika. U njima cirkulira rashladna tekućina, čiju ulogu u RMBC-u igra voda. Vrtlog vode nastaje kada je izložen cirkulacijskim pumpama, kojih ima osam komada. Reaktor je smješten unutar okna, a grafički zid je smješten u cilindričnom tijelu debljine 30 mm. Nosač cijelog aparata je betonska podloga, ispod koje se nalazi bazen - bubbler, koji služi za lokalizaciju nesreće.
Treća generacija reaktora koristi tešku vodu
Glavni element od kojih je deuterij. Najčešći dizajn zove se CANDU, razvijen je u Kanadi i naširoko se koristi diljem svijeta. Jezgra takvih reaktora nalazi se u vodoravnom položaju, a cilindrični spremnici igraju ulogu komore za grijanje. Kanal za gorivo proteže se kroz cijelu komoru za grijanje, svaki od ovih kanala ima dvije koncentrične cijevi. Postoje vanjske i unutarnje cijevi.
U unutarnjoj cijevi gorivo je pod pritiskom rashladne tekućine, što omogućuje dodatno punjenje reaktora tijekom rada. Teška voda s formulom D20 koristi se kao moderator. Tijekom zatvorenog ciklusa, voda se pumpa kroz cijevi reaktora koji sadrže snopove goriva. Kao rezultat nuklearne fisije oslobađa se toplina.
Ciklus hlađenja pri korištenju teške vode sastoji se od prolaska kroz generatore pare, gdje obična voda vrije iz topline koju oslobađa teška voda, pri čemu nastaje para pod visokim pritiskom. Distribuira se natrag u reaktor, što rezultira zatvorenim ciklusom hlađenja.
Upravo na tom putu došlo je do postupnog poboljšanja tipova nuklearnih reaktora koji su se koristili i koriste u različitim zemljama svijeta.
Unatoč činjenici da se sporovi oko nuklearnih elektrana ne stišavaju već dugi niz godina, većina ljudi nema pojma kako nuklearne elektrane proizvode električnu energiju, iako vjerojatno znaju neku legendu o nuklearnim elektranama. Članak će obuhvatiti u općim crtama Kako radi nuklearna elektrana. Ne treba očekivati nikakve tajne i otkrića, ali netko će naučiti nešto novo za sebe.
Članak će opisati nuklearni reaktori tipa VVER (water-cooled power reactors), kao najčešći.
Video o tome kako radi nuklearna elektrana
Princip rada nuklearne elektrane – animacija
Jezgra reaktora je napunjena gorivim elementima koji se sastoje od snopa cirkonijevih gorivih elemenata (TVEL) napunjenih kuglicama uranovog dioksida.
Gorivni sklop reaktora nuklearne elektrane u punoj veličini
Fisija jezgri urana unutar nuklearnog reaktora
Jezgre urana se cijepaju uz stvaranje neutrona (2 ili 3 neutrona), koji, padajući u druge jezgre, također mogu izazvati njihovu fisiju. Tako nastaje nuklearna lančana reakcija. U ovom slučaju, omjer broja proizvedenih neutrona prema broju neutrona po prethodni korak fisija se naziva faktor množenja neutrona k. Ako k<1, реакция затухает. При к=1 идёт самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Когда k>1, reakcija se ubrzava, sve do nuklearne eksplozije. U nuklearnim reaktorima kontrolirana nuklearna lančana reakcija održava se održavanjem k blizu jedan.
Reaktor nuklearne elektrane napunjen gorivim elementima
Kako se proizvodi električna energija u nuklearnim elektranama?
Tijekom lančane reakcije oslobađa se velika količina energije u obliku topline koja zagrijava primarnu rashladnu tekućinu – vodu. Voda se dovodi odozdo u jezgru reaktora pomoću glavnih cirkulacijskih pumpi (MCP). Zagrijavši se do temperature od 322 °C, voda ulazi u generator pare (izmjenjivač topline), gdje nakon što prođe kroz tisuće cijevi za izmjenjivanje topline i preda dio topline vodi sekundarnog kruga, ponovno ulazi u jezgru .
Budući da je tlak sekundarnog kruga niži, voda u generatoru pare vrije, stvarajući paru temperature 274 °C, koja ulazi u turbinu. Ulazak u visokotlačni cilindar i zatim tri cilindra niski pritisak Para vrti turbinu, koja pak vrti generator, proizvodeći električnu energiju. Ispušna para ulazi u kondenzator, gdje se kondenzira s hladnom vodom iz rashladnog bazena ili rashladnog tornja i vraća u generator pare pomoću dovodnih pumpi.
Turbinski odjel nuklearne elektrane i sama turbina
Ovako složen dvokružni sustav stvoren je kako bi se zaštitila oprema NEK (turbina, kondenzator), kao i okoliš od prodora radioaktivnih čestica iz primarnog kruga, čija je pojava moguća zbog korozije opreme, inducirane radioaktivnost, kao i smanjenje tlaka obloge gorivne šipke.
Gdje i kako se upravlja nuklearnom elektranom
NPP jedinicama se upravlja iz blok štit kontrola, koja obično smanjuje prosječnog čovjeka na ulici s obiljem "žarulja, gumba i gumba."
Upravljačka ploča nalazi se u reaktorskom odjeljku, ali u "čistoj zoni" i na njoj se stalno nalaze:
- vodeći inženjer upravljanja reaktorom
- Vodeći inženjer upravljanja turbinama
- vodeći inženjer za upravljanje blokom
- voditelj smjene bloka
teritorij NPP-a
Oko nuklearna elektrana organizirana je promatračka zona (iste iste zone od trideset kilometara), u kojoj se stalno prati radijacijska situacija. Postoji i zona sanitarne zaštite radijusa 3 km (ovisno o projektiranom kapacitetu nuklearne elektrane), u kojoj je zabranjen boravak ljudi, a poljoprivredna djelatnost ograničena.
Zone pristupa nuklearnoj elektrani
Unutarnji teritorij NEK podijeljen je u dvije zone: zonu slobodnog pristupa (čistu zonu), gdje je utjecaj čimbenika zračenja na osoblje praktički isključen, i zonu kontroliranog pristupa (CAZ), gdje je moguće izlaganje osoblja zračenju.
Pristup ZKD-u nije dopušten svima i moguć je samo kroz prostoriju za sanitarni pregled, nakon postupka presvlačenja u posebnu odjeću. odjeću i dobivanje individualnog dozimetra. Pristup kontejnmentu, u kojem se nalazi sam reaktor i oprema primarnog kruga, općenito je zabranjen tijekom rada reaktora na snazi i moguć je samo u iznimnim slučajevima. Doze koje primaju radnici NEK-a strogo su fiksne i standardizirane, iako je stvarna izloženost tijekom normalnog rada reaktora stotinama puta manja od maksimalnih doza.
Dozimetrijska kontrola na izlazu iz ZKD nuklearne elektrane
Vjerojatno se najviše glasina i nagađanja vrti oko emisija nuklearnih elektrana. Emisije postoje i javljaju se uglavnom kroz ventilacijske cijevi - to su iste cijevi koje stoje u blizini svakog agregata i nikada ne dime. U atmosferu najvećim dijelom ulaze inertni radioaktivni plinovi - ksenon, kripton i argon.
Ali prije ispuštanja u atmosferu, zrak iz prostora nuklearne elektrane prolazi kroz sustav složenih filtera, gdje se uklanja većina radionuklida. Kratkotrajni izotopi raspadaju se prije nego što plinovi dođu do vrha cijevi, dodatno smanjujući radioaktivnost. Zbog toga je doprinos prirodnoj pozadini zračenja emisija plinova i aerosola nuklearnih elektrana u atmosferu beznačajan i općenito se može zanemariti. Stoga je nuklearna energija jedna od najčišćih u usporedbi s drugim elektranama. U svakom slučaju, sve radioaktivne emisije iz nuklearnih elektrana strogo su kontrolirane od strane ekologa i razvijaju se načini za njihovo daljnje smanjenje.
Sigurnost nuklearne elektrane
Svi sustavi nuklearnih elektrana projektirani su i rade u skladu s brojnim sigurnosnim načelima. Na primjer, koncept dubinske obrane podrazumijeva postojanje nekoliko prepreka za širenje ionizirajućeg zračenja i radioaktivnih tvari u okoliš. Vrlo je sličan principu Kashcheija Besmrtnog: gorivo je grupirano u kuglice, koje se nalaze u gorivim šipkama od cirkonija, koje su smještene u čeličnu reaktorsku posudu, koja je smještena u armiranobetonski spremnik. Dakle, uništenje jedne od barijera kompenzira se sljedećom. Sve je učinjeno da u bilo kojoj nesreći radioaktivne tvari ne izađu izvan zone kontroliranog pristupa.
Također, svi sustavi imaju dvostruku i trostruku redundanciju, u skladu s načelom jednokratnog kvara, prema kojem sustav mora nesmetano obavljati svoje funkcije čak i ako neki njegov element otkaže. Uz to se primjenjuje načelo raznolikosti, odnosno korištenje sustava koji imaju različite principe rada. Na primjer, kada se aktivira zaštita od nužde, apsorberske šipke padaju u jezgru reaktora, a borna kiselina se dodatno ubrizgava u primarni rashladni fluid.
Kako se popravljaju nuklearne elektrane?
Agregati se redovito izvode na planirano preventivno održavanje (PPR), tijekom kojeg se vrši dopuna goriva, dijagnostika, popravak i zamjena opreme te modernizacija opreme. jednom u četiri godine radni agregat se dovodi u kapitalni remont s potpunim istovarom nuklearnog goriva iz jezgre reaktora, pregledom i ispitivanjem interijera, te ispitivanjem čvrstoće tlačne posude reaktora.
