Атомная электростанция (АЭС) — это ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения.
Использующая для производства электрической, тепловой энергии, содержащая комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.
В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции – ядерном реакторе.
Атомные электростанции использует 30 стран. Подавляющее большинство АЭС находится в странах Европы, Северной Америки, Дальневосточной Азии и на территории бывшего СССР.
Первая в мире АЭС была создана в Советском Союзе в рамках программы развития мирного атома, инициированной в 1948 году по инициативе академика Игоря Васильевича Курчатова.
Существует несколько типов ядерных реакторов. Наибольшее распространение получили три основных типа:
- Реактор на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем является обычная, или "легкая", вода (легководный реактор).
- Реактор – газоохлаждаемый (с графитовым замедлителем).
- Реактор, в котором и теплоносителем, и замедлителем является тяжелая вода, а топливом природный уран.
Реактор смонтирован в стальном корпусе, рассчитанном на высокое давление – до 1,6 х 107 Па, или 160 атмосфер.
Существует также реактор на быстрых нейтронах (БН).
Его основными частями являются:
- Активная зона, где находится ядерное топливо, протекает цепная реакция деления ядер и выделяется энергия.
- Отражатель нейтронов, окружающий активную зону.
- Теплоноситель.
- Система управления защиты (СУЗ).
- Радиационная защита.
Принцип действия.
При делении ядер урана образуются быстрые нейтроны. Скорость деления – цепная реакция, на АЭС регулируется замедлителями: тяжелой водой или графитом.
Нейтроны содержат большое количество тепловой энергии. Через теплоноситель энергия поступает в парогенератор. Пар высокого давления направляется в турбогенераторы. Полученная электроэнергия идет на трансформаторы и далее на распределительные устройства.
Часть электроэнергии направляется на обеспечение собственных потребностей атомной электростанции (АЭС). Циркуляцию теплоносителя на атомных электростанциях обеспечивают насосы: главный и конденсатный. Избытки тепла АЭС направляются на градирни.
Основные процессы:
- Главными циркуляционными насосами вода прокачивается через активную зону реактора, где она нагревается до температуры 320 градусов за счет тепла, выделяемого при ядерной реакции.
- Нагретый теплоноситель отдает свою теплоту воде второго контура (рабочему телу), испаряя ее в парогенераторе
- Охлажденный теплоноситель вновь поступает в реактор.
- Парогенератор выдает насыщенный пар под давлением 6,4 МПа, который подается к паровой турбине.
- Турбина приводит в движение ротор электрогенератора.
- Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и вновь подается в парогенератор конденсатным насосом. Для поддержания постоянного давления в контуре установлен паровой компенсатор объема.
- Теплота конденсации пара отводится из конденсатора циркуляционной водой, которая подается питательным насосом из пруда охладителя.
- И первый, и второй контур реактора герметичны. Это обеспечивает безопасность работы реактора для персонала и населения.
Безопасность.
Безопасность и экологичность работы реактора обеспечиваются жестким выполнением регламента (правил эксплуатации) и большим количеством контрольного оборудования.
Все оно предназначено для продуманного и эффективного управления реактором. Аварийная защита ядерного реактора – совокупность устройств, предназначенная для быстрого прекращения цепной ядерной реакции в активной зоне реактора.
Температура, давление и расход теплоносителя, уровень и скорость увеличения мощности активируют аварийную защиту автоматически.
Исполнительными элементами аварийной защиты являются, в большинстве случаев, стержни с веществом, хорошо поглощающим нейтроны (бором или кадмием).