Innlegg om atomkraftverk i fysikk. Atomkraftverk

Atomkraftverk

Utarbeidet av en elev i klasse 11A

MBOU SOSH №70

Andreeva Anna 2014

Introduksjon

Skapelsens historie

Enhet og "kjendiser"

1 Slik fungerer det

2 Klassifisering

3 Kjente kjernekraftverk

1 Fordeler

2 ulemper

3 Har atomkraftverket en fremtid?

Bibliografi

Introduksjon

Om energi og drivstoff

Atomkraftverk (NPP) - en kjernefysisk installasjon for produksjon av energi i spesifiserte bruksmåter og betingelser, som ligger innenfor territoriet definert av prosjektet, hvorpå en atomreaktor (reaktorer) og et sett med nødvendige systemer, enheter, utstyr og strukturer med de nødvendige arbeidstakerne brukes til dette formålet (ansatte).

Fisjon av en atomkjerne kan oppstå spontant eller når en elementær partikkel kommer inn i den. Spontan forfall brukes ikke i kjernekraft på grunn av sin meget lave intensitet.

Uranisotoper-uran-235 og uran-238, samt plutonium-239-kan i dag brukes som fissilt materiale.

En kjedereaksjon finner sted i en atomreaktor. Kjernene til uran eller plutonium oppløses, med dannelsen av to eller tre kjerner av elementene i midten av det periodiske system, frigjøres energi og det dannes to eller tre nøytroner, som igjen kan reagere med andre atomer og, forårsaker fisjon, fortsett kjedereaksjonen. For forfall av en atomkjerne må en elementarpartikkel med en viss energi treffe den (verdien av denne energien må ligge i et bestemt område: en langsommere eller raskere partikkel vil ganske enkelt frastøte seg fra kjernen uten å trenge inn i den). For eksempel er Uran-238 bare splittbart av raske nøytroner. Under delingen frigjøres energi og 2-3 raske nøytroner dannes. På grunn av det faktum at disse raske nøytronene bremses i stoffet av uran-238 til hastigheter som ikke er i stand til å forårsake fisjon av uran-238-kjernen, kan en kjedereaksjon i uran-238 ikke fortsette.

1. Skapelsens historie

I andre halvdel av 40 -årene, selv før arbeidet med opprettelsen av den første sovjetiske atombomben (den ble testet 29. august 1949) begynte sovjetiske forskere å utvikle de første prosjektene for fredelig bruk av atomenergi, den generelle retningen som umiddelbart ble elektrisk kraftindustri.

I 1948, etter forslag fra I.V. Kurchatov, og i samsvar med instruksjonene fra partiet og regjeringen, begynte det første arbeidet med praktisk anvendelse av atomenergi for å generere elektrisitet.

I mai 1950, nær landsbyen Obninskoye, Kaluga -regionen, begynte arbeidet med byggingen av verdens første atomkraftverk.

Verdens første industrielle atomkraftverk med en kapasitet på 5 MW ble lansert 27. juni 1954 i Sovjetunionen, i byen Obninsk, som ligger i Kaluga -regionen. I 1958 ble den første fasen av den sibiriske NPP med en kapasitet på 100 MW satt i drift, deretter ble hele designkapasiteten økt til 600 MW. Samme år begynte byggingen av Beloyarsk industrielle atomkraftverk, og 26. april 1964 ga generatoren i første etappe strøm til forbrukerne. I september 1964 ble enhet 1 i Novovoronezh NPP med en kapasitet på 210 MW lansert. Den andre enheten med en kapasitet på 365 MW ble lansert i desember 1969. I 1973 ble Leningrad NPP lansert.

Utenfor Sovjetunionen ble det første industrielle atomkraftverket med en kapasitet på 46 MW tatt i bruk i 1956 i Calder Hall (Storbritannia). Et år senere ble et 60 MW atomkraftverk tatt i bruk i Shippingport (USA).

I 1989 ble det på den grunnleggende forsamlingen i Moskva kunngjort den offisielle dannelsen av World Association of Nuclear Power Plant Operators (WANO), en internasjonal profesjonell forening som forener organisasjoner som driver atomkraftverk rundt om i verden. Foreningen har satt seg ambisiøse mål for å forbedre kjernefysisk sikkerhet rundt om i verden, gjennomføre sine internasjonale programmer.

2. Enhet og "kjendiser"

1 Slik fungerer det

Figuren viser et diagram over driften av et atomkraftverk med en dobbeltkrets trykkreaktor for vannkraft. Energien som frigjøres i reaktorkjernen overføres til det primære kjølevæsken (kjølevæske er en væske eller gassformig substans som passerer gjennom kjernevolumet). Videre kommer kjølevæsken inn i varmeveksleren (dampgenerator), hvor den varmer vannet i den andre kretsen til en byll. Den resulterende dampen kommer inn i turbinene som roterer de elektriske generatorene. Ved utløpet av turbinene kommer dampen inn i kondensatoren, hvor den avkjøles av en stor mengde vann som kommer fra reservoaret.

Trykkkompensatoren er en ganske kompleks og tungvint konstruksjon, som tjener til å utjevne trykksvingningene i kretsen under reaktorens drift, som skyldes termisk ekspansjon av kjølevæsken. Trykket i den første kretsen kan nå 160 atmosfærer.

I tillegg til vann kan smelter av metaller også brukes som kjølevæske i forskjellige reaktorer: natrium, bly, bly-vismutlegering, etc. Bruk av flytende metallkjølemidler gjør det mulig å forenkle utformingen av reaktorkjerneskallet (i i motsetning til vannkretsen, overstiger ikke trykket i den flytende metallkretsen atmosfærisk), bli kvitt trykkkompensatoren.

Hvis det er umulig å bruke en stor mengde vann til dampkondens, i stedet for å bruke et reservoar, kan vannet avkjøles i spesielle kjøletårn, som på grunn av størrelsen vanligvis er den mest synlige delen av et atomkraftverk.

På et atomkraftverk er det således tre gjensidige transformasjoner av energiformer: kjernekraft omdannes til termisk energi, termisk energi - til mekanisk, mekanisk - til elektrisk energi.

2 Klassifisering

I en krets med én sløyfe (fig. 2a) genereres damp direkte i reaktoren og kommer inn i dampturbinen, hvis aksel er koblet til generatorakselen. Eksosdampen i turbinen kondenseres i en kondensator og føres tilbake til reaktoren av en matepumpe. I denne ordningen er kjølevæsken samtidig et arbeidsfluid. Fordelen med enkeltkrets-KP er deres enkelhet og lavere utstyrskostnad i forhold til KNP-er laget i henhold til andre ordninger, og ulempen er radioaktiviteten til kjølevæsken, noe som stiller ytterligere krav til design og drift av dampturbinanlegg kl. NPPs.

Ris. 2 a - enkeltkrets; b - dobbeltkrets; • tre -krets; 1 - reaktor; 2 - dampturbin; 3 - elektrisk generator; 4 - kondensator; 5 - matepumpe; 6 - sirkulasjonspumpe; 7 - volumkompensator; 8 - dampgenerator; 9 - mellomliggende varmeveksler

I det termiske diagrammet med to kretser for et atomkraftverk (fig. 2 b) er kretsene til kjølevæsken og arbeidsfluidet atskilt. Kjølevæskekretsen som pumpes gjennom reaktoren og dampgeneratoren av en sirkulasjonspumpe kalles den første eller reaktoren, og arbeidsvæskekretsen kalles den andre. Begge kretsene er lukket, og varmeutvekslingen mellom kjølevæsken og arbeidsfluidet utføres i dampgeneratoren. Turbinen, som er en del av den sekundære kretsen, opererer i fravær av strålingsaktivitet, noe som forenkler driften. I raske nøytronreaktorer er bruk av materialer som bremser nøytroner utelukket; derfor brukes ikke vann som kjølevæske, men smeltet natrium, som bremser nøytroner i svært liten grad og som har gode termofysiske egenskaper, sikrer effektiv varmeoverføring . Ulempene med natrium som kjølevæske er dets økte kjemiske interaksjon med vann og damp og en stor indusert aktivitet ved bestråling med nøytroner i en reaktor. For å utelukke kontakt av radioaktivt natrium med vann eller damp, opprettes derfor en mellomkrets.

I tre-krets NPP-ordninger (figur 2c) pumpes det radioaktive kjølevæsken til primærkretsen (flytende natrium) gjennom reaktoren og den mellomliggende varmeveksleren, der den avgir varme til det ikke-radioaktive kjølevæsken som pumpes gjennom mellomproduktet krets varmeveksler - dampgenerator. Arbeidsvæskekonturen ligner to-krets NPP-ordningen. Den andre kretsen utelukker mulig interaksjon mellom radioaktivt natrium og vann når det oppstår lekkasjer i varmevekslingsveggene i dampgeneratoren. Innføringen av denne kretsen fører til en ytterligere økning av kapitalkostnadene med 15 - 20%, men øker påliteligheten og sikkerheten til stasjonen.

3 Kjente kjernekraftverk

Balakovo NPP er et atomkraftverk som ligger 8 km fra byen Balakovo, Saratov -regionen, på venstre bredd av Saratov -reservoaret. Det er det største atomkraftverket i Russland når det gjelder elektrisitetsproduksjon - mer enn 30 milliarder kWh årlig, som gir en fjerdedel av elektrisitetsproduksjonen i Volga føderale distrikt og står for en femtedel av generasjonen av alle atomkraftverk i Russland. Det er nummer 51 blant de største kraftverkene av alle typer i verden. Den første BalNPP -kraftenheten ble inkludert i Sovjetunionens enhetlige energisystem i desember 1985, den fjerde enheten i 1993 ble den første som ble satt i drift i Russland etter Sovjetunionens kollaps.

Obninsk NPP er et atomkraftverk som ligger i byen Obninsk, Kaluga -regionen. Det er verdens første industrielle atomkraftverk koblet til et enkelt kraftnett. For øyeblikket har Obninsk NPP blitt tatt ut. Reaktoren ble stengt 29. april 2002, etter å ha vært vellykket i nesten 48 år. Stengingen av reaktoren ble forårsaket av den vitenskapelige og tekniske uhensiktsmessigheten av den videre driften. Obninsk NPP er det første kjernekraftverket i Russland som stenges.

Atomkraftverket Kashiwazaki-Kariva, samtidig det største atomkraftverket i verden, ligger i Niigata Prefecture i Japan, nær byen Kashiwazaki. Byggingen av Kashiwazaki-Kariva begynte i 1977 og ble tatt i bruk i 1985. NPP Kashiwazaki Kariva - inneholder for tiden syv reaktorer. Den totale kapasiteten til det største atomkraftverket i verden og Japan, Kashiwazaki-Kariva, er 8212 MW. Denne kapasiteten er for eksempel nesten dobbelt så høy som den totale kapasiteten til Indias atomkraftverk, som er den sjette største i verden når det gjelder antall reaktorer.

3. Resultater

1 Fordeler

Hovedfordelen med atomkraftverk er praktisk uavhengighet fra drivstoffkilder på grunn av det lille bruksområdet. Kostnaden for å transportere kjernebrensel, i motsetning til tradisjonelt drivstoff, er ubetydelig. I Russland er dette spesielt viktig i den europeiske delen, siden levering av kull fra Sibir er for dyrt.

En stor fordel med et atomkraftverk er dets relative miljøvennlighet. På TPP-er varierer de totale årlige utslippene av skadelige stoffer, som inkluderer svoveldioksid, nitrogenoksider, karbonoksider, hydrokarboner, aldehyder og flyveaske, fra omtrent 13 000 tonn per år ved gassfyring og opptil 165 000 tonn ved TPP-pulver. Slike utslipp ved atomkraftverk er helt fraværende.

Termiske kraftverk med en kapasitet på 1000 MW bruker 8 millioner tonn oksygen per år for drivstoffoksidasjon, mens atomkraftverk ikke bruker oksygen i det hele tatt. I tillegg gir en kullfyrt stasjon en større spesifikk utslipp av radioaktive stoffer.

Noen kjernekraftverk fjerner også en del av varmen til oppvarming og varmtvannsforsyning i byer, noe som reduserer uproduktive varmetap, det er eksisterende og lovende prosjekter for bruk av "overflødig" varme i energi og biologiske komplekser (fiskeoppdrett, østers dyrking, oppvarming av drivhus, etc.).

Fordelen med atomkraftverk i kostnadene ved produsert elektrisitet er spesielt merkbar under de såkalte energikrisene som begynte på begynnelsen av 70-tallet. Fallende oljepriser reduserer automatisk atomkraftverkets konkurranseevne.

3.2 Ulemper

Til tross for den relative økologiske renheten har imidlertid ethvert atomkraftverk innvirkning på miljøet på tre måter:

· Gassformige (inkludert radioaktive) utslipp til atmosfæren;

· Utslipp av store mengder varme;

Den største faren utgjør muligheten for en ulykke ved et atomkraftverk, noe som får alvorlige konsekvenser. På grunn av den sterkeste varmeavgivelsen kan reaktorkjernen smelte og radioaktive stoffer kan komme inn i miljøet. Hvis det er vann i reaktoren, vil den i en slik ulykke brytes ned til hydrogen og oksygen, noe som vil føre til en eksplosjon av detonerende gass i reaktoren og alvorlig nok ødeleggelse ikke bare av reaktoren, men av hele kraftenhet med radioaktiv forurensning av området.

For å beskytte mennesker og atmosfæren mot radioaktive utslipp, iverksettes spesielle tiltak ved atomkraftverk:

Forbedre påliteligheten til NPP -utstyr,

Duplisering av sårbare systemer,

Høye krav til personellets kvalifikasjoner,

· Beskyttelse og beskyttelse mot ytre påvirkninger.

Omgir NPP med en sanitær beskyttelsessone

3 Har atomkraftverket en fremtid?

Akademiker Anatoly Alexandrov mente at "atomkraft i stor skala vil være den største velsignelsen for menneskeheten og vil løse en rekke akutte problemer."

Alternative metoder for å generere energi fra energien fra tidevann, vind, sol, geotermiske kilder, etc. er for tiden dårligere i produktivitet enn tradisjonell energi. Disse energiproduksjonene har en negativ innvirkning på turismen, og noen tidevannskraftverk forårsaker klager fra brettseilere. I tillegg, når vindfeltet brukes i grupper, skaper vindturbinene en lavfrekvent vibrasjon som dyr kan lide av.

For tiden utvikles internasjonale prosjekter med ny generasjon atomreaktorer, for eksempel GT-MGR, som lover å forbedre sikkerheten og øke effektiviteten til atomkraftverk.

Russland har startet byggingen av verdens første flytende atomkraftverk for å løse problemet med energimangel i landets fjerntliggende kystområder.

USA og Japan utvikler mini-atomkraftverk med en kapasitet på omtrent 10-20 MW for varme- og strømforsyning til individuelle næringer, boligkomplekser og i fremtiden individuelle hus. Med en nedgang i kapasiteten til anlegget øker den forventede produksjonsskalaen. Små reaktorer (for eksempel Hyperion NPP) er opprettet ved hjelp av sikre teknologier som reduserer muligheten for kjernefysisk lekkasje i stor grad.

Et enda mer interessant, om enn relativt fjernt perspektiv, er bruk av atomfusjonsenergi. Fusjonsreaktorer vil, ifølge beregninger, forbruke mindre drivstoff per energienhet, og både selve drivstoffet (deuterium, litium, helium-3) og produktene av deres syntese er ikke radioaktive og derfor miljøvennlige.

For tiden, med deltagelse av Russland, USA, Japan og EU i Sør -Frankrike, pågår byggingen av den internasjonale eksperimentelle termonukleære reaktoren ITER i Cadarache.

atomkraftverkreaktor

Bibliografi

1.V.A. Ivanov "NPP Operation", lærebok, 1994;

T.X. Margulova "Nuclear Power Plants", lærebok, 5. utg., 1994.

ATOMKRAFTVERK(NPP), et kraftverk som bruker varmen som frigjøres i en atomreaktor som et resultat av en kontrollert kjedereaksjon ved fisjon av tunge grunnkjerner (hovedsakelig. $ \ ce ( ^ (233) U, ^ (235) U, ^ (239) Pu) $). Varmen som genereres i aktiv sone atomreaktor, overføres (direkte eller gjennom et mellomprodukt kjølevæske) arbeidsvæske (hovedsakelig vanndamp), som driver dampturbiner med turbingeneratorer.

AES er i prinsippet analogt med konvensjonelle varmekraftverk(TPP), som bruker en atomreaktor i stedet for en dampkoker. Til tross for likheten mellom de grunnleggende termodynamiske ordningene for atom- og termiske kraftverk, er det imidlertid betydelige forskjeller mellom dem. De viktigste er de miljømessige og økonomiske fordelene ved atomkraftverk fremfor termiske kraftverk: atomkraftverk trenger ikke oksygen for å brenne drivstoff; de forurenser praktisk talt ikke miljøet med svovel og andre gasser; atombrensel har en betydelig høyere brennverdi (fisjon på 1 g U- eller Pu -isotoper frigjør 22.500 kWh, noe som tilsvarer energien i 3000 kg kull), noe som reduserer volumet og kostnadene for transport og håndtering kraftig; verdens energiressurser for kjernebrensel overstiger betydelig de naturlige reservene av hydrokarbonbrensel. I tillegg krever bruk av atomreaktorer (av hvilken som helst type) som energikilde en endring i termiske ordninger som brukes på konvensjonelle termiske kraftverk, og innføring av nye elementer i strukturen til et atomkraftverk, for eksempel. biologisk beskyttelse (se. Strålesikkerhet), et nytt drivstoffpåfyllingssystem, et drivstofflagerbasseng, etc. Overføring av termisk energi fra en atomreaktor til dampturbiner utføres ved hjelp av et kjølevæske som sirkulerer gjennom forseglede rørledninger, i kombinasjon med sirkulasjonspumper som danner den kalt. reaktorkrets eller sløyfe. Vanlig og tungt vann, vanndamp, flytende metaller, organiske væsker og noen gasser (for eksempel helium, karbondioksid) brukes som varmebærer. Kretsene langs hvilke kjølevæsken sirkulerer, er alltid lukket for å unngå lekkasje av radioaktivitet, deres antall bestemmes hovedsakelig av typen atomreaktor, samt av egenskapene til arbeidsfluidet og kjølevæsken.

Ved NPP-er med en enkeltløkkekrets (fig. men) kjølevæsken er også en arbeidsvæske, hele kretsen er radioaktiv og derfor omgitt av biologisk beskyttelse. Når en inert gass, for eksempel helium, som ikke er aktivert i nøytronfeltet i kjernen, brukes som kjølevæske, er biologisk beskyttelse bare nødvendig rundt en atomreaktor, siden kjølevæsken ikke er radioaktiv. Kjølevæsken - arbeidsvæsken, som varmes opp i reaktorkjernen, kommer deretter inn i turbinen, hvor den termiske energien omdannes til mekanisk energi og deretter i den elektriske generatoren - til elektrisk energi. De vanligste enkeltkrets kjernekraftverkene med atomreaktorer, der kjølevæske og nøytronmoderator serverer vann. Arbeidsvæsken dannes direkte i kjernen når kjølevæsken varmes opp til koking. Slike reaktorer kalles kokende, i verdens kjernekraft kalles de BWR (Boiling Water Reactor). I Russland har kokende vannkjølte reaktorer med en grafittmoderator - RBMK (høyeffekts kanalreaktor) - blitt utbredt. Bruk av høytemperatur gasskjølte reaktorer (med heliumkjølevæske) - HTGR (HTGR) - anses lovende. Effektiviteten til enkeltkrets-kraftverk som opererer i en lukket gasturbinsyklus kan overstige 45–50%.

Med et dobbeltkretsopplegg (fig. b) det primære kjølevæsken som varmes opp i kjernen overføres til dampgeneratoren ( varmeveksler) termisk energi til arbeidsfluidet i den andre kretsen, hvoretter den går tilbake til den aktive sonen med en sirkulasjonspumpe. Den primære varmebærer kan være vann, flytende metall eller gass, og arbeidsfluidet er vann, som blir til vanndamp i dampgeneratoren. Den første kretsen er radioaktiv og omgitt av biologisk skjerming (unntatt når en inert gass brukes som kjølevæske). Den andre kretsen er vanligvis strålingssikker, siden arbeidsvæsken og primærkretsens kjølevæske ikke kommer i kontakt. De mest utbredte er dobbeltkrets kjernekraftverk med reaktorer der vann er det primære kjølevæsken og moderatoren, og vanndamp er arbeidsmediet. Denne typen reaktorer omtales som VVER - vann under trykk. reaktor (PWR - Power Water Reactor). Effektiviteten til NPP med VVER når 40%. Når det gjelder termodynamisk effektivitet, er slike NPP-er dårligere enn enkeltkrets-NPP-er med HTGR, hvis temperaturen til kjølevæsken ved utløpet fra kjernen overstiger 700 ° C.

Tre-krets termiske kretser (fig., i) brukes bare i tilfeller der det er helt nødvendig å utelukke kontakt mellom kjølevæsken i den første (radioaktive) kretsen med arbeidsvæsken; For eksempel, når kjernen er avkjølt med flytende natrium, kan dens kontakt med arbeidsvæsken (vanndamp) føre til en stor ulykke. Flytende natrium som kjølevæske brukes bare i hurtigoppdretterreaktorer (FBR - Fast Breeder Reactor). Et trekk ved NPPs med en rask nøytronreaktor er at de, samtidig med generering av elektrisk og termisk energi, reproduserer fissile isotoper som er egnet for bruk i termiske atomreaktorer (se. Oppdretterreaktor).

Kjernekraftverksturbiner går vanligvis på mettet eller lett overopphetet damp. Ved bruk av turbiner som opererer på overopphetet damp, ledes mettet damp gjennom reaktorkjernen (gjennom spesielle kanaler) for å øke temperaturen og trykket, eller gjennom en spesiell varmeveksler - en overhetere som opererer med hydrokarbonbrensel. Den termodynamiske effektiviteten til NPP -syklusen er jo høyere, jo høyere er parametrene til kjølevæsken, arbeidsfluidet, som bestemmes av de teknologiske egenskapene og egenskapene til strukturelle materialer som brukes i kjølekretsene til NPP.

Hos NPPs blir det lagt stor vekt på rengjøring av kjølevæsken, siden de naturlige urenhetene i den, samt korrosjonsprodukter som samler seg under drift av utstyr og rørledninger, er kilder til radioaktivitet. Graden av renhet av kjølevæsken bestemmer i stor grad nivået for strålingsmiljøet i atomkraftverkets lokaler.

Atomkraftverk er nesten alltid bygget nær energiforbrukere, siden kostnaden for å transportere kjernebrensel til atomkraftverk, i motsetning til hydrokarbondrivstoff for termiske kraftverk, har liten effekt på kostnadene for generert energi (vanligvis kjernebrensel i kraftreaktorer er erstattet med en ny noen ganger). år), og overføring av både elektrisk og termisk energi over lange avstander øker kostnadene betydelig. Et atomkraftverk er bygd på leward siden av den nærmeste bosetningen, rundt det opprettes en sanitær vernesone og en overvåkningssone, der befolkningen ikke får bo. Kontroll- og måleutstyr er plassert i observasjonsområdet for kontinuerlig overvåking av miljøet.

NPP - grunnlaget kjernekraft... Hovedformålet er produksjon av elektrisitet (kjernekraftverk av kondenseringstypen) eller kombinert produksjon av elektrisitet og varme (kjernekraftverk - ATEC). Ved NPP slippes en del av dampen som brukes i turbinene ut i den såkalte. varmevekslere for oppvarming av vann som sirkulerer i lukkede varmeforsyningsnett. I noen tilfeller kan termisk energi fra atomreaktorer bare brukes til behov for fjernvarme (kjernevarmeforsyningsstasjoner - AST). I dette tilfellet kommer det oppvarmede vannet fra varmevekslerne i de første andre kretsene inn i varmeveksleren i nettverket, hvor det avgir varme til nettverksvannet og deretter går tilbake til kretsen.

En av fordelene med atomkraftverk sammenlignet med konvensjonelle termiske kraftverk er deres høye miljøvennlighet, som fortsatt er kvalifisert. drift av atomreaktorer. De eksisterende hindringene for strålingssikkerheten til atomkraftverk (brenselelementbekledning, atomreaktorfartøy, etc.) forhindrer at kjølevæsken kontamineres med radioaktive fisjonprodukter. Et beskyttende skall (inneslutning) blir reist over reaktorhallen til atomkraftverket for å forhindre inntrengning av radioaktive materialer i miljøet under den alvorligste ulykken - trykkavlastning av primærkretsen, smelting av kjernen. NPP -personellopplæring gir opplæring i spesielle simulatorer (NPP -simulatorer) for å øve handlinger både i normale og nødssituasjoner. NPP har en rekke tjenester som sikrer normal drift av anlegget, sikkerheten til personalet (for eksempel dosimetrisk kontroll, sikring av sanitære og hygieniske krav, etc.). Midlertidige lagringsanlegg for ferskt og brukt atombrensel, for flytende og fast radioaktivt avfall som vises under driften, opprettes på atomkraftverkets territorium. Alt dette fører til at kostnaden for en installert kilowatt kraft ved et atomkraftverk er mer enn 30% høyere enn kostnaden for en kilowatt ved et termisk kraftverk. Kostnaden for energi levert til forbrukeren, generert ved et atomkraftverk, er imidlertid lavere enn ved et termisk kraftverk, på grunn av en svært liten andel av drivstoffkomponenten i denne kostnaden. På grunn av den høye effektiviteten og egenskapene til effektregulering, brukes NPP vanligvis i grunnleggende moduser, mens utnyttelsesfaktoren for den installerte NPP -kapasiteten kan overstige 80%. Etter hvert som andelen av atomkraftverk i den totale energibalansen i regionen øker, kan de også operere i en manøvrerbar modus (for å dekke belastningsuregelmessigheter i det lokale kraftsystemet). Atomkraftverkers evne til å operere lenge uten å endre drivstoff gjør at de kan brukes i fjerntliggende regioner. Kraftverk er utviklet, og utformingen av utstyret er basert på prinsippene som er implementert i atomkraftverk i skip. installasjoner (se. Atomic rover). Slike kjernekraftverk kan for eksempel plasseres på en lekter. NPPs med HTGR er lovende, og genererer termisk energi for implementering av teknologiske prosesser i metallurgisk, kjemisk og oljeindustri, ved forgassing av kull og skifer, ved produksjon av syntetisk hydrokarbonbrensel. OPS har en levetid på 25–30 år. Avvikling av et atomkraftverk, demontering av reaktoren og tilbakeføring av stedet til en "grønn plen" er et komplekst og dyrt organisatorisk og teknisk tiltak som utføres i henhold til planer utviklet i hvert enkelt tilfelle.

Verdens første kjernekraftverk med en kapasitet på 5000 kW ble lansert i Russland i 1954 i Obninsk. I 1956 ble atomkraftverket i Calder Hall i Storbritannia (46 MW) tatt i bruk, i 1957 - atomkraftverket i Shippingport i USA (60 MW). I 1974 ble verdens første atomkraftverk lansert - Bilibinskaya (Chukotka Autonomous Okrug). Den massive byggingen av store økonomiske kjernekraftverk begynte i andre halvdel. 1960 -tallet Etter ulykken (1986) ved atomkraftverket i Tsjernobyl har imidlertid kjernekraftens attraktivitet merkbart redusert, og i en rekke land som har tilstrekkelig med tradisjonelt drivstoff og energiressurser eller tilgang til dem, bygging av ny atomkraft planter har faktisk opphørt (Russland, USA, Storbritannia, Tyskland). På begynnelsen av det 21. århundre, 03/11/2011 i Stillehavet utenfor østkysten av Japan som et resultat av et sterkt jordskjelv med en styrke på 9,0 til 9,1 og det påfølgende flodbølge(bølgehøyde nådd 40,5 m) ved Fukushima1 NPP (Okuma Township, Fukushima Prefecture) den størsteteknologisk katastrofe- strålingsulykke på maksimum 7. nivå på den internasjonale skalaen for kjernefysiske hendelser. Tsunamien traff deaktiverte eksterne strømforsyninger og reserve dieselgeneratorer, noe som forårsaket svikt i alle vanlige kjølesystemer og nødkjølesystemer og førte til smelting av reaktorkjernen ved kraftenhetene 1, 2 og 3 i de første dagene av ulykken. I desember 2013 ble atomkraftverket offisielt stengt. Fra og med første halvdel av 2016 gjør det høye strålingsnivået det umulig ikke bare for mennesker å jobbe i reaktorbygninger, men også for roboter som mislykkes på grunn av høye strålingsnivåer. Det er planlagt at fjerning av jordlag til spesielle lagringsanlegg og ødeleggelse av det vil ta 30 år.

31 land i verden bruker atomkraftverk. For 2015 er ca. 440 atomkraftreaktorer (kraftenheter) med en total kapasitet på over 381 tusen MW (381 GW). OK. 70 atomreaktorer er under bygging. Verdens ledende når det gjelder andelen i total elektrisitetsproduksjon er Frankrike (nummer to når det gjelder installert kapasitet), der atomkraft utgjør 76,9%.

Det største atomkraftverket i verden i 2015 (når det gjelder installert kapasitet) - Kashiwazaki -Kariva (Kashiwazaki, Niigata Prefecture, Japan). Det er 5 kokende kokende atomreaktorer (BWR) og 2 avanserte kokende kokende atomreaktorer (ABWR) i drift, med en samlet kapasitet på 8212 MW (8,212 GW).

Det største atomkraftverket i Europa er atomkraftverket Zaporozhye (Energodar, Zaporozhye -regionen, Ukraina). Siden 1996 har 6 kraftenheter med VVER-1000 reaktorer vært i drift med en total kapasitet på 6000 MW (6 GW).

USA og Japan utvikler mini-atomkraftverk med en kapasitet på omtrent 10–20 MW for varme- og strømforsyning til individuelle næringer, boligkomplekser og i fremtiden individuelle hus. Små reaktorer er opprettet ved hjelp av sikre teknologier som i stor grad reduserer muligheten for kjernefysisk materiallekkasje.

I 2015 er det 10 atomkraftverk i drift i Russland, som driver 34 kraftenheter med en total kapasitet på 24 643 MW (24.643 GW), hvorav 18 kraftenheter med reaktorer av typen VVER (hvorav 11 VVER-1000 kraftenheter og 6 VVER-440 kraftenheter med forskjellige modifikasjoner); 15 kraftenheter med kanalreaktorer (11 kraftenheter med RBMK-1000 reaktorer og 4 kraftenheter med EGP-6 reaktorer-Power Heterogenous Loop Reactor med 6 kjølevæske sirkulasjonsløkker, elektrisk kraft 12 MW); 1 kraftenhet med en natriumavkjølt hurtigreaktor BN-600 (1 kraftenhet BN-800 er i ferd med å bli satt i kommersiell drift). I følge det føderale målprogrammet "Development of the Russian Nuclear Power Industry", bør andelen elektrisitet som genereres ved atomkraftverk i Russland i 2025 øke fra 17 til 25% og utgjøre ca. 30,5 GW. Det er planlagt å bygge 26 nye kraftenheter, 6 nye atomkraftverk, hvorav to er flytende (tabell 2).

Utformede NPP -er i Russland

Siden 2008 har Novovoronezh NPP-2 (nær Novovoronezh NPP) blitt bygget i henhold til det nye NPP-2006-prosjektet (prosjektet til det russiske atomkraftverket i den nye generasjonen "3+" med forbedrede tekniske og økonomiske indikatorer), som gir for bruk av VVER-1200 reaktorer. Byggingen av 2 kraftenheter med en total kapasitet på 2400 MW pågår, og det er planlagt å bygge 2 flere i fremtiden.

Den baltiske NPP sørger for bruk av en VVER-1200 reaktor med en kapasitet på 1200 MW; kraftenheter - 2. Total installert effekt er 2300 MW. Igangsetting av den første enheten er planlagt i 2020. Federal Atomic Energy Agency of Russia gjennomfører et prosjekt for å lage flytende atomkraftverk med lav kraft. NPP "Akademik Lomonosov" under bygging vil bli verdens første flytende atomkraftverk. Den flytende stasjonen kan brukes til å generere elektrisitet og varme, samt å avsalt havvann. Den kan produsere fra 40 til 240 tusen m 2 ferskvann per dag. Den installerte elektriske effekten til hver reaktor er 35 MW. Igangsetting av stasjonen er planlagt i 2018.

Internasjonale atomkraftprosjekter i Russland

23.9.2013 Russland overlot Bushehr NPP (Bushehr) til Iran for operasjon , i nærheten av byen Bushehr (Ostab Bushehr); antall kraftenheter - 3 (1 bygget, 2 - under bygging); reaktortype - VVER -1000. NPP "Kudankulam", i nærheten av byen Kudankulam (Tamil Nadu -stat, India); antall kraftenheter - 4 (1 - i drift, 3 - under bygging); reaktortype - VVER -1000. NPP "Akkuyu", i nærheten av byen Mersin (il Mersin, Tyrkia); antall kraftenheter - 4 (under bygging); reaktortype - VVER -1200; Hviterussisk NPP (Ostrovets, Grodno -regionen, Hviterussland); antall kraftenheter - 2 (under bygging); reaktortype - VVER -1200. Hanhikivi 1 NPP (Cape Hanhikivi, Pohjois-Pohyanmaa-regionen, Finland); antall kraftenheter - 1 (under konstruksjon); reaktortype - VVER -1200.

STATENS UTDANNINGSINSTITUSJON

HØYRE PROFESJONELL UTDANNING

TYUMEN STATE UNIVERSITET

INSTITUTT FOR DISTANCE UTDANNING

Disiplin test

RPM og regionale studier

Emne "PLASSERING AV KJERNEKRAFTPLANTER"

Fullført: Spesialiststudent "Finans og kreditt"

1. Atomkraftverk

Atomkraftverk (NPP) er i hovedsak termiske kraftverk som bruker termisk energi fra kjernefysiske reaksjoner.

Atombrensel brukes vanligvis i fast form. Den er innelukket i en beskyttende kappe. Drivstoffelementer av denne typen kalles drivstoffstenger, de er installert i arbeidskanalene i reaktorkjernen. Termisk energi som frigjøres under fisjonreaksjonen fjernes fra reaktorkjernen ved hjelp av et kjølevæske, som pumpes under trykk gjennom hver arbeidskanal eller gjennom hele kjernen. Det vanligste oppvarmingsmediet er vann, som er grundig renset.

Vannkjølte reaktorer kan operere i vann- eller dampmodus. I det andre tilfellet produseres damp direkte i reaktorkjernen.

Fisjon av uran- eller plutoniumkjerner gir raske nøytroner, hvis energi er høy. I naturlig eller dårlig beriket uran, der innholdet av 235 U er lite, utvikler det seg ikke en kjedereaksjon på raske nøytroner. Derfor bremses raske nøytroner til termiske (langsomme) nøytroner. Stoffer brukes som moderatorer som inneholder grunnstoffer med lav atommasse og lav absorpsjonsevne med hensyn til nøytroner. De viktigste moderatorene er vann, tungt vann, grafitt.

Termiske reaktorer er for tiden de mest utviklede. Slike reaktorer er strukturelt enklere og lettere å kontrollere i sammenligning med raske nøytronreaktorer. Imidlertid er en lovende retning bruk av raske nøytronreaktorer med utvidet avl av kjernebrensel - plutonium; dermed kan de fleste av 238 U brukes.

Det er for tiden 10 atomkraftverk i drift i Russland, med 31 kraftenheter installert. Deres totale elektriske effekt (ca. 23.200 MW) er omtrent delt likt mellom to grupper av reaktorer: vann under trykk (VVER-440, VVER-1000) og kokende kanalvann-grafitt (RBMK-1000, EGP-6). Verdens eneste hurtig-nøytronreaktor BN-600 opererer ved Beloyarsk NPP.

På atomkraftverk i Russland brukes atomreaktorer av følgende hovedtyper:

RBMK(høykraftreaktor, kanal)-termisk nøytronreaktor, vanngrafitt;

VVER(trykkvannsreaktor) - termisk nøytronreaktor, fartøytype;

BN- rask nøytronreaktor med flytende metall natriumkjølevæske.

Ved å sammenligne ulike typer atomreaktorer er det verdt å dvele ved de to vanligste typene av disse enhetene i vårt land og i verden: VVER (Water-Water Power Reactor) og RBMK (High Power Channel Reactor).

De mest grunnleggende forskjellene: VVER - trykkbeholder (trykket beholdes av reaktorbeholderen); RBMK - kanalreaktor (trykket opprettholdes uavhengig i hver kanal); i VVER er kjølevæsken og moderatoren det samme vannet (ingen ekstra moderator blir introdusert), i RBMK er moderatoren grafitt, og kjølevæsken er vann; i VVER genereres damp i det andre fartøyet i dampgeneratoren, i RBMK genereres damp direkte i reaktorkjernen (kokende reaktor) og går direkte til turbinen - det er ingen sekundær krets. På grunn av den forskjellige strukturen til kjernene, er driftsparametrene til disse reaktorene også forskjellige.

For sikkerheten til en reaktor er en slik parameter som reaktivitetskoeffisienten viktig - den kan figurativt representeres som en verdi som viser hvordan endringer i en eller annen parameter i reaktoren vil påvirke intensiteten av kjedereaksjonen i den. Hvis denne koeffisienten er positiv, med en økning i parameteren som koeffisienten gis, vil kjedereaksjonen i reaktoren i fravær av andre påvirkninger vokse, og på slutten vil det bli mulig å omdanne den til en ukontrollert og kaskadeøkende - reaktoren vil akselerere. Under akselerasjonen av reaktoren oppstår intens varmeutslipp, noe som fører til smelting av varmeskillere, og deres smelte flyter inn i den nedre delen av kjernen, noe som kan føre til ødeleggelse av reaktorbeholderen og frigjøring av radioaktive stoffer til miljøet .

I en VVER -reaktor, når damp dukker opp i kjernen eller når kjølevæsketemperaturen stiger, noe som fører til en nedgang i dens tetthet, reduseres antallet kollisjoner av nøytroner med atomer av kjølevæskemolekyler, moderasjonen av nøytroner reduseres, som følge av dette de forlater alle kjernen uten å reagere med andre kjerner. Reaktoren stopper.

I RBMK-reaktoren, når vannet koker eller temperaturen stiger, noe som fører til en reduksjon i dens tetthet, forsvinner dets nøytronabsorberende effekt (moderatoren i denne reaktoren eksisterer allerede, og damp har en mye lavere nøytronabsorpsjonskoeffisient enn vann). En kjedereaksjon vokser i reaktoren, og den akselererer, noe som igjen fører til en ytterligere økning i temperaturen på vannet og kokingen.

Følgelig, i nødssituasjoner i reaktorens drift, ledsaget av akselerasjon, vil VVER -reaktoren stoppe, og RBMK -reaktoren vil fortsette å akselerere med økende intensitet, noe som kan føre til svært intens varmeutslipp, noe som vil resultere i ved smelting av reaktorkjernen. Denne konsekvensen er veldig farlig, siden når smeltede zirkoniumskall kommer i kontakt med vann, brytes det ned i hydrogen og oksygen og danner en ekstremt eksplosiv detonerende gass, hvis eksplosjon uunngåelig vil ødelegge kjernen og frigjøre radioaktivt drivstoff og grafitt i miljøet. Det var langs denne veien hendelser utviklet seg under ulykken ved atomkraftverket i Tsjernobyl.

For å oppsummere krever RBMK -reaktoren mindre drivstoffberikelse, har bedre evner for produksjon av splittbart materiale (plutonium), har en kontinuerlig driftssyklus, men er mer potensielt farlig i drift. Graden av denne faren avhenger av kvaliteten på nødbeskyttelsessystemene og driftspersonellets kvalifikasjoner. I tillegg, på grunn av fraværet av en sekundær krets, har RBMK flere strålingsutslipp til atmosfæren under drift.

Atomkraftverk diagrammer. Teknologisystem atomkraftverk avhenger av reaktortype, kjølevæske og moderator, samt en rekke andre faktorer. Opplegget kan være enkelt-krets, dobbelt-krets og tre-krets. Figur 1 viser som et eksempel (1 - reaktor; 2 - dampgenerator; 3 - turbin; 4 - transformator; 5 - generator; 6 - turbinkondensator; 7 - kondensatpumpe; 8 - sirkulær hovedpumpe

to-krets NPP-ordning for et kraftverk med en reaktor av typen VVER.

Atomkraftverk er bygget etter blokkprinsippet i både de termiske mekaniske og elektriske delene.

Atombrensel har en veldig høy brennverdi (1 kg 235 U erstatter 2900 tonn kull), derfor atomkraftverk spesielt effektiv i områder som er fattige på drivstoffressurser, for eksempel i den europeiske delen av Russland.

Kraftverk med raske nøytronreaktorer, som kan brukes til å generere varme og elektrisitet, samt til å reprodusere atombrensel, er lovende.

Bruken av atomenergi gjør det mulig å utvide energiressursene. Således bidrar det til bevaring av fossile brenselressurser, til å redusere kostnadene for elektrisk energi, noe som er spesielt viktig for områder som er fjernt fra drivstoffkilder, for å redusere luftforurensning, for å avlaste transport involvert i transport av drivstoff, for å hjelpe i levering av elektrisitet og varme til næringer ved hjelp av ny teknologi (for eksempel de som benytter avsalting av sjøvann og utvidelse av ferskvannsressurser).

1. Badev V.V., Egorov Yu.A., S.V. Kazakov "Miljøvern under drift av atomkraftverk", Moskva, Energoatomizdat, 1990

2. Efimova N. Atomsikkerhet: fra hvem skal man søke beskyttelse? / "Økonomi og tid", nr. 11 av 20. mars 1999.

3. Izrael Yu.A. "Problemer med en omfattende analyse av miljøet og prinsippene for integrert overvåking" Leningrad, 1988

4. Nikitin D., Novikov Yu. "Miljø og menneske", 1986

5. Olsevich O. Ya., Gudkov A.A. Kritikk av miljøkritikk. - M.: Mysl, 1990.- 213s.

6. Nuclear and Thermonuclear Power Engineering of the Future / Ed. Chuyanova V.A. - M.: Energoatomizdat, 1987.- 192p.

7. Atomspor / Gubarev V.S., Kamioka I., Lagovsky I.K. og så videre.; komp. Malkin G.- Moskva: IzdAT, 1992.- 256s.

Et atomkraftverk er et kompleks av nødvendige systemer, enheter, utstyr og strukturer beregnet på produksjon av elektrisk energi. Stasjonen bruker uran-235 som drivstoff. Tilstedeværelsen av en atomreaktor skiller et atomkraftverk fra andre kraftverk.

På et atomkraftverk er det tre gjensidige transformasjoner av energiformer

Kjernekraft

blir til varme

Termisk energi

går inn i mekanisk

Mekanisk energi

konvertert til elektrisk

1. Atomkraft blir til termisk

Basen på stasjonen er reaktoren - et strukturelt atskilt volum der kjernebrensel lastes og hvor en kontrollert kjedereaksjon finner sted. Uran-235 splittes av langsomme (termiske) nøytroner. Som et resultat genereres en enorm mengde varme.

DAMP-GENERATOR

2. Termisk energi omdannes til mekanisk

Varme fjernes fra reaktorkjernen med et kjølevæske - en væske eller gassformig substans som passerer gjennom volumet. Denne varmeenergien brukes til å produsere vanndamp i en dampgenerator.

ELEKTRISK GENERATOR

3. Mekanisk energi omdannes til elektrisk energi

Dampens mekaniske energi ledes til turbingeneratoren, hvor den omdannes til elektrisk energi og deretter går gjennom ledningene til forbrukerne.

Hva består et atomkraftverk av?

Et atomkraftverk er et kompleks av bygninger som huser teknologisk utstyr. Hovedbygningen er hovedbygningen, der reaktorhallen ligger. Den huser selve reaktoren, et basseng for kjernebrensel, en drivstoffmaskin (for tanking), alt dette overvåkes av operatører fra kontrollrommet (MCR).

Kjerneelementet i reaktoren er kjernen (1). Det er plassert i en betongsjakt. De obligatoriske komponentene i enhver reaktor er kontroll- og beskyttelsessystemet, som gjør det mulig å implementere den valgte modusen for den kontrollerte fisjonskjedereaksjonen, så vel som nødbeskyttelsessystemet - for raskt å avslutte reaksjonen i nødstilfeller. Alt dette er montert i hovedbygningen.

Det er også en andre bygning der turbinhallen (2) ligger: dampgeneratorer, selve turbinen. Videre langs den teknologiske kjeden er det kondensatorer og høyspentledninger som strekker seg utover stasjonsstedet.

På territoriet er det en bygning for omlasting og lagring i spesielle bassenger med brukt atombrensel. I tillegg er stasjonene utstyrt med elementer fra et sirkulerende kjølesystem - kjøletårn (3) (et betontårn avsmalnende oppover), en kjøledam (et naturlig reservoar eller kunstig opprettet) og sprøytebasseng.

Hva er typer kjernekraftverk?

Avhengig av reaktortype kan et atomkraftverk ha 1, 2 eller 3 kjølevæskekretser. I Russland er det mest utbredte dobbeltkretsede atomkraftverk med reaktorer av typen VVER (trykkvannsreaktor).

NPP MED 1-KRETSREAKTORER

NPP MED 1-KRETSREAKTORER

Enkeltkretsordningen brukes på atomkraftverk med RBMK-1000 reaktorer. Reaktoren opererer i en enhet med to kondenseringsturbiner og to generatorer. I dette tilfellet er selve kokende reaktor en dampgenerator, noe som gjør det mulig å bruke en krets med én sløyfe. Enkeltkretsopplegget er relativt enkelt, men i dette tilfellet sprer radioaktivitet seg til alle elementene i enheten, noe som kompliserer biologisk beskyttelse.

For tiden er det 4 kjernekraftverk med ensløyfe-reaktorer i Russland.

NPP MED 2-KRETSREAKTORER

NPP MED 2-KRETSREAKTORER

Dobbelkretsordningen brukes ved atomkraftverk med trykkvannsreaktorer av typen VVER. Vann tilføres reaktorkjernen under trykk, som varmes opp. Varmebærerens energi brukes i dampgeneratoren for å danne mettet damp. Den andre kretsen er ikke radioaktiv. Enheten består av en kondenserende turbin på 1000 MW eller to 500 MW turbiner med tilhørende generatorer.

For tiden er det 5 atomkraftverk som opererer i Russland med dobbeltkretsreaktorer.

NPP MED 3-KRETSREAKTORER

NPP MED 3-KRETSREAKTORER

Tre-krets-opplegget brukes på NPPs med raske reaktorer med natriumkjølevæske av BN-typen. For å utelukke kontakt av radioaktivt natrium med vann, konstrueres en andre krets med ikke-radioaktivt natrium. Dermed viser kretsen seg å være tre-krets.

1. Introduksjon ……………………………………………………. Side 1

2.Fysisk grunnlag for kjernekraft ………………… Side 2

3. Atomkjernen ………………………………………………………. Side 4

4. Radioaktivitet ……………………………………………. Side 4

5. Kjernefysiske reaksjoner ……………………………………………. Side 4

6. Fisjon av kjerner ……………………………………………… .. side 4

7. Kjede kjernefysiske reaksjoner …………………………………. Side 5

8. Grunnleggende om reaktorteori ………………………………… Side 5

9. Prinsipper for regulering av reaktorkraft ……… Side 6

10. Klassifisering av reaktorer ………………………………… Side 7

11. Strukturelle diagrammer over reaktorer ………………………… Side 9

13. NPP -utstyrsstrukturer ………………………… Side 14

14. Diagram over en tre-krets NPP ………………………………… Side 16

15. NPP varmevekslere ……………………………………… Side 19

16. NPP -turbomaskiner …………………………………………… Side 20

17. NPP tilleggsutstyr …………………… ..side. tjue

18. Tilrettelegging av NPP -utstyr ………………………… ... Side 21

19. Sikkerhetsspørsmål ved NPP ………………… .. side 21

20. Mobile NPPs ………………………………………… Side. 24

21. Brukt litteratur ………………………………… .. side 26

Introduksjon.

Staten og utsiktene for utvikling av kjernekraft.

Utviklingen av industri, transport, landbruk og verktøy krever en kontinuerlig økning i produksjonen av elektrisitet.

Den globale økningen i energiforbruk vokser hvert år.

For eksempel: i 1952 var det 540 millioner tonn i konvensjonelle enheter, og i 1980 var det 3567 millioner tonn. på nesten 28 år har den økt med mer enn 6,6 ganger. Det skal bemerkes at atombrenselreservene er 22 ganger høyere enn fossile brenselreserver.

På den femte verdens energikonferansen ble drivstoffreservene estimert med følgende verdier:

1. Atombrensel ………………………… ..520х10 6

2. Kull ………………………………………… 55.5х10 6

3. Olje ……………………………………… 0.37х10 6

4. Naturgass ………………………… .0,22х10 6

5. Oljeskifer ………………………… 0,89x10 6

6. Tjære …………………………………… ..1,5х 10 6

7. Torv ……………………………………………. 0,37x 10

Totalt 58,85x10 6

Gitt det nåværende energiforbruket, vil verdens reserver, ifølge forskjellige estimater, ende om 100-400 år.

Ifølge forskernes prognoser vil energiforbruket variere med en faktor 7 innen 1950 innen 2050. Nukleærbrenselreserver kan dekke befolkningens energibehov i en mye lengre periode.

Til tross for de rike naturressursene i Russland, i organisk drivstoff, så vel som vannkraftressurser i store elver (1200 milliarder kWh) eller 137 millioner kWh. I dag har presidenten i landet allerede lagt særlig vekt på utviklingen av atomkraft. Med tanke på at kull, olje, gass, skifer, torv er verdifulle råvarer for ulike grener av den kjemiske industrien. Kull brukes til å produsere koks til metallurgi. Derfor er oppgaven å bevare organiske drivstoffreserver for noen næringer. Verdens praksis følger også slike tendenser.

Tatt i betraktning at energikostnadene ved kjernekraftverk forventes å være lavere enn ved kullfyrte og nær energikostnaden ved vannkraftverk, blir det viktig å øke byggingen av atomkraftverk. Til tross for at atomkraftverk har en økt fare, (radioaktivitet i tilfelle en ulykke)

Alle utviklede land, både Europa og Amerika, har nylig aktivt bygd opp konstruksjonen sin, for ikke å snakke om bruk av atomenergi, både i sivilt og militært utstyr, dette er atomdrevne skip, ubåter, hangarskip.

Både i sivil og militær retning tilhørte og tilhører palmen fortsatt Russland.

Å løse problemet med direkte konvertering av kjernefysjonsenergi til elektrisk energi vil redusere kostnadene for generert elektrisitet betydelig.

Fysiske grunnlag for atomkraft.

Alle stoffene i naturen består av de minste partiklene - molekyler i kontinuerlig bevegelse. Kroppsvarme er et resultat av bevegelsen av molekyler.

Tilstanden for fullstendig resten av molekylene tilsvarer absolutt null temperatur.

Molekyler av et stoff består av atomer av ett eller flere kjemiske grunnstoffer.

Et molekyl er den minste partikkelen av et gitt stoff. Hvis du deler et molekyl av et komplekst stoff i dets bestanddeler, får du atomer av andre stoffer.

Et atom er den minste partikkelen av et gitt kjemisk element. Det kan ikke deles opp kjemisk i enda mindre partikler, selv om atomet også har sin egen indre struktur og består av en positivt ladet kjerne og et negativt ladet elektronskall.

Antall elektroner i skallet varierer fra ett til hundre og ett. Det siste antallet elektroner har et element som heter Mendelevium.

Dette elementet ble oppkalt etter D.I. Mendelejev, som oppdaget den periodiske loven i 1869, ifølge hvilken de fysisk -kjemiske egenskapene til alle grunnstoffene avhenger av atomvekten, og etter visse perioder er det elementer med lignende fysisk -kjemiske egenskaper.

Atomkjerne.

Hoveddelen av massen er konsentrert i atomkjernen. Massen til elektronskallet er bare en brøkdel av en prosent av massen til et atom. Atomkjerner er komplekse formasjoner som består av elementære partikler -protoner med en positiv elektrisk ladning, og partikler uten elektrisk ladning - nøytroner.

Positivt ladede partikler - protoner og elektrisk nøytrale partikler - nøytroner kalles samlet nukleoner. Protoner og nøytroner i atomkjernen er knyttet sammen med de såkalte atomkreftene.

Bindingsenergien til kjernen er mengden energi som kreves for å dele kjernen i individuelle nukleoner. Siden atomkrefter er millioner ganger større enn styrken til kjemiske bindinger, følger det at kjernen er en forbindelse, hvis styrke umåtelig overstiger styrken til forbindelsen mellom atomer i et molekyl.

Når 1 kg helium syntetiseres fra et hydrogenatom, frigjøres en mengde varme som tilsvarer mengden varme under forbrenningen av 16 000 tonn kull, mens når 1 kg uran deles, frigjøres en mengde varme lik varmen som frigjøres under forbrenningen av 2700 tonn kull.

Radioaktivitet.

Radioaktivitet er evnen til spontan omdannelse av ustabile isotoper av ett kjemisk element til isotoper av et annet element, ledsaget av utslipp av alfa-, beta- og gammastråler.

Transformasjonen av elementære partikler (nøytroner, mesoner) kalles også noen ganger radioaktivitet.

Kjernefysiske reaksjoner.

Kjernefysiske reaksjoner kalles transformasjoner av atomkjerner som et resultat av deres interaksjon med elementære partikler og med hverandre.

I kjemiske reaksjoner skjer det en omorganisering av de ytre elektronskallene til atomer, og energien til disse reaksjonene måles i elektronvolt.

I kjernefysiske reaksjoner skjer en restrukturering av atomkjernen, og i mange tilfeller er resultatet av omstruktureringen transformasjonen av ett kjemisk element til et annet. Energien til atomreaksjoner måles i millioner av elektronvolt.

Fisjon av kjerner.

Oppdagelsen av uranfisjon og den eksperimentelle bekreftelsen i 1930 gjorde det mulig å se uuttømmelige anvendelsesmuligheter på ulike områder av den nasjonale økonomien, inkludert generering av energi ved bygging av kjernefysiske installasjoner.

Nukleær kjedereaksjon.

En kjernekjedereaksjon er en reaksjon av spaltning av atomkjerner i atomer av tunge elementer under virkning av nøytroner, i hver handling som antallet nøytroner øker, som følge av at den selvbærende fisjonprosessen øker.

Nukleære kjedereaksjoner tilhører klassen eksotermisk, det vil si ledsaget av frigjøring av energi.

Grunnlag for teorien om reaktorer.

En atomkraftreaktor er en enhet designet for å generere varme fra et kjernefysisk drivstoff ved hjelp av en selvbærende kontrollert kjedereaksjon, fisjon av atomene til dette drivstoffet.

Under driften av en atomreaktor, for å utelukke forekomsten av en kjedereaksjon, brukes moderatorer for å slukke reaksjonen kunstig, ved å automatisk innføre moderatorelementer i reaktoren. For å opprettholde reaktorens effekt på et konstant nivå, er det nødvendig å observere tilstanden til konstanten til den gjennomsnittlige atomfisjonhastigheten, den såkalte nøytronmultiplikasjonsfaktoren.

En atomreaktor er preget av de kritiske dimensjonene til kjernen, der nøytronmultiplikasjonsfaktoren er K = 1. Gitt sammensetningen av det kjernefysile materialet, strukturelle materialer, moderator og kjølevæske, velger man alternativet der K = ∞ har en maksimalverdi.

Den effektive multiplikasjonsfaktoren er forholdet mellom antall nøytronproduksjon og antall handlinger av deres død som følge av absorpsjon og lekkasje.

En reaktor med bruk av en reflektor reduserer de kritiske dimensjonene til kjernen, utjevner fordelingen av nøytronstrømmen og øker reaktorens spesifikke effekt, referert til 1 kg kjernebrensel lastet inn i reaktoren. Kjernens størrelse beregnes ved hjelp av komplekse metoder.

Reaktorer er preget av sykluser og reaktortyper.

En drivstoffsyklus eller en kjernefysisk drivstoffsyklus er et sett med påfølgende transformasjoner av drivstoff i en reaktor, så vel som under opparbeidelsen av bestrålt drivstoff etter at det er fjernet fra reaktoren for å frigjøre sekundært drivstoff og uforbrent primært drivstoff.

Drivstoffsyklusen bestemmer typen atomreaktor: reaktorkonvektor;

Oppdretterreaktor; reaktorer på raske, mellomliggende og termiske nøytroner, reaktorer på fast, flytende og gassformig brensel; homogene reaktorer og heterogene reaktorer og andre.

Prinsipper for reaktorkraftregulering.

Kraftreaktoren må fungere stabilt på forskjellige effektnivåer. Endringer i nivået for varmeavgivelse i reaktoren bør skje ganske raskt, men jevnt, uten kraftakselerasjonshopp.

Kontrollsystemet er designet for å kompensere for endringer i K -koeffisienten (reaktivitet) som skyldes endringer i modusen, inkludert start og stopp. For dette, under drift, blir grafittstenger introdusert i kjernen etter behov, hvis materiale absorberer termiske nøytroner sterkt. For å redusere eller øke effekten, blir de angitte stengene trukket tilbake eller innført, og derved justeres K -koeffisienten. Stengene brukes både regulerende og kompenserende, og generelt kan de kalles kontroll eller beskyttende.

Klassifisering av reaktorer.

Atomreaktorer kan klassifiseres i henhold til forskjellige kriterier:

1) Etter avtale

2) Ved energinivået til nøytroner, forårsaker de fleste atomfisjoner i drivstoffet;

3) Etter typen nøytronmoderator

4) Etter type og tilstand for aggregasjon av kjølevæsken;

5) På grunnlag av kjernefysisk drivstoffreproduksjon;

6) Basert på prinsippet om å plassere atombrensel i en moderator,

7) I henhold til den totale tilstanden til atombrensel.

Reaktorer designet for å generere elektrisk eller termisk energi kalles kraftreaktorer, så vel som teknologiske og dual-purpose reaktorer.

I henhold til energinivået er reaktorer delt inn: på termiske nøytroner, på raske nøytroner, på mellomliggende nøytroner.

Etter typen nøytronmoderatorer: vann, tungt vann, grafitt, organisk, beryllium.

Etter kjølevæske: vann, tungt vann, flytende metall, organisk, gass.

Etter prinsippet om reproduksjon av atombrensel:

Rene fissile isotopreaktorer. Med avl med atombrensel (regenerativ) med utvidet avl (oppdretterreaktorer).

Kjernefysisk prinsipp: heterogent og homogent

I henhold til prinsippet om tilstanden for aggregering av det fissile materialet:

I form av et fast stoff, sjeldnere i form av væske og gass.

Hvis vi begrenser oss til hovedtrekkene, kan følgende betegnelsessystem for reaktortypene foreslås

1. Reaktor med vann som moderator og kjølevæske på lavanriket uran (VVR-Uno) eller trykkvannsreaktor (VVR).

2. Reaktor med tungt vann som moderator og vanlig vann som kjølevæske på naturlig uran. Betegnelse: tungtvannsreaktor på naturlig uran (TVR-Up) eller tungtvannsreaktor (TBR) Ved bruk av tungt vann og som

Kjølevæsken vil være (MTP)

3. En reaktor med grafitt som moderator og vann som kjølevæske på dårlig beriket uran vil bli kalt en graffiti-vannreaktor på lavt beriket uran (GVR-Uno) eller en graffittvannsreaktor (GVR)

4. Reaktor med grafitt i form av en moderator og gass som kjølevæske på naturlig uran (GGR-Up) eller graffiti-gassreaktor (GGR)

5. En reaktor med kokende vann som moderator for kjølevæsken kan betegnes VVKR, den samme tungvannsreaktoren - TTKR.

6. Reaktor med grafitt som moderator og natrium som kjølevæske kan betegnes som LPR

7. Reaktor med organisk moderator og kjølevæske kan betegnes OER

Grunnleggende egenskaper ved NPP -reaktorer

Strukturelt diagram over reaktoren.

De viktigste strukturelle enhetene i en heterogen atomreaktor er: et fartøy; kjernen, bestående av drivstoffelementer, en moderator og et kontroll- og beskyttelsessystem; reflektor av nøytroner; varmefjerningssystem; termisk beskyttelse; biologisk beskyttelse; drivstoff lasting og lossing system. I oppdretterreaktorer er det også en avlssone for atombrensel med eget varmefjerningssystem. I homogene reaktorer, i stedet for drivstoffelementer, er det et reservoar med en saltoppløsning eller en suspensjon av splittelige kjølevæskematerialer.

Type 1 (a) - en reaktor der grafitt er en moderator og en nøytronreflektor. Grafittblokker (prisme parallellepipeder med indre kanaler og drivstoffelementer plassert i dem danner en aktiv sone, vanligvis i form av en sylinder eller et polyhedralt prisme. Kanaler i grafittblokker løper langs hele kjernens høyde. Rør settes inn i disse kanalene for å imøtekomme drivstoffelementene. Et kjølevæske strømmer mellom drivstoffelementene og styrerørene. Vann, flytende metall eller gass kan brukes som kjølevæske. En del av kjernekanalene brukes til å ta imot stengene i kontroll- og beskyttelsessystemet. A nøytronreflektor er plassert rundt kjernen, også i form av en bunke med grafittblokker. drivstoffelementer passerer både gjennom kjernemuren og gjennom reflektormurverket.

Under drift av reaktoren blir grafitt oppvarmet til en temperatur der det kan oksidere. For å forhindre oksidasjon er grafittmuren innelukket i et stålforseglet foringsrør fylt med en nøytral gass (nitrogen, helium). Drivstoffelementenes kanaler kan plasseres både vertikalt og horisontalt. Utenfor stålhuset er plassert biologisk beskyttelse - spesiell betong. Mellom foringsrøret og betongen kan det tilveiebringes en betongkjølingskanal som et kjølemedium (luft, vann) sirkulerer gjennom. Ved bruk av natrium som varmebærer er grafittblokkene dekket med en beskyttende kappe (for eksempel zirkonium). For å forhindre impregnering av grafitt med natrium når det lekker fra sirkulasjonskretsen. Automatiske drivenheter av kontrollstenger mottar impulser fra ioniseringskamre eller nøytron tellere. I et ioniseringskammer fylt med gass forårsaker hurtigladede partikler et spenningsfall mellom elektrodene som en potensiell forskjell påføres. Spenningsfallet i elektrodekretsen er proporsjonalt med endringen i flussdensiteten til partikler som ioniserer gassen. De borbelagte overflatene til elektrodene i ioniseringskamrene absorberer nøytroner, og forårsaker at en strøm av alfapartikler også ioniserer. I slike enheter er endringer i strømmen i kretsen proporsjonal med endringen i nøytronstrømningstettheten. Den svake strømmen som strømmer inn i kretsen til ioniseringskammeret forsterkes av elektroniske eller andre forsterkere. Med en økning i nøytronstrømmen i reaktoren, strømmen i kretsen, ioniseringskammeret øker og den automatiske kontrollservomotoren senker kontrollstangen ned i kjernen til passende dybde. Når nøytronstrømmen i reaktoren avtar, reduseres strømmen i ioniseringskammerkretsen og drevet til kontrollstengene hever dem automatisk til riktig høyde.

Når den avkjøles med ikke-kokende vann, har en grafitt-vannreaktor en relativt lav utløpsvannstemperatur, noe som også forårsaker relativt lave startparametere for den genererte dampen og følgelig en lav anleggseffektivitet.

Ved overoppheting av damp i reaktorkjernen kan effektiviteten til installasjonen økes betydelig. Bruken av gass eller flytende metaller i reaktoren i henhold til skjema 1 vil også tillate å oppnå høyere parametere for dampgenerering og følgelig en høyere effektivitet av installasjonen. Graffitovann, vannmodererte og graffito-flytende metallreaktorer krever bruk av beriket uran.

Figur 1 viser et skjematisk diagram av en RBMK NPP.

Og plasmainnesperringen er minst lik enhet; demonstrasjon av teknisk gjennomførbarhet av en fusjonsreaktor; opprettelse av et demonstrasjonstermonukleært kraftverk. II. Atomkraftens fremtid i Hviterussland. 2.1. Mulighet for å utvikle atomkraft. Beslutningen om å bygge et atomkraftverk avhenger av mange faktorer, inkludert kostnadene ved strømproduksjon fra et atomkraftverk sammenlignet med ...

I tilknytning til elektrodene øker konsentrasjonen, og i den sentrale - reduseres. Effektiviteten av ferskvannsavsalting ved denne metoden er 30-50%. Teknologisk del 1 Kjennetegn ved den kjemiske butikken Den kjemiske butikken er en uavhengig strukturell enhet i atomkraftverket i Novovoronezh (NV NPP). I henhold til oppgavene og funksjonene tilhører den hovedverkstedene på stasjonen. ...

dessuten langlivede fisjonprodukter. Atomkraftverk og miljøspørsmål som følge av driften Siden slutten av 1960 -årene har atomkraftboomen begynt. På dette tidspunktet oppstod to illusjoner knyttet til atomkraft. Kraftreaktorer ble antatt å være trygge nok, og overvåkings- og kontrollsystemer, beskyttende skjold og utdannet personell ville garantere dem ...

Og også det faktum at kraften til elektriske motorer er overvurdert på grunn av forverring av startforholdene, og valg av kraft fra katalogen fører også til en overvurdering av kraften til de elektriske motorene. Når du designer den elektriske delen av et atomkraftverk, er det tilrådelig å bestemme den beregnede belastningen til hoved -TSN ved en spenning på 6 kV i tabellform (tabell 4.1). Fordelingen av forbrukere i seksjoner må gjøres ...