Общая энергетика
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
µй пара в парогенераторе, в турбину поступает насыщенный или слабо перегретый пар. В этом случае турбина имеет конструктивные особенности, связанные с организацией сепарации и промежуточного перегрева пара. Такие особенности имеют, например, турбины одноконтурных АЭС.
Рис.1.8. Конструкция ядерных реакторов:
а - реактор ВВЭР; б - реактор РБМК
- корпус; 2 - крышка; 3 - нажимное кольцо; 4 - защитный колпак; 5 - активная зона; 6 - стержневой привод; 7 - нижние патрубки; 8 - подвесная корзина; 9 - верхние патрубки; 10 - тепловой экран; 11 - тракт теплоносителя; 12 - замедлитель; 13 - плита нижняя; 14 - плита верхняя; 15 - бак биологической защиты; 16 - трубы технологических каналов; 17 - ТВЭЛ.
Надёжность АЭС. Строительство и эксплуатация АЭС невозможны без всеобъемлющего разрешения вопросов надёжности. Радиоактивное излучение опасно. В определённых дозах оно вызывает серьезные заболевания и смерть людей, приводит к негативному генетическому воздействию. Основной источник радиоактивности на АЭС содержится внутри ТВЭЛов. Отработанное ядерное топливо также радиоактивно. В процессе работы АЭС образуются радиоактивные жидкости, газы, твердые вещества. Все это требует принятия особых мер защиты от возможного облучения и обеспечения высокой надёжности работы АЭС.
Важнейшим элементом обеспечения радиоактивной безопасности является биологическая защита реактора и первого контура. Она выполняется в виде толстого слоя бетона (несколько метров) с внутренними каналами, по которым циркулирует вода или газ.
Существенным фактором надёжности АЭС является автоматизация управления режимами работы основного оборудования, дублирование этого оборудования, постоянная готовность и автоматическое включение аварийных систем при возникновении соответствующих ситуаций.
Необходимо соблюдать все предписанные меры безопасности и предосторожности при транспортировке ядерного топлива, загрузке его в реактор и выгрузке из реактора.
Особой проблемой является хранение радиоактивных отходов АЭС. Эту задачу пока нельзя считать полностью разрешенной.
Кроме того, необходимо своевременно, полно и объективно информировать население о состоянии АЭС, в том числе и о возникающих аварийных ситуациях.
Перспективы развития атомной энергетики. Ядерная энергетика способна сгладить остроту реально надвигающегося мирового энергетического кризиса. По оценкам учёных запасов органического топлива на планете в необходимых человечеству количествах хватит примерно до середины текущего столетия. Ядерное же горючее, например, для реакторов на быстрых нейтронах, практически неисчерпаемо. Кроме того, сжигание одного грамма каменного угля дает 3...7 калорий, а деление одного грамма урана-235 в три миллиона раз больше. Это почти пропорционально снижает расходы по транспортировке топлива, позволяет строить АЭС без привязки к его месторождениям, достигать большой единичной мощности блоков -1000 МВт и более. АЭС, в отличие от ТЭС, не загрязняют окружающую среду выбросами серы, азота, золы и целого ряда других вредных веществ. Атомные ТЭЦ (АТЭЦ) снабжают потребителей и тепловой энергией, например, в 1973 г. была запущена Билибинская АТЭЦ. Радиационная безопасность на АТЭЦ достигается за счет трехконтурной схемы. Для получения высоких параметров рабочего пара в качестве теплоносителя первого контура на АТЭЦ применяют жидкие металлы. В этом случае защитная зона составляет 30 км от крупных городов, что требует большой длины теплотрасс, влечёт за собой избыточный расход труб, потери тепла и дополнительные затраты. Проблема во многом решается строительством атомных станций теплоснабжения (АСТ), на которых используется отработавшее топливо АЭС. Трехконтурная АСТ может располагаться на расстоянии 2...3 км от города, т.к. использует ядерное горючее пониженной активности. Таким образом, ядерная энергетика может обеспечивать потребности, как в электрической, так и в тепловой энергии.
Вместе с тем, очевидны и проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией АЭС: необходимы жесткие меры по предотвращению возможного радиоактивного заражения в зоне станции; ограничен срок эксплуатации реакторов АЭС (в настоящее время около 30…40 лет), после чего необходимо решать вопросы их утилизации; потребность АЭС в больших количествах охлаждающей воды может приводить к нарушению экологического баланса водоёмов; требуют решения проблемы захоронения радиоактивных отходов АЭС.
Объективное сопоставление достоинств и недостатков АЭС позволяет выработать стратегию развития ядерной энергетики. Оптимальным представляется подход, предусматривающий не закрытие работающих и прекращение строительства новы АЭС, а действенные усилия по улучшению технико-экономических характеристик атомных станций и в первую очередь по обеспечению безопасности их работы.
1.4 Гидравлические электрические станции
Использование энергии текущей и падающей воды известно издревле. Принцип преобразования этой энергии в электрическую достаточно прост, если учесть, что прообраз гидротурбины, - водяное колесо, - давно используется людьми. Остается подключить синхронный генератор.
В настоящее время ГЭС представляют собой объекты комплексного назначения, обеспечивающие нужды энергетики, водного транспорта, сельского хозяйства, рыбоводства, коммунального хозяйства и других отраслей. Во многих случаях строительство мощных ГЭС связано с освоением новых районов, например, в Сибири, на Дальнем В