Основные компоненты атомных электростанций

 

Основные компоненты атомных электростанций:


i) Замедлители

В любой цепной реакции образующиеся нейтроны являются быстро движущимися нейтронами. Они менее эффективны при делении U 235, и  они пытаются убежать из реактора. Таким образом, подразумевается, что скорость этих нейтронов должна быть уменьшена, если их  эффективность приводит к делению, должна быть увеличена. Это достигается за счет того, что эти нейтроны сталкиваются с более легкими ядрами  других материалов, которые не поглощают эти нейтроны, а просто рассеивают их. Каждое столкновение вызывает потерю энергии и, следовательно,  скорость нейтронов уменьшается. Такой материал называется «Замедлителем». Таким образом, замедленные нейтроны легко захватываются топливным  элементом при цепной реакции, протекающей медленно.


ii) Отражатели

Некоторые из нейтронов, образующихся при делении, частично поглощаются топливными элементами, замедлителем, охлаждающей жидкостью и другими  материалами. Оставшиеся нейтроны будут пытаться убежать от реактора и будут потеряны. Такие потери сводятся к минимуму за счет окружающего  (футеровки) активной зоны реактора материалом, называемым отражателем, который будет отражать нейтроны обратно в ядро. Они улучшают  экономику нейтронов (графит, бериллий).

 

iii) Экранирование

Во время ядерного деления также производятся частицы Φ , b , g и нейтроны. Они вредны для жизни людей. Поэтому необходимо защитить реактор  толстыми слоями свинца или бетона, чтобы защитить как обслуживающий персонал, так и окружающую среду от радиационных рисков.

 

iv) Облицовка

Чтобы предотвратить загрязнение хладагентом продуктами деления, топливный элемент покрыт защитным покрытием. Это называется облицовкой.

Контрольные стержни используются для контроля реакции. Они контролируют реакцию, поглощая нейтроны. Эти стержни изготовлены из бора или кадмия.  Всякий раз, когда реакция должна быть остановлена, стержни полностью вставлены и помещены на их места, и когда нужно начать реакцию, стержни  вытаскивают.

 

v) Охлаждающая жидкость


Основной целью охлаждающей жидкости в реакторе является передача тепла, производимого внутри реактора. То же тепло, которое переносит  охлаждающая жидкость, используется в теплообменнике для дальнейшего использования при выработке электроэнергии.


Ниже приведены некоторые из желательных свойств хорошей охлаждающей жидкости

 

1. Она не должна поглощать нейтроны.

2. Она должна обладать высокой химической и радиационной стойкостью

3. Она должна быть неагрессивной.

4. Она должна иметь высокую температуру кипения (если жидкость) и низкую температуру плавления (если твердое вещество)

5. Она должна быть неокисляющей и нетоксичной.

Вышеупомянутые свойства необходимы для поддержания активной зоны реактора, а также для лучшего функционирования содержимого.

6. Она также должна иметь высокую плотность, низкую вязкость, высокую проводимость и высокую удельную теплоемкость. Эти свойства необходимы для
лучшей теплопередачи и низкой мощности накачки.

В качестве хладагентов используются вода, тяжелая вода, газ (He, CO2), металл в жидкой форме (Na) и органическая жидкость.

Охлаждающая жидкость не только переносит большое количество тепла из сердечника, но и удерживает топливные сборки при безопасной температуре,  чтобы избежать их плавления и разрушения.

 

vi) Ядерный реактор


Ядерный реактор можно рассматривать как замену котлоагрегата паровой электростанции. Тепло производится в реакторе из-за ядерного деления  топлива U 235. Тепло, выделяемое в реакторе, поглощается охлаждающей жидкостью, циркулирующей через сердечник. Горячая охлаждающая жидкость  выходит из реактора сверху и втекает в парогенератор (котел).

 

Радиационные опасности и экраны

Реактор является источником интенсивной радиоактивности. Эти излучения очень вредны для жизни человека. Это требует сильного контроля,  чтобы гарантировать, что эта радиоактивность не будет выбрасываться в атмосферу, чтобы избежать загрязнения атмосферы. Для предотвращения  утечки этих излучений в атмосферу предусмотрена толстая бетонная защита и сосуд высокого давления

 

Рисунок: Атомная электростанция (PWR)

 

vii) Парогенератор

Парогенератор питается питательной водой, которая преобразуется в пар под воздействием тепла горячего хладагента. Целью хладагента является передача тепла, вырабатываемого в активной зоне реактора, и использование его для парообразования. Обычная вода или тяжелая вода - это  общий хладагент.

 

viii) Турбина


Пар, образующийся в парогенераторе, поступает в турбину, а работа осуществляется за счет расширения пара в турбине.

 

ix) Насос охлаждающей жидкости и питающий насос


Пар из турбины поступает в конденсатор, где циркулирует охлаждающая вода. Насос охлаждающей жидкости и питающий насос предназначены для  поддержания потока охлаждающей жидкости и питательной воды соответственно.

 

Преимущества атомной электростанции

 

1. Её можно легко принять, когда ресурсы воды и угля недоступны.

2. Для атомной электростанции требуется очень небольшое количество топлива. Следовательно, стоимость транспортировки топлива меньше.

3. Требования к площади меньше по сравнению с другими электростанциями равной мощности.

4. На него не влияют неблагоприятные погодные условия.

5. Топливные хранилища не нужны, как в случае тепловой электростанции.

6. Атомные электростанции будут обсуждать ископаемые виды топлива (уголь, нефть) для других энергетических нужд.

7. Число рабочих, требуемых на атомной электростанции, намного меньше, чем тепловые установки.

8. Она не требует большого количества воды.

 

Недостатки


1. Радиоактивные отходы, если их не утилизировать осторожно, оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье рабочих и населения,  окружающего АЭС.


2. Она не подходит для изменений условий нагрузки.

3. Требуется хорошо подготовленный персонал.

4. Это требует высоких начальных затрат по сравнению с гидро- или тепловыми электростанциями.