Ydinvoima, sen rakenne, toimintaperiaate

Ydinvoima, sen rakenne, toimintaperiaate.

Ydinvoimala (Ydinvoimala) on ydinlaitos, jonka tarkoituksena on tuottaa sähköä.

Ydinvoima ja sen laite

Ydinvoimalaitoksen toimintaperiaate

Ydinvoimalaitosten luokitus

Yksi-, kaksi – ja ydinvoimalan kolmisilmukkaiset reaktorit

Ydinvoimaloiden edut ja haitat

Ydinvoima ja sen laite:

Ydinvoimala (Ydinvoimala) on ydinlaitos, jonka tarkoituksena on tuottaa sähköä.

Ydin voimalaitos (Ydinvoimala) on ydinlaitos sähköenergian tuottamiseksi tietyissä moodeissa ja käyttöolosuhteissa, jotka sijaitsevat määritellyllä hankealueella, jota tähän tarkoitukseen käytetään ydinreaktoria (reaktorit) ja tarvittavien järjestelmien monimutkainen, laitteet, laitteet ja rakenteet tarvittavien työntekijöiden kanssa (henkilöstö).

Toisin kuin muuntyyppisten voimalaitosten ydinvoimalat, on se, että sen suunnittelu sisältää ydinvoiman reaktorisen pääkomponenttina. Polttoaineena on uraani-235.

Ydinvoimala sijaitsevat useiden rakennusten alueella, joka talon monimutkainen, työnsä edellyttämät järjestelmät ja laitteet.

Ydinvoimalaitoksen päärakennuksessa on reaktorihuone, joka taloa:

- reaktori

- erityinen uima-allas, jota käytetään uuttamiseen ydin polttoainetta,

koneen suorittamaan ylikuormitus polttoainetta (käsittelykone).

Henkilökunta - kuljettajat valvovat tämän laitteen käyttöä, käyttämällä näihin tarkoituksiin valvontaa.

Reaktorivyöhykkeen avainelementti, sijaitsee betonialtaassa. Siinä on myös järjestelmä, joka tarjoaa ohjaus- ja suojaustoiminnot; se voi auttaa valitsemaan tilan, jolle on suoritettava hallittu halkeamisketjureaktio. Järjestelmä tarjoaa hätätilan ja suojauksen, jonka avulla reaktio voidaan nopeasti lopettaa hätätilanteessa.

Ydinvoimalaitoksen toisessa rakennuksessa on turbiinihalli, jossa on turbiini ja höyrystimet. Lisäksi, on tapaus, jossa ylikuormitettu ydinpolttoaine varastoi käytettyä ydinpolttoainetta erityisiin uima-altaisiin.

Ydinaseman alueella sijaitsevat lauhduttimetja jäähdytystorni, jäähdytyslampi, ja suihkuttamalla uima-altaassa, joka on jäähdytysjärjestelmän neuvoteltavissa olevat osat. Jäähdytystorneja kutsutaan torneiksi, valmistettu betonista ja muotoiltu katkaistu kartio; koska lampi voi toimia luonnollisena tai keinotekoisena säiliönä. Ydinvoimala – varustetut suurjännitelinjat, jotka ulottuvat sen alueen rajojen ulkopuolelle.

Maailman ensimmäisen ydinvoimalan rakentaminen aloitettiin vuonna 1950 Venäjällä, ja valmistui neljä vuotta myöhemmin. Hanketta varten valittiin alue Obninskin kylän lähellä (Kalugan alue).

kuitenkin, ensimmäistä kertaa sähköntuotanto aloitettiin Yhdysvalloissa vuonna 2007 1951; ensimmäinen onnistunut tapauksen saaminen kirjattiin Idahoon.

Tuotannossa sähköä johtavat Yhdysvaltoja, joka tuottaa vuosittain yli 788 miljardia kWh. Tuotantomäärien johtajien luettelossa on myös Ranska, Japani, Saksa ja Venäjä.

Ydinvoimaloiden toimintaperiaate:

Energiantuotanto tapahtuu käyttämällä reaktorijossa ydinfissioprosessi. Tämä on raskasydinten hajoaminen kahteen fragmenttiin, mikä, olla hyvin innoissaan tilassa, päästää neutroneja (ja muut hiukkaset). Neutronit puolestaan ​​aiheuttavat uusia fissioprosesseja, joka päästää vielä enemmän neutroneja. Tätä jatkuvaa hajoamisprosessia kutsutaan ydinketjureaktioksi, jonka ominaispiirre on suurten energiamäärien vapauttaminen. Tämän energian tuotanto, se on tavoite ydinvoimalan käytöstä (Ydinvoimala).

Tuotantoprosessi sisältää seuraavat vaiheet:

1. ydinenergian muuntaminen lämmöksi;
2. lämpöenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi;
3. mekaanisen energian muuntaminen sähköenergiaksi.

Vuoden ensimmäisessä vaiheessa reaktoriin ydinvoiman lataaminen polttoainetta (uraani-235) kontrolloidun ketjureaktion aloittamiseksi. Polttoaine vapauttaa lämpö- tai hitaita neutroneja, mikä johtaa huomattavan lämmön kehittymiseen. Lämmönpoistoon reaktorin aktiiviselta alueelta käytetään jäähdytysnestettä, joka johdetaan koko aktiivisen vyöhykkeen tilavuuden läpi. Se voi olla nestemäisessä tai kaasumaisessa muodossa. Tuloksena oleva lämpöenergia on edelleen höyryn muodostamiseksi höyrystimessä (lämmönvaihdin).

Toinen vaihe käsittää höyryn virtauksen turbiinigeneraattoriin. Tässä on höyryn lämpöenergian muuntaminen turbiinin mekaaniseksi pyörimisenergiaksi.

Kolmannessa vaiheessa, generaattori muuntaa turbiinin mekaanisen pyörimisenergian sähköksi, joka sitten lähetetään kuluttajille.

Ydinvoimalaitosten luokitus:

Ydinvoimalat luokitellaan näissä reaktoreissa toimivan tyypin mukaan. Ydinvoimalaitoksia on kahta päätyyppiä:

- reaktorit, käyttämällä työssä lämpöneutronireaktoreita (paineistetun veden ydinreaktori, kiehuvan veden reaktori, raskasveden ydinreaktori, grafiitti-kaasuydinreaktori, grafiitti-vesi-ydinreaktori ja muut lämpöneutronien reaktorit);

- nopeat neutronit käyttävät reaktorit (reaktori nopeilla neutroneilla).

Tuotetun energian tyypin mukaan on olemassa kahta ydintyyppiä voimalaitokset:

- Ydinvoimalat sähköntuotantoa varten;

- NCP - ydinvoimaloiden yhteistuotanto, jonka tarkoituksena on tuottaa sekä sähköä että lämpöä energiaa.

Yksi-, kaksi – ja kolmisilmukkaiset ydinvoimaloiden reaktorit:

Ydinvoimalan reaktori on yksi-, kaksi – tai kolmipiirinen, mikä näkyy jäähdytysnesteen kaaviossa - sillä voi olla, vastaavasti, yksi, kaksi tai kolme piiriä. Meidän maassamme, yleisimpiä ovat kaksipiiriset vesijäähdytteiset voimareaktorit (vvere). Rosstatin mukaan, tänään Venäjällä toimii 4 ydinvoimalat, joissa on 1-piiriset reaktorit, ja 5 - 2-piirisellä ja toisella 3-silmukkaisella reaktorilla.

Ydinvoimala yksisilmukkaisella reaktorilla:

Tämän tyyppiset voimalaitokset on varustettu RBMK-1000-tyyppisillä reaktoreilla. Lohkotalossa reaktori, kaksi kondensoivaa höyryturbiinia ja kaksi generaattoria. Reaktorin korkeat käyttölämpötilat antavat hänen suorittaa samanaikaisesti höyrystimen toiminnan, ja siten tulee mahdolliseksi käyttää yhden silmukan piiriä. Jälkimmäisen etuna on suhteellisen yksinkertainen toimintaperiaate, kuitenkin, ominaisuuksiensa vuoksi sitä on melko vaikea suojata säteily. Tämä johtuu siitä, kun käytät tätä järjestelmää, säteily kohdistuu kaikkiin lohkoelementteihin.

Kahden ydinreaktorin ydinvoimala:

Kaksoispiirijärjestelmää käytetään ydinvoimaloissa, joissa on tyypin VVER reaktoreita. Näiden asemien toimintaperiaate noudattaa: reaktorin ytimessä käytetään jäähdytysnesteen syöttöön paineita, mikä on vettä. Se on lämmitetty, jonka jälkeen se tulee lämmönvaihtimeen (höyrystin) missä lämpöä kiehuu vettä toisessa piirissä. Säteilyä lähettää vain ensimmäinen piiri, toisella ei ole radioaktiivinen ominaisuudet. Yksikkö sisältää generaattorin, ja yksi tai kaksi lauhduttavaa turbiinia (ensimmäisessä tapauksessa, teho turbiini On 1000 megawattia, toinen - 2 x 500 megawattia).

Edistyksellinen kehitys kaksipiirireaktoreissa on huolenaiheessa ehdotettu VVER-1200: n malli “Rosenergoatom”. Se kehitettiin VVER-1000-reaktorin muutosten perusteella, jotka tehtiin ulkomailta 90-luvulla ja nykyisen vuosituhannen ensimmäisinä vuosina. Uusi malli on parantanut kaikkia edeltäjänsä parametreja ja tarjoaa lisäturvallisuutta vähentämään säteilyn vapautumisriskiä reaktorin suljetusta osastosta. Uudella kehityksellä on useita etuja - sen kapasiteetti on suurempi vuoteen 2010 mennessä 20% verrattuna edelliseen malliin, kapasiteettikerroin saavuttaa 90%, se pystyy työskentelemään puolitoista vuotta ilman ylikuormitusta polttoainetta (yleiset termit ovat 1 vuosi), sen toiminta-aika on 60 vuotta.

Kolmen silmukan reaktorilla varustettu ydinvoimala:

Kolmisilmukkaista järjestelmää käytetään ydinvoimaloissa, joissa on bn-tyyppisiä reaktoreita (“nopea natrium”). Tällaisten reaktorien työ perustuu nopeaihin neutroneihin, radioaktiivinen jäähdytysneste on nestemäistä natriumia. Estää kosketus veden kanssa reaktorisuunnittelussa, ylimääräinen piiri, joka käyttää natriumia ilman radioaktiivisia ominaisuuksia; se tarjoaa kolmen silmukan tyyppisen piirin.

Moderni 3-piirinen reaktori BN-800, suunniteltu viime vuosisadan 80-90-luvulla, antoi Venäjälle johtavan aseman nopeiden reaktorien tuotannossa. Sen tärkein ominaisuus on suojaaminen sisä- tai ulkopuolelta tulevilta iskuilta. Tämä malli minimoi onnettomuusriskin, jossa sulanut aktiivivyöhyke ja säteilytetyn ydinpolttoaineen jälleenkäsittelyn aikana varataan plutoniumia.

Esillä olevassa reaktorissa voidaan käyttää erityyppisiä polttoainetta - normaali uraanioksidilla tai uraaniin ja plutoniumiin perustuvalla MOX-polttoaineella. Jälkimmäisen käyttö tuo useita etuja: ensimmäinen, tässä tapauksessa, voidaan käyttää energian varauksia, plutoniumia, ja toiseksi, on mahdollista hävittää aselaatuista plutoniumia ja polttaa aktinidien isotooppeja, jotka sisältyvät lämpöreaktorien säteilytettyyn polttoaineeseen ja ovat pitkäikäisiä.

Indikaattorin sähköteho - 880 MW, lämpöteho 2100 MW.

Ydinvoimaloiden edut ja haitat:

Ydinvoiman etuja ja etuja ovat mm:

- ei kasvihuonekaasupäästöjä ilmakehässä. Haitallisia päästöjä esiintyy vain niissä tapauksissa, joissa siirtyminen varadieseliin generaattorit, mitä tapahtuu harvoin,

- hiilidioksidipäästöjen merkittävä vähentäminen. Asiantuntijoiden laskelmien mukaan, Euroopassa, ydinvoimalat vähentävät hiilidioksidipäästöjä noin 700 miljoonaa tonnia vuodessa,

matalampi säteily verrattuna hiilivoimaloihin,

- Riippumattomuus polttoainelähteistä, koska ydinvoimaloita tarvitaan pieninä määrinä,

- korkeajännite (1000 että 1600 megawattia yksikköä kohti) ja työskentele ympäri vuorokauden

- energiantuotannon alhaiset kustannukset (erityisesti lämpöä varten).

Ydinvoimalaitosten haitat:

- käytetyn polttoaineen vaara, joiden käsittely on vaikeaa ja kallista

- erittäin vakavat seuraukset ympäristölle hätätilanteissa,

- suurten pääomasijoitusten tarve.

Haitoistaan ​​huolimatta, ydinvoimaa pidetään lupaavimpana tuotantomenetelmänä energiaa.

Huomautus: © Kuva //www.pexels.com, //pixabay.com