Атомні електричні станції

Теплові схеми атомних електростанцій залежать від типу реактора, виду теплоносія, складу устаткування і можуть бути одно-, дво- та триконтурними.

В одноконтурних схемах (рис.11.5) пара виробляється безпосередньо в реакторі. Отримана паро - водяна суміш (паровмістом до 15 %) подається в барабан-сепаратор, звідки отсепарована насичена пара надходить у парову турбіну. Пар, що відробив у турбіні, конденсується. Конденсат циркуляційним насосом подається в реактор.

Одноконтурна схема найбільш проста в конструктивному відношенні і досить економічна. Однак робоче тіло на виході з реактора стає радіоактивним, що висуває підвищені вимоги до біологічного захисту й утруднює проведення контролю і ремонту устаткування.

У двоконтурних схемах (рис.11.6) існують два самостійних контури. Контур теплоносія - перший; контур робочого тіла - другий. Загальне устаткування обох контурів - парогенератор. Нагрітий у реакторі теплоносій надходить у парогенератор, де віддає свою теплоту робочому тілу, а потім за допомогою головного циркуляційного насоса повертається в реактор. У першому контурі знаходиться компенсатор обсягу, що регулює підтримку тиску в контурі при зміні температури на рівні значно вищому, ніж у другому. Отриманий у парогенераторі пар подається в турбіну, де здійснює роботу. Потім конденсується, і конденсат живильним насосом подається в парогенератор. Наявність парогенератора ускладнює установку і зменшує її економічність, але перешкоджає появі радіоактивності в другому контурі.

Рис 11.5 - Теплова схема простішої одноконтурної атомної станції

1 – ядерний реактор, 2 – турбіна, 3 – електрогенератор, 4 – конденсатор, 5 – живильний насос

Рис.11.6 - Теплова схема простішої двоконтурної атомної електростанції: 1 – ядерний реактор, 2 – теплообмінник - парогенератор, 3 – головний циркуляційний насос, 5 – електрогенератор, 6 – конденсатор, 7 – живильний насос.

У триконтурной схемі теплоносіями першого контуру служать рідкі метали, наприклад, натрій. Радіоактивний натрій першого контуру з реактора направляється в теплообмінник, де віддає теплоту натрію проміжного контуру, і циркуляційним насосом повертається в реактор. Тиск натрію в проміжному контурі вище, ніж у першому, для виключення витоків радіоактивного натрію. Натрій проміжного контуру віддає теплоту в парогенераторі робочому тілу (воді) третього контуру. Утворений в парогенераторі пар надходить у турбіну, виконує роботу, конденсується і живильним насосом подається в парогенератор. Триконтурна схема вимагає великих витрат, але забезпечує безпечну експлуатацію реактора.

Робота АЕС по технологічних умовах відрізняється від роботи теплової електростанції. Основним розходженням є те, що роль джерела теплоти на тепловій електростанції грає паровий котел, у якому спалюється органічне паливо, а на АЕС - ядерний реактор, теплота в якому виділяється в результаті розпаду ядерного палива. Ядерне паливо має високу теплотворну здатність (у мільйони разів вище, ніж органічне). В одному грамі урану міститься 2,6-1021 ядер; при розподілі всіх цих ядер виділяється енергія, що дорівнює 2000 кВтг. Для одержання такої кількості енергії потрібно спалити більш 2000 кг вугілля. У зв'язку з цим при експлуатації АЕС витрати по доставці і транспортуванню палива зведені до мінімуму. Однак при експлуатації АЕС у процесі роботи ядерного реактора утворюється велика кількість радіоактивних речовин у паливі, конструкційних матеріалах, теплоносії. Тому АЕС є потенційним джерелом радіаційної небезпеки для обслуговуючого персоналу, а також навколишнього середовища. Це потребує підвищених вимог до надійності і безпеки її експлуатації.