пристрій аес
У звичайних електростанціях, що працюють на вугіллі або природному газі, викопне паливо спалюють у топці і тепло полум'я утворює в котлі пар. Ця пара - історичний двигун індустріальної епохи - з ревом спрямовується під тиском, іноді досягає 190 кгс / см 2 при температурі до 1000 0 С, на величезний турбогенератор. Пар обертає потужну турбіну, з'єднану з гігантським генератором, який виробляє електрику. Така сучасна електростанція дає більш 1 млн кВт.год енергії. Електростанції даного типу «ненажерливі» щодо палива. Так, якщо застосовують вугілля, то щогодини необхідно спалювати його більш ніж 400 тон.
Атомна електростанція «спалює» безполуменеве паливо, представлене ураном. Тепло виділяється в результаті поділу атомів в умовах стримуваної людиною ланцюгової реакції.
Оскільки самого процесу спалювання як такого не відбувається, вихлопні гази відсутні і, звичайно ж, немає забруднення атмосфери двоокисом сірки або вуглецю.
Існують різноманітні речовини, які застосовують в якості активної зони або сповільнювач реактора. Три з них застосовують найбільш часто: графіт (вуглець), звичайна (легка) вода або «важка» вода, т. Е. Вода, в якій водень замінений на дейтерій - більш важкий ізотоп водню.
Розгляд пристрої активної зони ядерного реактора. мабуть, буде надмірно насичений технічними деталями, що виходить за рамки нашої статті, але воно виявляється надзвичайно важливим для розуміння конструкції промислових атомно-енергетичних установок.
Ключовими елементами безпечної роботи реактора служать регулювання ланцюгової реакції, охолодження активної зони і захист. Реактори повинні проектуватися, виготовлятися, працювати і піддаватися перевірці так, щоб ймовірність відмови будь-якого з цих ключових елементів була гранично мала, тому що в результаті аварії величезна кількість радіоактивності потрапить в навколишнє середовище. Проектування реакторів засноване на принципі дублювання, т. Е. Створення численних паралельних систем з таким розрахунком, що якщо одна система відмовить, друга візьме на себе її функції. Це особливо важливо для системи охолодження реактора.
стрижні управління
Процес в реакторі регулюється шляхом занурення в активну зону стрижнів з бору або кадмію, які прагнуть поглинути нейтрони. За допомогою безперервного регулювання стрижнів, вводячи і виводячи їх з активної зони, роботу реактора можна підтримувати на бажаному рівні.
охолодження реактора
Атомні реактори застосовують для безлічі різних цілей. Фізичну науково-дослідну лабораторію в більшій мірі цікавить властивість реактора створювати всередині нього щільний потік нейтронів. Отримувані нейтрони можуть бути використані для проведення експериментів в області ядерної фізики або для бомбардування мішеней з метою освіти радіоактивних ізотопів, також необхідних для дослідницьких, медичних та промислових потреб. У цьому сенсі колосальна енергія, що розсіюється у вигляді тепла, являє собою перешкоду, яка повинна бути усунена за допомогою певних типів систем охолодження реактора. З іншого боку, коли реактори використовують для отримання електрики, що продукується ними тепло має величезну цінність. Тут реальним недоліком є небажана радіоактивність реактора, в зв'язку з чим останній повинен бути ретельно герметизований і добре екранований.
В енергетичному ядерному реакторі величезна кількість виділяється в активній зоні тепла повинно постійно відводитися у вигляді водяної пари і надходити на турбіни, обертаючі електрогенератори. Це відбувається одним із двох способів.
У реакторах з активною зоною, або сповільнювачем, виконаної з графіту, надлишкове тепло видаляє газ, що проходить крізь цю зону. З іншого боку, в реакторах, де в якості сповільнювача використана легка або важка вода, видаляти тепло з активної зони можна примусовою циркуляцією води. Незалежно від того, використовується для охолодження вода або газ, метод відводу тепла обов'язково повинен бути як адекватною, так і безперервним, інакше активна зона і паливні контейнери можуть розплавитися і станеться витік великої кількості радіоактивних речовин. В рівній мірі важливо, щоб система контролю за інтенсивністю тепловідведення була чутливою і ефективною, і швидкість виділення тепла, навіть на невеликий період часу, не перевищувала охолоджуючої здатності системи відводу тепла. Реактор можна зупинити в разі підозри на недостатню функцію системи охолодження, але навіть і тоді продовження охолодження реактора дуже важливо, тому що, хоча тепло не виділяється як результат процесу ядерного поділу, воно все ще продовжує утворюватися через залишкової радіоактивності в паливних елементах. Відразу після зупинки реактора це кількість тепла становить 5% від того, яке генерувалося при роботі на повну потужність. Тому продовження безперервного охолодження ядерного палива абсолютно необхідно.
Оскільки призначене для завантаження в реактор саме по собі ядерне паливо слабо радіоактивно, звертатися з ним можна без застосування екранування. Після того як реактор пропрацює деякий час і розщеплюється буде частково використаний, активність палива зросте приблизно в 10 разів через утворення радіоактивних продуктів поділу ядер. З цієї причини для екранування продуктів поділу потрібно дуже потужний захист навколо активної зони реактора. Ось чому так важливо, щоб герметичне споруду, що ізолює реактор, не порушило своєї цілісності, інакше радіоактивні речовини вирвуться в навколишнє середовище.