Атомные электрические станции и их оборудование — типы аэс и их технологическое оборудование

Список атомных электростанций России имеет следующий вид:

1. Балаковская АЭС, которая считается крупнейшей станцией на территории современной России. Эта станция работает на четырех энергетических блоках типа ВВЭР-100, которые были введены в эксплуатацию еще в 90-ых годах. Станция имеет надежную защиту в виде герметичного железобетонного слоя.
2. Белоярская АЭС, которая названа в честь основателя атомной отрасли Курчатова. Уникальность данной станции заключается в применении энергоблоков различных типов. Два блока имеют реакторы АМБ, а один работает на реакторе типа БН-600. Доля вырабатываемой станцией энергии составляет 10% от количества, которую вырабатывают все атомные электростанции России, притом, что на настоящий момент эксплуатируется всего один блок, а два других законсервированы.
3. Билибинская АЭС, являющаяся единственным источником электричества для Чукотского автономного округа и его столицы — города Анадырь. Атомные станции России на карте сконцентрированы преимущественно в Европейской части, и только Билибинская АЭС находится на северо-востоке страны. Система функционирования станции построена таким образом, что при малейших неполадках в работе одного из блоков не прерывается работа всего объекта.
4. Калининская АЭС. Преимуществом данной станции является удачное географическое расположение, что дает возможность вырабатывать высоковольтную энергию. За выработку электричества на этой станции отвечает последовательность из трех реакторов типа ВЭР-1000.
5. Кольская АЭС. Первая на территории станы атомная электростанция, которая была построена за Полярным кругом. В настоящий момент наблюдается спад потребления ресурсов, поэтому все энергоблоки станции находятся в режиме диспетчеризации.
6. Курская АЭС. Данная крупная станция является важнейшим узлом всей энергетической системы страны, обеспечивая достаточное количество энергии для промышленных предприятий Курской области. Всего на станции эксплуатируется 4 энергоблока типа РБМК-1000, которые выдают мощность в 4 ГВт. Отличительной особенностью объекта является использование очищенной воды.
7. Ленинградская АЭС. Эта станция является первой в России, на которой были применены самые мощные из современных реакторов — РБМК-1000. Территориально станция располагается на берегу финского залива возле небольшого города Сосновый бор.
8. Нововоронежская АЭС является первой в стране станцией, на которой стали применяться новые реакторы типа ВВЭР. Производства энергии обеспечивается тремя очередями энергоблоков, что позволяет варьировать получаемую мощность в зависимости от потребностей.
9. Ядерные станции на карте РФ в южной части представлены Ростовской АЭС, которая располагается недалеко от города Волгодонск. Особенностью станции является ее способность удовлетворить требования поточного производства. Работает станция на реакторах типа ВВЭР-1000.
10. Смоленская АЭС является очень крупной станцией, для работы которой применяются реакторы РБМК-1000. По итогам 2010 года данный объект был признан самым лучшим в области безопасности.

Современное состояние атомной энергетики России позволяет говорить о наличии большого потенциала, который в обозримом будущем может реализоваться в создании и проектировании реакторов нового типа, позволяющих вырабатывать большие объемы энергии при меньших затратах.

Устройство АЭС

Рейтинг:   / 63

Подробности

Родительская категория: Зона отчуждения

Категория: Наука

В обычных электростанциях, работающих на угле или природном газе, ископаемое топливо сжигают в топке и тепло пламени образует в котле пар. Этот пар — исторический двигатель индустриальной эпохи – с ревом устремляется под давлением, иногда достигающим 190 кгс/см2 при температуре до 1000 С, на огромный турбогенератор. Пар вращает мощную турбину, соединенную с гигантским генератором, вырабатывающим электричество. Такая современная электростанция дает более 1 млн кВт.ч энергии. Электростанции данного типа «прожорливы» в отношении топлива. Так, если применяют уголь, то каждый час необходимо сжигать его более чем 400 тон. Атомная электростанция «сжигает» беспламенное топливо, представленное ураном. Тепло выделяется в результате деления атомов в условиях сдерживаемой человеком цепной реакции.

Поскольку самого процесса сжигания как такового не происходит, выхлопные газы отсутствуют и, конечно же, нет загрязнения атмосферы двуокисью серы или углерода.

Ядерная «топка» представляет собой активную зону, объемом, меньшим, чем средний объем жилой комнаты в нашем доме. В ней содержится годовой запас ядерного топлива — более 100 т окиси урана в виде таблеток диаметром с наперсток. Около 10 млн этих крошечных таблеток аккуратно размещены в трубках длиной 3,7 м, или топливных стержнях, герметично закрытых для предотвращения утечки радиации. Ядерное топливо, используемое в современных атомных электростанциях, содержит только несколько процентов 235U,) в сравнении с 90 % содержания его в радиоактивном материале, раздробленном в атомном оружии на отдельные субкритические части. В результате вероятность того, что ядерный реактор взорвется наподобие атомной бомбы, отсутствует. Но несмотря на столь низкое содержание ядерного топлива, оно все же потенциально сильное вещество — в одной такой таблетке с массой 14 г выделяется энергии, по количеству равное той, что мы получаем при сжигании 0,6 м3 нефти.  Для того чтобы начать и поддерживать цепную реакцию на определенном уровне, топливные стержни надо внедрить в определенное вещество, преимущественно состоящее из легких химических элементов, цель которого состоит в торможении или замедлении» нейтронов, образующихся в результате деления 235U появившись при делении атома урана, эти нейтроны движутся с большой скоростью, но, как это ни странно, они будут более эффективными в плане расщепления других атомов урана в том случае, если сперва затормозятся в активной зоне реактора, столкнувшись с другими атомами легких элементов.

Существуют всевозможные вещества, которые применяют в качестве активной зоны или замедлителя реактора. Три из них применяют наиболее часто: графит (углерод), обычная (легкая) вода или «тяжелая» вода, т. е. вода, в которой водород заменен на дейтерий — более тяжелый изотоп водорода. Рассмотрение устройства активной зоны ядерного реактора, по-видимому, будет чрезмерно насыщено техническими деталями, что выходит за рамки нашей статьи, но оно оказывается чрезвычайно важным для понимания конструкции промышленных атомно-энергетических установок. Ключевыми элементами безопасной работы реактора служат регулирование цепной реакции, охлаждение активной зоны и защита. Реакторы должны проектироваться, изготовляться, работать и подвергаться проверке так, чтобы вероятность отказа любого из этих ключевых элементов была предельно мала, потому что в результате аварии огромное количество радиоактивности попадет в окружающую среду. Проектирование реакторов основано на принципе дублирования, т. е. создания многочисленных параллельных систем с таким расчетом, что если одна система откажет, вторая возьмет на себя ее функции

Это особенно важно для системы охлаждения реактора

Ростовская АЭС. Молодая и жаркая

Ростовская АЭС с 4 блоками ВВЭР-1000

Ростовская АЭС – самая южная станция России. Расположена в Ростовской области, вблизи города Волгодонска, на берегу Цимлянского водохранилища. Какое-то время она носила имя Волгодонской АЭС. В самом Волгодонске располагается другой важный для мировой атомной энергетики объект — завод Атоммаш, где делают оборудование первого контура АЭС — корпуса реакторов ВВЭР-1200, парогенераторы и многое другое для российских и зарубежных станций.  Я бывал на Ростовской АЭС, но вот именно Атоммаш своим масштабом впечатлил куда больше даже меня, человека с промышленного Урала

Автор демонстрирует габариты корпуса реактора ВВЭР-1000, установленного в качестве монумента у завода Атоммаш в Волгодонске. Такие же реакторы работают на Ростовской АЭС.

Ростовская АЭС при этом еще и самая молодая АЭС России, если не считать ПАТЭС. Это единственная станция, все четыре энергоблока ВВЭР-1000 которой построены и запущены в работу в XXI веке, с 2001 по 2018 годы. Причем ее четвертый блок – это последний ВВЭР-1000, который построили в России. Больше их строить не будут, теперь им на смену уже пришли ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ.

Внутри строящегося 4-го энергоблока Ростовской АЭС, 2018 г.. На переднем плане перегрузочная машина для ядерного топлива.Фото автора.

Конструкция и действие ядерной установки

Сердцем любой установки является ядерный реактор, от которого напрямую зависит, как работает атомная электростанция. Внутри него происходит распад тяжелых ядер на более мелкие фрагменты. Находясь в состоянии сильного возбуждения, они начинают испускать нейтроны и другие частицы.

Воздействие нейтронов приводит к новым делениям, после чего их становится еще больше и в результате возникают непрерывные самоподдерживающиеся расщепления, известные как цепная реакция. Данный процесс осуществляется с выделением большого количества энергии, которая является основной целью всей работы АЭС и определяет ее мощность.

Примерно 85% от общего количества энергии высвобождается за очень короткий промежуток времени от начала реакции. Остальные 15% дает радиоактивный распад продуктов деления после излучения ими нейтронов. После распада атомы приходят в более стабильное состояние, а сам процесс продолжается и по окончании деления.

Типовой ядерный реактор включает в себя следующие компоненты:

• Обогащенный уран и другое ядерное топливо.
• Теплоноситель, с помощью которого выводится энергия, полученная при работе реактора.
• Регулировочные стержни.
• Замедлитель нейтронов.
• Защитная оболочка против излучения.

В активную зону установки помещены ТВЭЛ – тепловыделяющие элементы, содержащие ядерное топливо. Они скомпонованы в кассеты, по нескольку десятков элементов. Внутри каждой кассеты имеются каналы, по которым циркулирует теплоноситель. С помощью ТВЭЛ можно регулировать уровень мощности реактора.

Принцип такой регулировки заключается в следующем:

• Топливный стержень должен иметь определенную критическую массу, по достижении которой и начинается ядерная реакция.
• Каждый отдельный стержень имеет массу, не дотягивающую до критической. Реакция будет происходить, если в активную зону будут помещены все стержни.
• Путем погружения и извлечения топливных стержней, реакцию можно сделать управляемой, в том числе регулировать мощность.
• Когда значение массы превышает критическое, происходит выброс нейтронов топливными веществами. Далее наступает столкновение выброшенных частиц с атомами.
• Все это приводит к образованию нестабильного изотопа. Его распад наступает сразу же, с выделением тепла и энергии в виде гамма-излучения.

Во время столкновения кинетическая энергия частиц переходит друг к другу и число распадов еще больше увеличивается со скоростью геометрической прогрессии. При отсутствии управления такая реакция происходит мгновенно и сопровождается сильным взрывом, в реакторе этот процесс постоянно контролируется.

Принцип работы АЭС

Принцип работы атомной электростанции основан на действии ядерного (иногда называемого атомным) реактора – специальной объёмной конструкции, в которой происходит реакция расщепления атомов с выделением энергии.

Существуют различные виды ядерных реакторов:

1. PHWR (также имеет название «pressurised heavy water reactor» – «тяжеловодный ядерный реактор»), используемый преимущественно на территории Канады и в городах Индии. В его основе используется вода, формула которой – D2O. Она выполняет функцию как теплоносителя, так и замедлителя нейтронов. Коэффициент полезного действия близится к 29%;
2. ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). В настоящее время ВВЭР эксплуатируют только в СНГ, в частности, модель ВВЭР-100. Реактор имеет КПД равный 33%;
3. GCR, AGR (графитоводный). Жидкость, содержащаяся в таком реакторе, выступает в роли теплоносителя. В данной конструкции замедлитель нейтронов – графит, отсюда и название. КПД составляет около 40%.

По принципу устройства реакторы также делят на:

• PWR (pressurised water reactor) – устроен так, что вода, находящаяся под определенным давлением, замедляет реакции и подает тепло;
• BWR (сконструирован таким образом, что пар и вода находятся в главной части устройства, не имея водяного контура);
• РБМК (канальный реактор, имеющий особенно большую мощность);
• БН (система работает за счет быстрого обмена нейтронами).

Устройство и структура атомной электростанции. Как работает АЭС?

Устройство АЭС

Типичная атомная электростанция состоит из блоков, внутри каждого из которых размещены различные технические приспособления. Самый значимый из таких блоков – комплекс с реакторным залом, обеспечивающий работоспособность всей АЭС. Он состоит из следующих устройств:

• реактора;
• бассейна (именно в нем хранят ядерное топливо);
• машины, перегружающие топливо;
• БЩУ (щит управления в блоках, с помощью него за процессом деления ядра могут наблюдать операторы).

Помимо прочего, имеется блок с бассейнами для отработанного топлива и специальные блоки, предназначенные для охлаждения (они называются градирнями). Кроме того, для охлаждения применяются распылительные бассейны и природные водоемы.

https://youtube.com/watch?v=_tcQpawPN_g

Принцип работы АЭС

На всех без исключения АЭС существует 3 этапа преобразования электрической энергии:

• ядерная с переходом в тепловую;
• тепловая, переходящая в механическую;
• механическая, преобразовывающаяся в электрическую.

Уран отдает нейтроны, вследствие чего происходит выделение тепла в огромных количествах. Горячая вода из реактора прокачивается насосами через парогенератор, где отдает часть тепла, и снова возвращается в реактор. Поскольку эта вода находится под большим давлением, она остается в жидком состоянии(в современных реакторах типа ВВЭР около 160 атмосфер при температуре ~330 °C). В парогенераторе это тепло передается воде второго контура, которая находится под гораздо меньшим давлением (половина давления первого контура и менее), поэтому закипает. Образовавшийся пар поступает на паровую турбину, вращающую электрогенератор, а затем в конденсатор, где пар охлаждают, он конденсируется и снова поступает в парогенератор. Конденсатор охлаждают водой из внешнего открытого источника воды (например, пруда-охладителя).

И первый и второй контур замкнуты, что снижает вероятность утечки радиации. Размеры конструкций первого контура минимизированы, что также снижает радиационные риски. Паровая турбина и конденсатор не взаимодействуют с водой первого контура, что облегчает ремонт и уменьшает количество радиоактивных отходов при демонтаже станции.

Виды топлива используемого на Атомных электростанциях

На атомных электростанциях возможно использование несколько веществ, благодаря которым можно выработать атомную электроэнергию, современное топливо АЭС – это уран, торий и плутоний.

Ториевое топливо сегодня не применяется в атомных электростанциях, для этого есть ряд причин.

Во-первых, его сложнее преобразовать в тепловыделяющие элементы, сокращенно ТВЭлы.

ТВЭлы — это металлические трубки, которые помещаются внутрь ядерного реактора. Внутри

ТВЭлов находятся радиоактивные вещества. Эти трубки являются хранилищами ядерного топлива.

Во-вторых, использование ториевого топлива предполагает его сложную и дорогую переработку уже после использования на АЭС.

Плутониевое топливо так же не применяют в атомной электроэнергетике, в виду того, что это вещество имеет очень сложный химический состав, система полноценного и безопасного применения еще не разработана.

Урановое топливо

Основное вещество, вырабатывающее энергию на ядерных станциях – это уран. На сегодняшний день уран добывается несколькими способами:

• открытым способом в карьерах
• закрытым в шахтах
• подземным выщелачиванием, при помощи бурения шахт.

Подземное выщелачивание, при помощи бурения шахт происходит путем размещения раствора серной кислоты в подземных скважинах, раствор насыщается ураном и выкачивается обратно.

Самые крупные запасы урана в мире находятся в Австралии, Казахстане, России и Канаде.

Самые богатые месторождения в Канаде, Заире, Франции и Чехии. В этих странах из тонны руды получают до 22 килограмм уранового сырья.

В России из одной тонны руды получают чуть больше полутора килограмм урана. Места добычи урана нерадиоактивны.

В чистом виде это вещество мало опасно для человека, гораздо большую опасность представляет радиоактивный бесцветный газ радон, который образуется при естественном распаде урана.

Подготовка урана

В виде руды уран в АЭС не используют, руда не вступает в реакцию. Для использования урана на АЭС сырье перерабатывается в порошок – закись окись урана, а уже после оно становится урановым топливом.

Урановый порошок превращается в металлические «таблетки», — он прессуется в небольшие аккуратные колбочки, которые обжигаются в течение суток при температурах больше 1500 градусов по Цельсию.

Именно эти урановые таблетки и поступают в ядерные реакторы, где начинают взаимодействовать друг с другом и, в конечном счете, дают людям электроэнергию.

В одном ядерном реакторе одновременно работают около 10 миллионов урановых таблеток.

Перед размещением урановых таблеток в реакторе они помещаются в металлические трубки из циркониевых сплавов — ТВЭлы, трубки соединяются между собой в пучки и образуют ТВС – тепловыделяющие сборки.

Именно ТВС называются топливом АЭС.

Газотурбинные электростанции

Основу современных газотурбинных электростанций составляют газовые турбины мощностью 25-100 МВт. Упрощенная принципиальная схема энергоблока газотурбинной электростанции представлена на рис.12.

Рис.12. Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами
КС — камера сгорания; КП — компрессор; ГТ — газовая турбина;
G — генератор; Т — трансформатор; М — пусковой двигатель

Топливо (газ, дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. Запуск установки осуществляется при помощи разгонного двигателя и длится 1-2 мин, в связи с чем газотурбинные установки (ГТУ) отличаются высокой маневренностью и пригодны для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах. Основная часть теплоты, получаемая в камере сгорания ГТУ, выбрасывается в атмосферу, поэтому общий КПД таких электростанций составляет 25-30%.

Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ), В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину. Продукты сгорания из парогенератора, после того как они охладятся до необходимой температуры, направляются в газовую турбину. Таким образом, ПГУ имеет два электрических генератора, приводимых во вращение: один — газовой турбиной, другой — паровой турбиной.

Общая информация

Новости

14 Сентября 2021Работники Курской АЭС взяли золото первенства Курской области по триатлону
В городе-спутнике Курской АЭС Курчатове прошли чемпионат и первенство России по триатлону (спринт), а также первенство Курской области для спортсменов-любителей на стандартной (олимпийской) дистанции.

14 Сентября 2021Курская АЭС: свыше 10 тысяч человек приняли участие в фестивале уличной еды и кино в Курчатове
С 11 по 12 сентября 2021 года в парке культуры и отдыха «Теплый берег» проходил фестиваль уличной еды и кино. Его посетили более 10 тысяч человек. В год 45-летия Курской АЭС масштабное мероприятие стало своеобразным подарком от атомщиков всем жителям Курчатова и региона.

Новости

1 — 2 из 657

КУРСКАЯ АЭС

Место расположения: вблизи г. Курчатов (Курская обл.)      

Тип реактора: РБМК-1000      

Количество энергоблоков: 4

Курская АЭС входит в первую четверку равных по мощности атомных станций страны и является важнейшим узлом Единой энергетической системы России. Основной потребитель – энергосистема «Центр», которая охватывает 19 областей Центрального федерального округа России.

Доля Курской АЭС в установленной мощности всех электростанций Черноземья составляет более 50%. Она обеспечивает электроэнергией большинство промышленных предприятий Курской области.

На атомной станции используются канальные реакторы кипящего типа с графитовым замедлителем и водяным теплоносителем. Такой реактор предназначен для выработки насыщенного пара под давлением 7,0 МПа.

Курская АЭС – станция одноконтурного типа: пар, подаваемый на турбины, образуется непосредственно в реакторе при кипении проходящего через него теплоносителя. В качестве теплоносителя используется обычная очищенная вода, циркулирующая по замкнутому контуру. Для охлаждения отработавшего пара в конденсаторах турбин используется вода пруда-охладителя. Площадь зеркала водоема – 21,5 км2.

Станция сооружена в две очереди: первая – энергоблоки № 1 и № 2, вторая – №3 и №4. Энергоблок №5 третьей очереди находится в стадии консервации.

Для сохранения и развития производства электрической и тепловой энергии, в соответствии с утвержденным в ноябре 2013 года Правительством РФ документом «Схема территориального планирования РФ в области энергетики» начато сооружение станции замещения – Курской АЭС-2 с новыми реакторами ВВЭР-ТОИ (водо-водяной энергетический реактор – типовой оптимизированный информатизированный поколения III+). Проект Курская АЭС-2 отвечает как требованиям РФ, так и всем современным международным требованиям в области безопасности ядерной энергетики.

29 апреля 2018 года с выполнения ключевого события «Начало бетонирования фундаментной плиты энергоблока №1» начат основной этап строительства Курской АЭС-2. Суммарная установленная мощность двух строящихся блоков АЭС ~ 2510 МВт. После окончания строительства и ввода в эксплуатацию каждый энергоблок Курской АЭС-2 будет работать в режиме нормальной эксплуатации с ежегодной выработкой электроэнергии и отпуском тепла потребителям в течение 60 лет.

В 2010–2011 гг. система экологического менеджмента Курской АЭС признана независимым аудитом соответствующей требованиям национального стандарта России и нормативному документу системы обязательной сертификации по экологическим требованиям. В 2020 году по итогам отраслевого ежегодного конкурса Курская АЭС наряду с Балаковской АЭС названа лучшей в области развития культуры безопасности.

Расстояние до города-спутника (г. Курчатов) – 4 км; до областного центра (г. Курск) – 40 км.

Атомная электростанция и ее устройство:

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка, назначением которой является выработка электрической энергии.

Атомная электростанция (АЭС) – это ядерная установка для производства электрической энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом).

Отличие АЭС от иных видов электростанций заключается в том, что ее конструкция включает в себя ядерный реактор, являющийся ее основным компонентом. В качестве топлива в ней применяется уран-235.

АЭС располагается на территории нескольких зданий, в которых размещается комплекс сооружений, систем и оборудования, требуемых для обеспечения ее работы.

В главном корпусе АЭС находится реакторный зал, в котором располагаются:

– реактор,

– специальный бассейн, служащий для выдержки ядерного топлива,

– машина для выполнения перегрузок топлива (перегрузочная машина).

Работа этого оборудования контролируется персоналом – операторами, использующими в этих целях блочный щит управления.

Ключевой элемент реактора – зона, располагающаяся в бетонной шахте. В нем также предусмотрена система, обеспечивающая управление и защитные функции; с ее помощью можно выбирать режим, в котором должна проходить управляемая цепная реакция деления. Система обеспечивает и аварийную защиту, что позволяет оперативно прекратить реакцию в случае возникновения внештатной ситуации.

Во втором здании АЭС находится турбинный зал, в котором располагаются турбина и парогенераторы. Кроме того, имеется корпус, в котором перегружается ядерное топливо и хранится отработанное ядерное топливо в специально предусмотренных бассейнах.

На территории атомной станции располагаются конденсаторы, а также градирни, охладительный пруд и брызгальный бассейн, представляющие собой компоненты оборотной системы охлаждения. Градирнями называются башни, выполненные из бетона и по форме напоминающие усеченный конус; в качестве пруда может служить естественный или искусственный водоем. АЭС оборудована высоковольтными линиями электропередач, простирающимися за границы ее территории.

Строительство первой в мире атомной электростанции было начато в 1950 году в России и завершено четыре года спустя. Для осуществления проекта была выбрана территория неподалеку от пос. Обнинского (Калужская область).

Однако впервые вырабатывать электроэнергию начали в Соединенных Штатах Америки в 1951 году; первый успешный случай ее получения был зафиксирован в штате Айдахо.

В сфере производства электроэнергии лидируют США, где ежегодно вырабатывается более 788 млрд кВт/ч. В список лидеров по объемам выработки также входят Франция, Япония, Германия и Россия.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине