Атомні електростанції (АЕС), принцип роботи, різновиди, типи, потужність

АЕС є , використовують теплову енергію ядерних реакцій. Джерело енергії на – ядерне паливо (уран, плутоній і ін.), Що характеризується дуже високою теплотворною здатністю.

Ядерна реакція, в результаті якої вивільняється величезна кількість теплової енергії, відбувається в спеціальних пристроях – ядерних реакторах, що складаються з активної зони, відбивача, системи охолодження, регулювання і контролю, корпусу і біологічного захисту.

У каналах активної зони поміщається ядерне паливо у вигляді стрижнів, покритих герметичною оболонкою. Кількість таких тепловиділяючих елементів (твелів) може досягати декількох тисяч.

Поділ ядер урану відбувається при бомбардуванні їх нейтронами. Продукти поділу ядер мають велику кінетичну енергію, яка майже повністю перетворюється в теплоту. Теплова енергія використовується для нагріву теплоносія, що омиває робочі канали твелів Примусової циркуляцією. Теплоносієм може бути звичайна вода, важка вода, водяна пара, рідкі метали, деякі інертні гази.

Відбивач призначений для повернення в активну зону вилітають нейтронів. Управління реактором здійснюється за допомогою спеціальних стрижнів, які вводяться в активну зону і змінюють потік нейтронів, а, отже, і інтенсивність ядерної реакції. Корпус реактора має біологічний захист, виконану у вигляді товстого шару бетону з внутрішніми каналами для відводу теплоти.

Залежно від застосовуваних типів реакторів (водографітових, водо-водяних, реакторів-розмножувачів) АЕС можуть бути одно-, дво- та Трьохконтурне. В одноконтурних АЕС контури теплоносія і робочого тіла (пара) збігаються.

За призначенням АЕС поділяються:

• теплоелектроцентралі (АТЕЦ). Призначені для вироблення теплової енергії на опалення, гаряче водопостачання, а також електричної енергії;

• станції теплопостачання (ACT). He мають паротурбінної установки і генератора і є джерелами теплофікації житлових приміщень і промислових підприємств;

• станції промислового теплопостачання (АСПТ). Призначені для постачання промислових підприємств технологічною парою і гарячою водою. Перспективним в ядерній енергетиці є розробка термоядерних електростанцій, робота яких заснована на керованих реакціях синтезу ядер легких металів (термоядерні реакції).

Значний інтерес при створенні економічних електростанцій представляють методи безпосереднього отримання електроенергії з теплової. Такими методами є магнитогидродинамические, термоелектричні, термоемісійні.

Магнітогідродинамічні методи засновані на законі електромагнітної індукції, згідно з яким в провіднику при переміщенні його в магнітному полі виникає електрорушійна сила (ЕРС). Величина ЕРС пропорційна швидкості руху провідника, його довжини і напруженості магнітного поля. Цей закон лежить в основі роботи як електрогенератора, так і магнітогідродинамічної (МГД) генератора. У МГД генераторах магнітне поле створюється потужними електромагнітами, як провідник використовується потік іонізованого газу (плазми). Плазма – це продукт згоряння палива, що володіє температурою 2500 … 3500 ° С і електропровідністю. Для підвищення електропровідності в плазму додаються присадки.

У МГД генераторі в плазмі, що рухається в магнітному полі зі швидкістю понад 600 м / с, виникає ЕРС постійного напрямку, яка відводиться спеціальними електродами. Тепло від охолодженої до 2000 ° С в каналі МГД генератора плазми може бути використано в парогенераторі для отримання пара і використання його для обертання турбіни і генератора.

Використання МГД генератора спільно з паротурбінної установкою значно підвищує коефіцієнт корисної дії станції.

Термоелектричні методи засновані на можливості отримання термо-ЕРС при перепаді температур в спае металів.

Термоемісійні методи засновані на явищі термоелектронної емісії гарячого катода.

Ссылка на основную публикацию