Схема атомной электростанции. Как работает АЭС? Как устроены последние модели
Многие ли из вас видели атомную электростанцию хотя бы издалека? С учетом того, что в России действующих АЭС всего десять и охраняются они будь здоров, думаю, ответ в большинстве случаев отрицательный. Впрочем, в ЖЖ народ, как известно, бывалый. Окей, а многие ли тогда видели АЭС изнутри? Ну, например, щупали собственной рукой корпус ядерного реактора? Никто. Я угадал?
В этом случае происходят так называемые «детерминированные» эффекты, при которых происходит гибель клеток. Если доза очень высокая, операция пострадавшего органа может быть поставлена под угрозу. Количество излучения, испускаемого установкой при нормальной работе, значительно ниже, чем естественное излучение, которое мы подвергаем каждый день. Этот химический элемент присутствует от происхождения Земли, по всей земной коре, а следовательно, и от строительных материалов, которые вытекают из него.
Радон отвечает за радиоактивность в воздухе, поскольку, будучи газообразным, «испаряется» и ему удается распространяться в воздухе. присутствует на земле. Различным является случай, когда на атомных электростанциях, которые выделяют выбросы, происходит инцидент. Любое твердое, жидкое или газообразное вещество, вводимое в атмосферу в результате естественных или антропогенных процессов, прямо или косвенно воздействующих на окружающую среду. атмосфера очень радиоактивных веществ, а затем сразу поняли, насколько важен аспект безопасности на атомных электростанциях.
Ну что же, сегодня у всех подписчиков этого фотоблога есть возможность увидеть все эти высокие технологии максимально близко. Понимаю, в живую это интереснее в разы, но давайте начинать с малого. В будущем, возможно, я смогу несколько человек взять с собой, а пока изучаем матчасть!
02
. Итак, мы в сорока пяти километрах от неподалёку от строительной площадки 4 очереди Нововоронежской АЭС. Неподалёку от действующей АЭС (первый энергоблок был запущен ещё в шестидесятых годах прошлого века) ведётся сооружение двух современных энергоблоков общей мощностью 2400 МВт. Строительство ведётся по новому проекту "АЭС-2006", который предусматривает использование реакторов ВВЭР-1200. Но о самих реакторах чуть позже.
Как правило, аварии могут быть двух типов: внутреннего и внешнего. В частности, для атомных электростанций также существует проблема, заключающаяся в том, что во время остановки реактора из-за радиоактивных выбросов продуктов деления образуется часть мощности. Поэтому в первом случае это делает постоянным наличие хладагента незаменимым.
На сегодняшний день конструкция атомной электростанции. АЭС имеют такую же структуру, как у классической паровой установки. На самом деле, нет классических парогенераторов на атомных электростанциях, но пар генерируется с использованием тепла, обеспечиваемого реакцией ядерного деления. Атомные электростанции, которые все еще используются, все еще находятся в процессе изучения.
03
. Именно тот факт, что строительство еще не завершено, и дает нам редкий шанс увидеть всё своими глазами. Даже реакторный зал, которой в будущем будет герметично закрыт и открываться для обслуживания только один раз в год.
04
. Как видно на предыдущем фото, купол наружной защитной оболочки седьмого энергоблока еще на стадии бетонирования, а вот здание реактора энергоблока №6 выглядит уже интереснее (смотрим фото ниже). В общей сложности на бетонирование этого купола потребовалось более 2000 кубометров бетона. Диаметр купола в основании составляет 44 м, толщина – 1,2 м. Обратите внимание на зеленые трубы и объемный металлический цилиндр (вес – 180 т, диаметр – около 25 м, высота – 13 м) – это элементы системы пассивного отвода тепла (СПОТ). На российской АЭС они монтируются впервые. В случае полного обесточивания всех систем АЭС (как это случилось на "Фукусиме"), СПОТ способна обеспечить длительный отвод тепла от активной зоны реактора.
На самом деле принципы проектирования должны основываться на том, что было продиктовано специальным законодательным органом по ядерной безопасности. Основные правила хорошего дизайна. Правильный выбор площадки Хороший проект по посадке непрерывного и точного контроля качества материалов и изделий в сочетании с индивидуальными правилами поведения. Хорошая система защиты Атомные электростанции, и особенно последние поколения, являются статистически безопасными системами в области производства электроэнергии Электрическая энергия Энергетическая форма, которая может быть получена при трансформации других форм первичной энергии через термодинамические технологии и процессы, происходящие на электростанциях. Главное ее качество заключается в том, что она легко транспортируется и непосредственно используется потребителями Его происхождение, относящееся к примерно 300 миллионам лет назад, происходит от осаждения и расслоения доисторических растений, первоначально накопленных на болотах. Этот органический материал в геологическую эпоху подвергся химико-физическим преобразованиям при высоких температурах и давлениях Управление военно-морской разведки Благодаря длительному процессу карбонизации эта ископаемая фаза может развиваться от торфа до антрацита, принимая различные характеристики, определяющие область использования. Самый деликатный вопрос, когда речь идет об атомных электростанциях, - это, безусловно, вопрос о радиоактивных отходах.
05
. Безусловно самым масштабным элементом АЭС являются башенные градирни. Кроме того, это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая уносится ветром.
По этому вопросу мало знаний, и поэтому необходимо сделать некоторую ясность. Топливо имеет длительный жизненный цикл благодаря большому количеству генерируемой энергии. Однако, после исчерпания, он имеет очень радиоактивные продукты деления, которые необходимо утилизировать. Топливо также можно перерабатывать с помощью специальных обработок и, следовательно, частично использовать повторно. В этом случае отходы, подлежащие утилизации, представляют собой очень небольшое количество: несколько кубических метров в год для завода большого размера, в противном случае топливо поступает непосредственно без переработки, а количество отходов, подлежащих утилизации, безусловно, намного больше, чем в случае предыдущий, но все же маленький.
06
. Высота оболочки башенной градирни энергоблока №6 – 171 метр. Это около 60 этажей. Сейчас это сооружение является самым высоким среди аналогичных, когда либо возводимых в России. Её предшественники не превышали 150 м высоты (на Калининской АЭС). На возведение конструкции ушло более 10 тысяч кубометров бетона.
Большинство радиоактивных продуктов деления имеют более короткий период полураспада, а наименее опасные - очень длинные периоды полураспада. Наиболее часто используемый раствор для удаления отходов заключается в том, чтобы сохранить их в специальном здании рядом с установкой в первый раз, так что интенсивность значительно снижается, а затем, особенно для тех, кто имеет очень длительное время распада, транспортирует их в соответствующие места и держать их под контролем до тех пор, пока они не потеряют свою радио-активность.
Главное, чтобы шлаки помещались в контейнеры, которые препятствуют контакту с окружающей средой, чтобы избежать какой-либо возможности загрязнения. Наиболее распространенным коммерческим использованием азота является производство аммиака, составляющего удобрений. Жидкий азот также используется в качестве хладагента для транспортировки пищевых продуктов. Угарный газ Химический элемент является фундаментальной составляющей растительных и животных организмов. Он является основой органической химии, также известной как углеродная химия: известно более миллиона соединений Он очень распространен в природе, но не обилен: он присутствует в земной коре в процентах примерно 0, 08%, а в атмосфере преимущественно в виде моноксида углерода и двуокиси углерода. Это также с учетом затрат на удаление отходов и снятие с эксплуатации снятие с производства Многодисциплинарные действия, которые применяются к установкам, подлежащим сносу, реконструкции или строительству. Основная цель - рекультивация строительной площадки атомной электростанции путем утилизации облученного топлива и переработки отходов и последующего хранения установки, а также того факта, что атомные электростанции имеют огромные инвестиционные затраты, в то время как это почти незначительно топлива. Социальный остракизм Отсутствие неопределенностей долгосрочного авторизации Финансовый риск инвестора. Как уже упоминалось, стоимость ядерных инвестиций оказывает значительное влияние на себестоимость продукции. Инвестирование в ядерную энергетику означает инвестирование в долгосрочной перспективе, и это часто препятствует самим инвесторам. Механизм подобен тому, что происходит в теплице, откуда и называется название. . Атомные электростанции производят электричество, используя тепло, вырабатываемое ядерными реакциями.
07
. В основании градирни (диаметр составляет 134 м) расположена так называемыя чаша бассейна. Его верхняя часть "вымощена" оросительными блоками. Ороситель – это основной конструктивный элемент градирни такого типа, предназначенный для того, чтобы раздробить стекающий по нему поток воды и обеспечить ему длительное время и максимальную площадь контакта с охлаждающим воздухом. По сути своей, это решётчатые модули из современных полимерных материалов.
Процесс протекает в ядре реактора, где атомы - обычно уран или плутоний - попадают в нейтрон. Выпускаемая энергия затем используется для питания генератора мощности электростанции. Продукты реакции, шлаки, являются радиоактивными и опасными для живого существа: поэтому нет проблем с безопасностью для эксплуатации и обслуживания этих установок.
Генерировать энергию без взрыва. АЭС - это завод, где электричество производится с использованием «топлива» не как нефть, уголь или природный газ, а атомные ядра. Сегодня на электростанциях используется энергия, выделяемая из тяжелых ядерных реакций деления - таких как уран 235, торий, плутоний - для питания генератора электроэнергии. В мире в настоящее время эксплуатируется более 430 реакторов деления обеспечивают около 17% энергии, используемой каждый год.
08
. Естественно, мне захотелось сделать эпичный кадр верх, но уже смонтированный ороситель помешал мне это сделать. Поэтому перемещаемся в градирню энергоблока №7. Увы, ночью был морозец и с поездкой на лифте на самый верх мы обломались. Он замёрз.
09
. Ладно, может еще довёдется как-нибудь прокатиться на такую верхотуру, а пока кадр монтируемой системы орошения.
В реакторе ядерный атом разрушается нейтронным ударом. Этот процесс известен как деление и включает деление на две части атома, сопровождающиеся эмиссией энергии, гамма-лучами и другими нейтронами, которые могут свободно двигаться, могут вызывать новые реакции. В отличие от того, что происходит в атомной бомбе, где эта цепь становится неконтролируемой до разрушительного взрыва, ядерный реактор принимает некоторые меры, которые регулируют процесс, обеспечивая постоянное выделение энергии с течением времени.
Центральная часть реактора представляет собой так называемое ядро: здесь происходит деление ядерного топлива в виде стержней. Штанги погружаются в смягчающий агент и замедляют реакции нейтронов на реакцию: поскольку это может показаться странным, на самом деле медленные нейтроны намного эффективнее, чем быстрые нейтралы в инициировании деления. Наиболее часто используемые модераторы скорости графит и воду, лучше, если тяжелая вода, т.е. не образована из водорода и кислорода, а из дейтерия и кислорода.
10
. Подумал тут... А может нас просто не пустили на верх из соображений безопасности?
11
. Вся территория стройплощадки пестрит предупреждающими, запрещающими и просто агитационными плакатами и табличками.
Вокруг ядра реактора находятся трубы, в которых течет вода. Жидкость, нагретая теплом, выделяемым при делении, превращается в высокотемпературный пар. Затем пар используется для вращения турбин генератора мощности блока управления. Ядерные генераторы - устройства, аналогичные устройствам, установленным на нефтяных и угольных электростанциях, и подключены к генератору переменного тока для производства электроэнергии.
Нейтроны, уран и продукты деления являются радиоактивными и поэтому потенциально опасны для живых существ. Поэтому реактор заключен в стальные и свинцовые контейнеры, которые служат для защиты излучения, а затем помещаются в прочные железобетонные конструкции.
12
. Ладно. Телепортируемся в здание центрального щита управления (ЦЩУ).
Ну, естественно, в наше время всё управление ведётся с помощью компьютеров.
13
. Огромная комната, залитая светом, буквально напичкана стройными рядами шкафов с автоматическими системами релейной защиты.
Чтобы предотвратить неконтролируемую реакцию, и завод становится настоящей бомбой, существуют системы управления, которые контролируют количество нейтронов, присутствующих в ядре мгновенно. Для этой цели в целом мы используем полосы кадмий, который соответствующим образом опускается на внутреннюю часть сердечника; эти стержни служат для поглощения нейтронов и замедления реакции, когда вам это нужно.
Утилизация радиоактивных отходов. Чтобы ограничить опасность загрязнения, сначала следует обработать шлаки - «застекленные» или упакованные в соответствующие контейнеры - чтобы предотвратить выброс радиации. Затем, особенно для материалов, которым требуется больше времени, прежде чем стать безвредными, шлаки должны храниться в специальных отложениях.
14
. Релейная защита осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и/или ненормальных режимов. При возникновении повреждений система защиты должна выявить конкретный повреждённый участок и отключить его, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания или замыкания на землю). 
Атомные электростанции не предназначены для работы навсегда. Со временем, по сути, материалы, которые составляют реактор, становятся радиоактивными, и поэтому завод должен быть демонтирован - экономичная процедура. Дальнейшие вопросы ядерной безопасности.
В дополнение к радиоактивному загрязнению другим важным аспектом является искробезопасность реакторов. Кадмиевые стержни, используемые для поглощения нейтронов, нуждаются в энергии для ввода в эксплуатацию, то есть в активной системе безопасности, и могут быть неэффективными в случае отказа. Чтобы снизить риски, современные реакторы разработаны таким образом, что рядом с этими активными системами безопасности. Существуют также пассивные системы безопасности, основанные на внутреннем функционировании реактора.
15
. Вдоль каждой стены расставлены огнетушители. Автоматические, конечно.
16
. Далее перемещаемся в здание комплектного распределительного устройства на 220 кВ (КРУЭ-220). Одно из самых фотогеничных мест на всей АЭС, на мой взгляд. Есть еще КРУЭ-500, но его нам не показали. КРУЭ-220 входит в состав общестанционного электротехнического оборудования и предназначено для приема мощности с внешних линий электропередачи и распределения его на площадке строящейся станции. То есть пока энергоблоки строятся, с помощью КРУЭ-220 электроэнергией обеспечиваются непосредственно строящиеся объекты.
17
. В проекте "АЭС-2006", по которому сооружаются шестой и седьмой энергоблоки, в схеме выдачи мощности на распределительных подстанциях впервые применены комплектные распредустройства 220/500кВ закрытого типа с элегазовой изоляцией. По сравнению с открытыми распредустройствами, которые до сих пор применялись в атомной энергетике, площадь закрытого - в несколько раз меньше. Для понимания масштаба здания, рекомендую вернуться к титульному фото.
18
. Естественно, после ввода новых энергоблоков в эксплуатацию оборудование КРУЭ-220 будет задействовано для передачи в Единую энергосистему электроэнергии, произведенной на Нововоронежской АЭС. Обратите внимание на ящики возле опор ЛЭП. Большинство электрооборудования, применяемого в строительстве, произведено компанией Siemens.
19
. Но не только. Вот, к примеру, автотрансформатор Hyundai.
Вес этого агрегата 350 тонн, а предназначен он для преобразования электроэнергии с 500 кВ до 220 кВ.
20
. Есть (что приятно) и наши решения. Вот, например, повышающий транформатор производства ОАО "Электрозавод". Созданный в 1928 году первый отечественный трансформаторный завод сыграл колоссальную роль в индустриализации страны и в развитии отечественной энергетики. Оборудование с маркой "Электрозавод" работает более чем в 60 странах мира.
21
. На всякий случай, поясню немного по трансформаторам. В общем, схема выдачи мощности (после завершения строительства и запуска в эсплуатацию, естественно) предусматривает производство электроэнергии напряжением двух классов – 220 кВ и 500 кВ. При этом, турбина (о ней позже), вырабатывает всего 24 кВ, которые по токопроводу поступают на блочный трансформатор, где и повышаются уже до 500 кВ. После чего часть энергомощности через КРУЭ-500 передается в Единую энергосистему. Другая часть – на автотрансформаторы (те самые "хюндаи"), где понижается с 500 кВ до 220 кВ и через КРУЭ-220 (смотрим выше) также поступает в энергосистему. Дык вот в качестве упомянутого блочного трансформатора используется три однофазных повышающих "электрозаводских" трансформатора (мощность каждого – 533 МВт, вес – 340 тонн).
22
. Если понятно, переходим к паротурбинной установке энергоблока №6. Вы уж простите, повествование моё идёт как бы от конца к началу (если исходить из процесса производства электроэнергии), но примерно в такой последовательности мы и гуляли по стройплощадке. Так что прошу пардона.
23
. Итак, турбина и генератор спрятаны под кожухом. Поэтому поясняю. Собственно, турбина – это агрегат, в котором тепловая энергия пара (температурой около 300 градусов и давлением 6,8 МПа) преобразуется в механическую энергию вращения ротора, и уже на генераторе – в нужную нам электрическую энергию. Вес машины в собранном состоянии – более 2600 тонн, длина – 52 метра, состоит она из более чем 500 комплектующих. Для транспортировки данного оборудования на строительную площадку было задействовано порядка 200 грузовых машин. Данная турбина К-1200–7-3000 была изготовлена на Ленинградском металлическом заводе и это первая в России быстроходная (3000 оборотов в минуту) турбина мощностью 1200 МВт. Данная инновационная разработка создана специально для атомных энергоблоков нового поколения, которые сооружаются по проекту "АЭС-2006". На фото общий вид турбинного цеха. Или машзала, если хотите. Турбину олдскульные атомщики называют машиной.
24
. Этажом ниже расположены конденсаторы турбины. Конденсаторная группа относится к основному технологическому оборудованию машинного зала и, как все уже догадались, предназначена для превращения в жидкость отработанного в турбине пара. Образовавшийся конденсат после необходимой регенерации вновь возвращается в парогенератор. Вес оборудования конденсационной установки, куда входят 4 конденсатора и система трубопроводов, составляет более 2000 тонн. Внутри конденсаторов располагается порядка 80 тысяч титановых трубок, которые образуют теплопередающую поверхность общей площадью 100 тысяч квадратных метров.
25
. Разобрались? Вот вам здание машзала практически в разрезе и идем дальше. На самом верху мостовой кран.
26
. Перемещаемся в блочный пульт управления энергоблоком №6.
Предназначение, думаю, понятно без пояснений. Выражаясь фигурально, это мозг атомной электростанции.
27
. Элементы БПУ.
28
. Ну и наконец-то, мы отправляемся посмотреть помещения реакторного отделения! Собственно, это место, где расположен ядерный реактор, первый контур и их вспомогательное оборудование. Естественно, в обозримом будущем оно станет герметичным и недоступным.
29
. И самым естественным образом, при попадании внутрь, первым делом задираешь голову и поражаешься размерам купола гермооболочки. Ну и полярным краном заодно. Мостовой кран кругового действия (полярный кран) грузоподъемностью 360 тонн предназначен для монтажа крупногабаритного и тяжеловесного оборудования гермозоны (корпуса реактора, парогенераторов, компенсатора давления и др.). После ввода атомной станции в эксплуатацию кран будет испольоваться при проведении ремонтных работ и транспортировке ядерного топлива.
30
. Далее, конечно, я устремляюсь к реактору и зачарованно наблюдаю его верхнюю часть, еще не подозревая, что ситуация обстоит аналогичная с айсбергами. Так вот ты какой, северный олень. Выражаясь фигурально, это сердце атомной электростанции.
31
. Фланец корпуса реактора. Позже на него убудет установлен верхний блок с приводами СУЗ (система управления и защиты реактора), обеспечивающий уплотнение главного разъема.
32
. Неподалёку наблюдаем бассейн выдержки. Его внутренняя поверхность представляет собой сварную конструкцию из листовой нержавеющей стали. Он предназначен для временного хранения отработавшего ядерного топлива, выгружаемого из реактора. После снижения остаточного тепловыделения использованное топливо вывозится из бассейна выдержки на предприятие атомной отрасли, занимающейся переработкой и регенерацией топлива (хранением, захоронением или переработкой).
33
. А это вдоль стеночки стоят гидроёмкости системы пассивного залива активной зоны. Они относятся к пассивным системам безопасности, то есть функционирует без привлечения персонала и использования внешних источников энергоснабжения. Упрощая, это гигантские бочки, заполненные водным раствором борной кислоты. В случае возникновения чрезвычайной ситуации, когда давление в первом контуре падает ниже определенного уровня, происходит подача жидкости в реактор и охлаждение активной зоны. Таким образом ядерная реакция гасится большим количеством борсодержащей воды, поглощающей нейтроны. Стоит отметить, что в проекте "АЭС-2006", по которому сооружается четвертая очередь Нововоронежской АЭС, впервые предусмотрена дополнительная, вторая, ступень защиты – гидроемкости пассивного залива активной зоны (8 из 12 емкостей), каждая - объемом 120 кубометров.
34
. При проведении будущих планово-предупредительных ремонтов и замены ядерного топлива попасть внутрь реакторного отделения можно будет через транспортный шлюз. Он представляет собой 14-ти метровую цилиндрическую камеру диаметром свыше 9 метров, герметично запираемую с двух сторон полотнами ворот, которые открываются поочередно. Общий вес шлюза составляет порядка 230 тонн.
35
. С наружней стороны шлюза открывается обзорный вид на всю стройплощадку в целом и энергоблок №7 в частности.
36
. Ну, а мы глотнув свежего воздуха, спускаемся ниже, чтобы увидеть, собственно, цилиндрический корпус реактора. Но покуда нам попадаются только технологические трубопроводы. Большая зелёная труба - это один из контуров, так что мы уже совсем близко.
37
. А вот и он. Водо-водяной корпусной энергетический ядерный реактор с водой под давлением модели ВВЭР-1200. Не буду углубляться в дебри деления ядра и цепной ядерной реакции (поди уже и так читаете по диагонали), добавлю только, что внутри реактора расположено множество тепловыделяющих элементов (т.н. твэлы) в виде набора герметичных трубок из специальных сплавов диаметром 9,1–13,5 мм и длиной несколько метров, заполненных таблетками ядерного топлива, а так же управляющие стержни, которые дистанционно с пульта управления можно перемещать по всей высоте активной зоны. Эти стержни изготавливаются из веществ, поглощающих нейтроны – например, из бора или кадмия. При глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной, поскольку нейтроны сильно поглощаются и выводятся из зоны реакции. Таким способом регулируется мощность реактора. Теперь понятно для чего в верхней части реактора столько отверстий?
38
. Да, чуть не забыл про главный циркуляционный насос (ГЦН). Он тоже относится к основному технологическому оборудованию здания реактора и предназначен для создания циркуляции теплоносителя в первом контуре. В течение часа агрегат перекачивает более 25 тысяч кубометров воды. Также ГЦН обеспечивает охлаждение активной зоны во всех режимах работы реакторной установки. В состав установки входит четыре ГЦН.
39
. Ну и для закрепления пройденного материала, смотрим на самую простую схему работы АЭС. Всё же просто, разве нет? В особо запущенных случаях перечитываем пост еще раз, хе-хе))
40
. Вот в целом как-то так. Но для тех, кому тема близка, подкину еще несколько карточек с людьми. Согласитесь, в репортаже их не так и много, а между тем, с 2006 года здесь потрудились многие тысячи специалистов различного профиля.
41
. Кто-то внизу...
42
. А кто-то вверху... Хоть вы их и не видите, но они есть.
43
. А это один из самых заслуженных строителей Нововоронежской АЭС – гусеничный самоходный кран DEMAG. Именно он поднимал и устанавливал эти многотонные элементы реакторного и машинного залов (грузоподъемность – 1250 тонн). Дядька-монтажник и грузовик для понимания масштаба, а во весь рост (115 метров) смотрите красавца на фото 03 и 04.
И в качестве заключения. С марта этого года, по неведомым мне причинам, действующую Нововоронежскую АЭС и строящуюся Нововоронежскую АЭС-2 объединили. То, что мы с вами посетили и то, что привыкли называть НВАЭС-2, теперь называется четвертой очередью НВАЭС, а строящиеся энергоблоки из первого и второго превратились, соответственно, в шестой и седьмой. Инфа 110%. Желающие могут сразу же отправиться переписывать статьи в википедии, а я благодарю сотрудников отдела по связям со строящимися энергоблоками НВАЭС и особенно Татьяну, без которой бы эта экскурсия, скорее всего, не состоялась. Так же мои благодарности за ликбез по устройству атомных станций начальнику смены Роману Владимировичу Гридневу, а так же Владимиру
Атомная электростанция (АЭС) - комплекс технических сооружений , предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.
В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции - ядерном реакторе.
Реактор смонтирован в стальном корпусе, рассчитанном на высокое давление - до 1,6 х 107 Па, или 160 атмосфер.
Основными частями ВВЭР-1000 являются:
1. Активная зона, где находится ядерное топливо, протекает цепная реакция деления ядер и выделяется энергия.
2. Отражатель нейтронов, окружающий активную зону.
3. Теплоноситель.
4. Система управления защиты (СУЗ).
5. Радиационная защита.
Теплота в реакторе выделяется за счет цепной реакции деления ядерного топлива под действием тепловых нейтронов. При этом образуются продукты деления ядер, среди которых есть и твердые вещества, и газы - ксенон, криптон. Продукты деления обладают очень высокой радиоактивностью, поэтому топливо (таблетки двуокиси урана) помещают в герметичные циркониевые трубки - ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Эти трубки объединяются по несколько штук рядом в единую тепловыделяющую сборку. Для управления и защиты ядерного реактора используются регулирующие стержни, которые можно перемещать по всей высоте активной зоны. Стержни изготавливаются из веществ, сильно поглощающих нейтроны - например, из бора или кадмия. При глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной, поскольку нейтроны сильно поглощаются и выводятся из зоны реакции. Перемещение стержней производится дистанционно с пульта управления. При небольшом перемещении стержней цепной процесс будет либо развиваться, либо затухать. Таким способом регулируется мощность реактора.
Схема станции - двухконтурная. Первый, радиоактивный, контур состоит из одного реактора ВВЭР 1000 и четырех циркуляционных петель охлаждения. Второй контур, нерадиоактивный, включает в себя парогенераторную и водопитательную установки и один турбоагрегат мощностью 1030 МВт. Теплоносителем первого контура является некипящая вода высокой чистоты под давлением в 16 МПа с добавлением раствора борной кислоты - сильного поглотителя нейтронов, что используется для регулирования мощности реактора.
1. Главными циркуляционными насосами вода прокачивается через активную зону реактора, где она нагревается до температуры 320 градусов за счет тепла, выделяемого при ядерной реакции.
2. Нагретый теплоноситель отдает свою теплоту воде второго контура (рабочему телу), испаряя ее в парогенераторе.
3. Охлажденный теплоноситель вновь поступает в реактор.
4. Парогенератор выдает насыщенный пар под давлением 6,4 МПа, который подается к паровой турбине.
5. Турбина приводит в движение ротор электрогенератора.
6. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и вновь подается в парогенератор конденсатным насосом. Для поддержания постоянного давления в контуре установлен паровой компенсатор объема.
7. Теплота конденсации пара отводится из конденсатора циркуляционной водой, которая подается питательным насосом из пруда охладителя.
8. И первый, и второй контур реактора герметичны. Это обеспечивает безопасность работы реактора для персонала и населения.
В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях).
Безопасность и экологичность работы реактора обеспечиваются жестким выполнением регламента (правил эксплуатации) и большим количеством контрольного оборудования. Все оно предназначено для продуманного и эффективного управления реактором.
Аварийная защита ядерного реактора - совокупность устройств, предназначенная для быстрого прекращения цепной ядерной реакции в активной зоне реактора.
Активная аварийная защита автоматически срабатывает при достижении одним из параметров ядерного реактора значения, которое может привести к аварии. В качестве таких параметров могут выступать: температура, давление и расход теплоносителя, уровень и скорость увеличения мощности.
Исполнительными элементами аварийной защиты являются, в большинстве случаев, стержни с веществом, хорошо поглощающим нейтроны (бором или кадмием). Иногда для остановки реактора жидкий поглотитель впрыскивают в контур теплоносителя.
Дополнительно к активной защите, многие современные проекты включают также элементы пассивной защиты . Например, современные варианты реакторов ВВЭР включают "Систему аварийного охлаждения активной зоны" (САОЗ) - специальные баки с борной кислотой, находящиеся над реактором. В случае максимальной проектной аварии (разрыва первого контура охлаждения реактора), содержимое этих баков самотеком оказываются внутри активной зоны реактора и цепная ядерная реакция гасится большим количеством борсодержащего вещества, хорошо поглощающего нейтроны.
Согласно "Правилам ядерной безопасности реакторных установок атомных станций", по крайней мере одна из предусмотренных систем остановки реактора должна выполнять функцию аварийной защиты (АЗ). Аварийная защита должна иметь не менее двух независимых групп рабочих органов. По сигналу АЗ рабочие органы АЗ должны приводиться в действие из любых рабочих или промежуточных положений.
Аппаратура АЗ должна состоять минимум из двух независимых комплектов.
Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы в диапазоне изменения плотности нейтронного потока от 7% до 120% номинального обеспечивалась защита:
1. По плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами;
2. По скорости нарастания плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами.
Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения технологических параметров, установленном в проекте реакторной установки (РУ), обеспечивалась аварийная защита не менее чем тремя независимыми каналами по каждому технологическому параметру, по которому необходимо осуществлять защиту.
Управляющие команды каждого комплекта для исполнительных механизмов АЗ должны передаваться минимум по двум каналам. При выводе из работы одного канала в одном из комплектов аппаратуры АЗ без вывода данного комплекта из работы для этого канала должен автоматически формироваться аварийный сигнал.
Срабатывание аварийной защиты должно происходить как минимум в следующих случаях:
1. При достижении уставки АЗ по плотности нейтронного потока.
2. При достижении уставки АЗ по скорости нарастания плотности нейтронного потока.
3. При исчезновении напряжения в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ и шинах электропитания СУЗ.
4. При отказе любых двух из трех каналов защиты по плотности нейтронного потока или по скорости нарастания нейтронного потока в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ.
5. При достижении уставок АЗ технологическими параметрами, по которым необходимо осуществлять защиту.
6. При инициировании срабатывания АЗ от ключа с блочного пункта управления (БПУ) или резервного пункта управления (РПУ).
Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников
