Principiul de funcționare a centralelor nucleare și centralele care ard combustibili convenționali (cărbune, gaz, petrol, turbă) este același: căldura eliberată din cauza apei este transformată în abur, care este furnizat sub presiune turbinei și rotește. Turbina, la rândul său, transmite rotația la generatorul de curent electric, care transformă energia de rotație mecanică în energie electrică, adică generează un curent. În cazul centralelor termice transforma apa la abur se produce datorită arderii energiei cărbune, gaz, etc. în cazul CNE - .. Din energia fisiunea U-235 nucleu.
Pentru a transforma energia fisiunii nucleare în energia vaporilor de apă, se folosesc diferite tipuri de plante, numite reactoare de putere nucleară (instalații). Uraniul este utilizat în mod obișnuit sub formă de dioxid - U02.
Oxidul de uraniu în structura structurilor speciale este plasat într-un retarder - o substanță, în interacțiune cu care neutronii își pierd rapid energia (încetinirea). În acest scop, se utilizează apă sau grafit - în consecință, reactoarele se numesc apă sau grafit.
Pentru a transfera energia (de la un alt cuvânt - căldură) de la miez spre turbină, se utilizează un mediu de transfer de căldură - apă, un metal lichid (de exemplu sodiu) sau un gaz (de exemplu, aer sau heliu). Răcirea este spălată extern cu structuri etanșe încălzite, în interiorul căreia are loc o reacție de fisiune. Ca urmare, lichidul de răcire este încălzit și, trecând prin țevi speciale, transferă energia (sub forma căldurii proprii). Răcirea încălzită este utilizată pentru a crea abur, care este furnizat sub presiune înaltă la turbină.
Figura G.1. Schema schematică a centralei nucleare: 1 - reactor nuclear, 2 - pompă de circulație, 3 - schimbător de căldură, 4 - turbină, 5 - generator de curent electric
În cazul unui agent de răcire cu gaz, această etapă este absentă și un gaz direct încălzit este furnizat turbinei.
În rus puterea nucleară (sovietică) au proliferat două tipuri de reactoare: așa-numita mare putere reactorului canal (RBMK) și VVER (VVER). Pe exemplul RBCM vom lua în considerare principiul de funcționare al centralei nucleare în detaliu.
RBMK este o sursă de energie electrică cu o capacitate de 1000 MW, care reflectă înregistrarea RBMK-1000. Reactorul este plasat într-un arbore din beton armat pe o structură specială de susținere. În jurul acestuia, deasupra și dedesubt, există protecție biologică (protecție împotriva radiațiilor ionizante). miezul reactorului umple stiva de grafit (adică, o anumită manieră stivuite dimensiune blocuri de grafit 25x25x50 cm) de formă cilindrică. Găurile verticale sunt făcute de-a lungul întregii înălțimi (Fig. Au pus țevi din metal, numite canale (de aici numele de "canal"). Canalele sunt instalate fie cu structuri cu combustibil (element combustibil - element combustibil), fie cu tije pentru controlul reactorului. Primele se numesc canale de combustibil, acestea din urmă fiind numite canale de control și de protecție. Fiecare canal este auto-sigilat tijele reactorului konstruktsiey.Upravlenie transportate prin imersie în canalul neutroni absorbante (în acest scop, materiale cum ar fi cadmiu, bor, europiu). Cu cât o astfel de tijă intră mai adânc în zona activă, cu atât sunt absorbite mai multe neutroni, deci numărul de nuclee fisionabile scade, eliberarea de energie scade. Un set de mecanisme adecvate se numește un sistem de control și protecție (CPS).
La fiecare canal de combustibil, apa este alimentată de jos, care este alimentată în reactor printr-o pompă specială puternică - se numește pompa de circulație principală (MCP). Prin spălarea ansamblului de combustibil, apa devine efervescentă, iar la ieșirea canalului se formează un amestec de abur-apă. Intră în separatorul de tambur (BS), un aparat care separă (separă) aburul uscat de apă. Apa separată este trimisă de pompa de circulație înapoi în reactor, închizând astfel circuitul "reactor-tambur-separator-SSC-reactor". Se numește conturul circulației forțate multiple (MCCC). Există două astfel de circuite în RBMK.
Cantitatea de oxid de uraniu necesar pentru funcționarea RBMK este de aproximativ 200 de tone (folosind energia lor este aceeași cu arderea a aproximativ 5 milioane de tone de cărbune). Combustibilul "funcționează" în reactor timp de 3-5 ani.
Suportul de căldură se află într-o buclă închisă izolată din mediul extern, excluzând orice contaminare semnificativă a radiațiilor. Acest lucru este confirmat de studiile privind situația radiațiilor din jurul centralelor nucleare atât de către stațiile însele, cât și de către organismele de control, ecologiști, organizații internaționale
Apa de răcire vine din iazul de lângă stație. În același timp, apa care se ia este la o temperatură naturală, iar apa care revine în rezervor este cu aproximativ 10 ° C mai mare. Există reglementări stricte cu privire la temperatura de încălzire, care a înăsprit și mai mult, având în vedere ecosistemelor locale, dar așa-numitele „poluare termică“ a rezervorului este, probabil, impactul asupra mediului cel mai semnificativ al centralelor nucleare. Acest neajuns nu este principial și insurmontabil. Pentru a evita aceasta, împreună cu iazurile de răcire (sau în loc de acestea) se folosesc turnuri de răcire. Sunt structuri uriașe în formă de țevi conice cu diametru mare. Apa de răcire, după încălzirea în condensator, este alimentată în numeroase tuburi situate în interiorul turnului de răcire. Aceste tuburi au găuri mici prin care se scurge apa, formând un "duș gigant" în interiorul turnului de răcire. Apa de cădere este răcită de aerul atmosferic și este colectată sub turnul de răcire din bazin, de unde este luată pentru a răci condensatorul. Un nor alb se formează deasupra turnului de răcire ca rezultat al evaporării apei.
Emisiile radioactive nucleare cu 1-2 ordine de mărime mai mici decât valorile maxime admisibile (adică în condiții de siguranță), în mod acceptabil și concentrația radionuclizilor în zonele de localizare nucleară de milioane de ori mai puțin MPC și zece mii de ori mai mică decât nivelul de radioactivitate naturală.
Radionuclizii care intră în sistemul de operare în funcționarea centralelor nucleare sunt, în principiu, produse de fisiune. Cea mai mare parte dintre ele sunt gaze inerte radioactive (IRG), care au un mic de înjumătățire și, prin urmare, nu au un impact concret asupra mediului (se despart înainte de timp pentru a acționa). De asemenea, unele dintre produsele de fisiune constituie activarea produselor de emisii (radionuclizi formate din atomi stabile de neutroni). Semnificative din punct de vedere al expunerii la radiații sunt radionuclizi durată lungă de viață (DZhN, principalii radionuclizi doză - cesiu-137, stronțiu-90, crom-51, mangan-54, cobalt-60) și radioizotopi de iod (în principal, iod-131). În același timp, ponderea lor în emisiile de centrale nucleare este extrem de scăzută și se ridică la mii de procente.
Un argument important în favoarea energiei nucleare este compactitatea combustibilului. Estimările cilindrat sunt după cum urmează: 1 kg de lemn poate produce 1 kWh, de la 1 kg de cărbune - 3 kWh, 1 kg de ulei - 4 kWh, 1 kg de combustibil nuclear (uraniu îmbogățit) -300 000 kW- h.
Unitatea de energie nucleară cu o capacitate de 1 GW consumă anual aproximativ 30 de tone de uraniu îmbogățit cu puțin (adică, aproximativ o mașină pe an). Pentru a asigura un an de funcționare, aceeași capacitate a unei centrale electrice pe bază de cărbune necesită aproximativ 3 milioane de tone de cărbune (adică aproximativ cinci trenuri de cale ferată pe zi).
Emisiile de radionuclizi cu durată lungă de viață a centralelor de cărbune sau mazut au o medie de 20-50 (și potrivit unor estimări de 100) ori mai mari decât centralele nucleare de aceeași putere.
Cărbune idrugie combustibili fosili conțin potasiu 40, uraniu-238, toriu-232, activitatea specifică a fiecăreia dintre acestea fiind de la câteva sute la câteva Bq / kg (și, în consecință, astfel de termeni din seria lor radioactive ca radiu-226, radiu -228, plumb-210, polonium-210, radon-222 și alți radionuclizi). Izolați din biosfera din scoarța pământului, când sunt arși cărbuni, petrol și gaz, ei sunt eliberați și eliberați în atmosferă. Iar acest lucru este în principal cel mai periculos din punct de vedere al radiației interne a nuclidelor alfa-active. Și, deși radioactivitatea naturală a cărbunelui, de regulă, este relativ scăzută, cantitatea de combustibil ars pe unitatea de energie produsă este enormă.
Ca rezultat al dozei de radiații la populația care locuiesc în apropierea centralei electrice pe bază de cărbune (cu o rată de purificare a emisiilor de fum la nivelul de 98-99%), mai mult. decât doza de iradiere a populației din apropierea centralei nucleare este de 3-5 ori.
În plus față de emisiile în atmosferă, este necesar să se țină seama de faptul că se observă o creștere semnificativă a fondului de radiații în locurile unde se concentrează stațiile de cărbune, ceea ce poate duce la doze care depășesc nivelurile maxime admise. O parte din activitatea naturală a cărbunelui este concentrată în cenușă, care se acumulează în cantități imense în centralele electrice. În același timp, nivelurile de mai mult de 400 Bq / kg sunt notate în probele de cenușă din depozitul Kansk-Achinsk. Radioactivitatea cenușii zburătoare a cărbunelui Donbass depășește 1000 Bq / kg. Aceste deșeuri nu sunt izolate de mediul înconjurător. Producția de electricitate pe an GW prin arderea cărbunelui duce la eliberarea a sute de GBq de activitate în mediu (în principal alfa).
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că eliberările radioactive atât ale centralelor nucleare, cât și ale centralelor termice nu conduc la efecte semnificative asupra sănătății. Chiar și pentru centralele de cărbune, este un factor de mediu al treilea rând, care are o importanță semnificativ mai mică decât emisiile chimice și de aerosoli, deșeurile și așa mai departe.
Articole similare
-
Finalizarea tezei de doctorat și responsabilitatea supervizorului - stadopedia
-
Cerințe pentru proiectarea prezentării pentru protecția lucrării cursului - studopedia
Trimiteți-le prietenilor: