Атомные электростанции (аэс)

Атомная энергетика – область энергетики, основанная на использования реакции деления атомных ядер для выработки теплоты и производства электроэнергии. Это одна из самых молодых отраслей техники. Началом ее обычно считают 27 июня 1954 г., когда в г. Обнинске была запущена в эксплуатацию первая в мире атомная электростанция. До этого энергия атомного ядра использовалась в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева).

Привлекательность ядерной энергетики заключается в том, что при делении ядер урана 235U выделяется большое количество энергии. При полном делении 1 кг 235U выделяется 86-10 МДж (23-10 кВТ ч) энергии, а при сжигании 1 кг каменного угля выделяется только 8 кВТ ч энергии. Анализируя эти данные можно сделать вывод, что ядерное топливо эффективнее органического топлива в 3.000.000 раз.

Источником ядерной энергии могут быть либо тяжелые ядра, для которых возможны ядерные превращения, сопровождающиеся их делением на более мелкие ядра, либо легкие элементы, вступающие в реакции синтеза.

Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара. Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором. Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции. Природное ядерное горючее атомной электрической станции - уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной. Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, Тепло, выделяется в активной зоне реактора, теплоносителем, вбирается водой (теплоносителем 1-го контура), которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом. Нагретая вода из реактора поступав в теплообменник (парогенератор), где передаёт тепло, полученное в реакторе воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образованный пар поступает в турбину. Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Основными достоинствами АЭС являются:

• отсутствие вредных выбросов;

• выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше угольной электростанции аналогичной мощности;

• небольшой оббьем используемого топлива, возможность после его переработки использовать многократно;

• низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.

Недостатки атомных станций:

• облученное топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению;

• нежелателен режим работы с переменной мощностью для реактивов, работающих на тепловых нейтронах;

• при низкой вероятности инцидентов, последствия их крайне тяжелы;

• большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700-800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а так же в случае возможной ликвидации.