2.2 По типу производимой энергии

По типу производимой энергии атомные станции можно разделить на два вида: атомные электростанции и атомные теплоэлектроцентрали. Атомные электростанции предназначены для выработки электрической энергии. Атомные теплоэлектроцентрали вырабатывают, как и электрическую энергию, так и тепловую энергию. В атомных электростанциях выделяющаяся тепловая энергия нигде не используется. Атомные теплоэлектроцентрали же, обычно, расположены вблизи тех мест, где выделяющуюся тепловую энергию можно будет использовать в каких либо целях.

3 Особенности атомных электростанций

3.1 Принцип действия атомных электростанций

Атомные электростанции могут быть одноконтурными, двухконтурными и трёхконтурными. Чем больше контуров, тем труднее и разнообразнее принцип работы. В настоящее время широкое применение по сравнению с другими получили атомные электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе. Они получили аббревиатуру ВВЭР.

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе

На данной схеме представлен принцип работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе. Энергия, выделяемая в ядерном реакторе, передаётся теплоносителю первого контура - воде. Затем эта вода поступает в теплообменник – парогенератор, где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

В работе же самого реактора на данной схеме присутствует компенсатор давления и графитовые стержни. Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Графитовые стержни опускаются на определённую глубину, чтобы контролировать ядерные реакции. Графит является хорошим материалом для поглощения лишних нейтронов.

3.2 Ядерное топливо

Характерной особенностью ядерного топлива является тот факт, что оно не может быть израсходовано в реакторе полностью, как расходуется обычное химическое топливо. Химическое топливо, как правило, сжигается в топке до конца, и возможность протекания химическое реакции практически не зависит от количества, вступающего в реакцию. Ядерная же цепная реакция не может идти, если количество топлива в реакторе меньше определенного значения, называемого критической массой. Однако даже само наличие критической массы ядерного топлива не говорит о том, что реакция будет протекать. Выгорать может лишь та часть топлива, которая загружается в реактор сверх критической массы. Таким образом, ядерное топливо в количестве, равном критической массе, служит своеобразным катализатором процесса, обеспечивает возможность протекания реакции, не участвуя в ней. Естественно, что топливо в количестве, составляющем критическую массу, физически неотделимо в реакторе от выгорающего топлива. В тепловыделяющих элементах, загружаемых в реактор, с самого начала помещается топливо, как для создания критической массы, так и для выгорания.

Кроме обязательного существования критической массы есть еще одна характерная особенность использования ядерного топлива, связанная с физическими условиями, в которых оно находится в реакторе. Под действием интенсивного ядерного излучения, высокой температуры и, в особенности, в результате накопления продуктов деления происходит постепенное ухудшение физико-механических, а также ядерно-физических свойств смеси топлива и сырья. Топливо, образующее критическую массу, становится непригодным для дальнейшего использования. Его приходится периодически извлекать из реактора и заменять свежим. Извлеченное топливо для восстановления первоначальных свойств должно подвергаться регенерации. В общем случае – это трудоемкий, длительный и дорогой процесс.