وصف محطة الطاقة النووية. محطة الطاقة النووية: مبدأ التشغيل والتصميم. تاريخ إنشاء محطات الطاقة النووية. مخطط تكنولوجي ثلاثي الدوائر لمحطة للطاقة النووية

الصفحة 1 من 3

يمكن أن تكون محطات الطاقة النووية (NPPs) عبارة عن محطات تكثيف وحرارة وطاقة مشتركة (CHPs)، بالإضافة إلى محطات إمداد الحرارة النووية (ACT) ومحطات إمداد الحرارة الصناعية النووية (ACPT). يتم إنشاء محطات الطاقة النووية وفقا لمبدأ الكتلة في كل من الأجزاء الحرارية والكهربائية.
يتم تصنيف المفاعلات النووية لمحطات الطاقة النووية وفقا لمعايير مختلفة. بناءً على مستوى طاقة النيوترونات، تنقسم المفاعلات إلى فئتين رئيسيتين: الحرارية (النيوترونات الحرارية) والسريعة (النيوترونات السريعة). حسب نوع الوسيط النيوتروني، تكون المفاعلات عبارة عن ماء، ماء ثقيل، جرافيت، وبحسب نوع سائل التبريد - ماء، ماء ثقيل، غاز، معدن سائل. يتم أيضًا تصنيف المفاعلات المبردة بالماء وفقًا لتصميمها: الوعاء والقناة.
من وجهة نظر تنظيم إصلاحات المعدات، فإن التصنيف حسب عدد الدوائر له أهمية قصوى بالنسبة لمحطات الطاقة النووية. يتم تحديد عدد الدوائر مع الأخذ في الاعتبار متطلبات ضمان التشغيل الآمن للوحدة في جميع حالات الطوارئ المحتملة. ترتبط الزيادة في عدد الدوائر بظهور خسائر إضافية في الدورة، وبالتالي انخفاض في كفاءة محطة الطاقة النووية.
في نظام أي محطة للطاقة النووية، يتم التمييز بين المبرد وسائل العمل. سائل العمل، أي. الوسط الذي يؤدي الشغل، ويحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية هو بخار الماء. الغرض من المبرد في محطة الطاقة النووية هو إزالة الحرارة المنبعثة من المفاعل. إذا لم يتم فصل دوائر المبرد وسائل العمل، تسمى محطة الطاقة النووية دائرة واحدة (الشكل 1).

رسم بياني 1. المخطط الحراري لمحطة الطاقة النووية:
أ - دائرة واحدة. ب - الدائرة المزدوجة. ج - ثلاث دوائر؛ 1 - مفاعل. 2 - التوربينات. 3- مولد توربيني. 4- وحدة التكثيف. 5- مضخة المكثفات. ب - نظام التدفئة المتجددة لمياه التغذية؛ 7 - مضخة التغذية. 8 - مولد البخار. 9 - مضخة دوران دائرة المفاعل. 10- مضخة الدورة الدموية المتوسطة

في دوائر الدائرة الواحدة، تعمل جميع المعدات في ظروف إشعاعية نشطة، مما يؤدي إلى تعقيد إصلاحها. تعمل محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات من النوع RBMK-1000 وRBMK-1500 وفقًا لمخطط الدائرة الواحدة.
إذا تم فصل دوائر المبرد وسائل العمل، فإن محطة الطاقة النووية تسمى الدائرة المزدوجة. وبناء على ذلك، تسمى دائرة المبرد الأولى، وتسمى دائرة سائل العمل الثانية. في مثل هذه المخططات، يتم تبريد المفاعل بواسطة سائل التبريد الذي يتم ضخه من خلاله، ويتم تبريد مولد البخار بواسطة مضخة التدوير الرئيسية. وتكون دائرة التبريد المتكونة بهذه الطريقة مشعة، ولكنها لا تشمل جميع معدات المحطة، بل جزء منها فقط. تشتمل الدائرة الثانية على معدات تعمل في غياب النشاط الإشعاعي - وهذا يبسط عملية إصلاح المعدات. في محطة الدائرة المزدوجة، يلزم وجود مولد بخار يفصل بين الدائرتين الأولى والثانية.
تعمل محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات من النوع VVER-440 وVVER-1000 وفقًا لنظام الدائرة المزدوجة. هناك مبردات تتفاعل بشكل مكثف مع البخار والماء. قد يؤدي ذلك إلى خطر إطلاق مواد مشعة في المباني المخدومة. مثل هذا المبرد هو، على سبيل المثال، الصوديوم السائل. ولذلك، يتم إنشاء دائرة إضافية (متوسطة) لتجنب تلامس الصوديوم المشع مع الماء أو بخار الماء، حتى في أوضاع الطوارئ. تسمى محطات الطاقة النووية هذه بمحطات الطاقة النووية ثلاثية الدوائر. تعمل محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات من النوع BN-350 وBN-600 وفقًا لمخطط ثلاثي الدورات، حاليًا، محطات الطاقة النووية مجهزة بشكل أساسي بوحدات طاقة بسعة 350 - 1500 ميجاوات مع مفاعلات VVER-440، VVER -1000، RBMK-1000، RBMK-1500، أنواع BN -350 وBN-600. وترد في الجدول الخصائص الرئيسية للمفاعلات. 1.

الجدول 1. الخصائص الرئيسية لمفاعلات محطات الطاقة النووية

محطات الطاقة النووية التي تم تركيب المفاعلات فيها: VVER-440 - Rivne، وما إلى ذلك؛ VVER-1000 - زابوروجي، بالاكوفو، نوفوفورونيج، كالينين، جنوب أوكرانيا، وما إلى ذلك؛ RBMK-1000 - لينينغراد، تشيرنوبيل، كورسك، سمولينسك، وما إلى ذلك؛ RBMK-1500 - إجنالينسكايا؛ BN-350 - شيفشينكوفسكايا؛ BN-600 - بيلويارسكايا.
مفاعل الطاقة المبرد بالماء (WWER) هو مفاعل من نوع الوعاء. الوسيط والمبرد - الماء تحت الضغط. سائل العمل في محطات الطاقة النووية ذات مفاعلات VVER هو بخار الماء.
مفاعل الماء المغلي عالي الطاقة (RBMK) هو مفاعل قناة يكون فيه الجرافيت هو الوسيط والماء وخليط البخار والماء هما المبرد.
في مفاعلات النيوترونات السريعة، يكون مبرد الدوائر الأولية والثانوية هو الصوديوم، وبالتالي يتم القضاء على إمكانية تلامس المعدن المشع مع الماء. في التين. ويبين الشكل 2 مخطط التدفق التخطيطي لمحطة الطاقة النووية مع VVER. يتم نقل الطاقة الحرارية من قلب المفاعل 5 إلى مولد البخار 1 عن طريق تدوير الماء تحت الضغط الناتج عن مضخة التدوير الرئيسية 2. يحتوي مفاعل VVER-1,000 على أربع دوائر دوران رئيسية (يتم عرض دائرة واحدة بشكل تقليدي في الشكل 2) والدائرة نفس العدد من مضخات التداول الرئيسية.


أرز. 2. رسم تخطيطي تكنولوجي مبسط لمحطة طاقة نووية بمفاعل الماء المضغوط:
1 - مولد البخار. 2 - مضخة الدوران الرئيسية (MCP)؛ 3 - معوض الحجم. 4 - المجمع الهيدروليكي لنظام التبريد في حالات الطوارئ. 5 - مفاعل. 6 - تركيب محطات خاصة لمعالجة المياه . 7 - مضخة للمكياج العادي وتنظيم البورون. 8 - مبادل حراري ومضخة تبريد لتبريد عناصر الوقود (عناصر الوقود) ؛ 9 - خزانات مخزون الطوارئ من محلول البورون لنظام ECCS بالتركيز الطبيعي والمتزايد؛ 10 - مبادل حراري لتبريد المفاعل. 11 - مضخات الرش. 12 - مضخات التبريد الطارئة ذات الضغط المنخفض والعالي. 13، 15 - مضخات تركيز البورون في حالات الطوارئ والعمل؛ 14 - خزان تركيز البورون. 16 - التوربينات البخارية. 17 - فاصل التسخين. 18 - وحدات تخفيف البخار عالية السرعة (HRUs)؛ 19 - مولد. 20 - مبرد الزيت. 21، 22 - مبرد الغاز ومضخته؛ 23 - مضخة مياه الخدمة؛ 24 - مضخة دوران التوربينات. 25 - مكثف. 26، 28 - مضخات المكثفات من المرحلتين الأولى والثانية؛ 27- تنقية المكثفات. 29 - سخان الضغط المنخفض. 30 - تغذية المضخة التوربينية. 31 - مضخة كهربائية لتغذية احتياطي الرمال. 32 - مضخة التبريد. 33 - مزيل الهواء. 34 - سخان الضغط العالي. 35 - خزان احتياطي مياه التغذية. 36 - مضخة تغذية الطوارئ. 37 - مضخات صرف سائل التبريد الدائرة الأولى

وللحفاظ على ضغط بخار معين فوق مستوى الماء في دائرة المفاعل، يتم تركيب معوض حجم البخار 3 مع التسخين الكهربائي، مما يضمن تبخر الماء في معوض الحجم.
يتم ضمان سلامة محطات الطاقة النووية من خلال أنظمة التشغيل العادية وأنظمة التوطين ونظام التبريد الأساسي لمفاعل الطوارئ (ECCS). يجب أن يضمن نظام التوطين و ECCS عدم انتشار النشاط الإشعاعي خارج الغرف المغلقة في محطة الطاقة النووية في جميع الظروف العادية والطارئة. يتم توفير تبريد مفاعل الطوارئ من خلال ثلاثة أنظمة مستقلة. ويتكون أحد هذه الأنظمة من خزانات محلول البورون للطوارئ 9، ومبادل حراري تبريد 10، ومضخة رش 11، ومضخات تبريد طوارئ منخفضة وعالية الضغط 12. وفي حالة انخفاض ضغط دائرة المفاعل وتسرب صغير، يتم تركيب المضخات 12 قيد التشغيل، مما يوفر محلول بورات للدائرة. في حالة وقوع حادث على أساس التصميم الأقصى (DMA) - تمزق دائرة التدوير الرئيسية وانخفاض الضغط في المفاعل، يتم توفير المياه من صهاريج التخزين التي يتم ضخها 4 إلى الحجم الموجود أعلى وأسفل القلب. وهذا من شأنه أن يمنع الماء من الغليان في المفاعل. وفي الوقت نفسه، يتم توفير الماء المشبع لأنظمة الرش ودائرة المفاعل. تعمل نفاثات الماء في نظام الرش على تكثيف البخار ومنع تراكم الضغط في العلبة المغلقة. يتم تبريد الماء المتدفق إلى الحفر في مبادلات حرارية 10 ثم يُعاد حقنه في الدائرة وفي أنظمة الرش حتى يتم تبريد المفاعل تمامًا.
أثناء التشغيل العادي، يتم تغذية الدائرة الأولية بواسطة المضخات 7 من جهاز نزع الهواء من الدائرة الأولية. وبمعدلات تدفق منخفضة، يتم توفير المياه المحتوية على البورون بواسطة المضخات 13 و15.
لتبريد المياه في حوض إعادة التحميل واحتجاز عناصر الوقود (عناصر الوقود)، يوجد مبادل حراري ومضخة 8. المضخات 37 ضرورية لضمان تداول سائل التبريد من خلال المبادل الحراري ومعالجة المياه الخاصة.
باستخدام نظام التحكم والحماية في المفاعل (RCS)، يتم تشغيل المفاعل وإيقافه، وتتم إزالة الطاقة وصيانتها تلقائيًا، ويتم تسوية مجالات إطلاق الطاقة في جميع أنحاء حجم القلب. يتم التحكم في المفاعل وحمايته عن طريق تحريك ماصات النيوترونات في قلب المفاعل باستخدام عناصر التحكم.
يشبه المخطط التكنولوجي للدائرة الثانية غير المشعة لمحطة الطاقة النووية من نواح كثيرة مخطط IES.
من الناحية الهيكلية، تتكون حجرة المفاعل مع مفاعل VVER-1000 من جزء مغلق - الغلاف وجزء غير مضغوط - الهيكل. توجد المعدات الرئيسية في الجزء المغلق: المفاعل، ومولد البخار، ومضخة التدوير الرئيسية، ومعوض الحجم، وخطوط أنابيب التدوير الرئيسية، وخزانات ECCS، وما إلى ذلك. لضمان الدرجة اللازمة من الأمان، والمعدات والاتصالات مع المبرد المشع عالي الضغط، والذي ، عندما يتم تخفيف ضغط الدائرة، تطلق شظايا الانشطار المشع إلى الخارج، محاطة بغلاف محكم الغلق. وتحتفظ القشرة بالنواتج المشعة الناتجة عن الحادث داخل الغرفة دون تفاقم تجاوز الحد المسموح به من الوضع الإشعاعي خارج قذيفة المفاعل.
يعتمد تخطيط وحدات الطاقة NPP مع مفاعلات VVER-1000 على مبدأ التخطيط المعياري، أي. تحتوي كل وحدة طاقة على كافة الأنظمة التي تضمن السلامة الإشعاعية والنووية لوحدة الطاقة، بالإضافة إلى إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ والتبريد وإزالة الحرارة المتبقية ومجموعة من تدابير ما بعد الطوارئ، بغض النظر عن وضع التشغيل لوحدات الطاقة المتبقية . يتم فصل أنظمة المحطة العامة اللازمة لضمان تشغيل وحدات الطاقة في أوضاع التشغيل العادية إلى هياكل منفصلة للطاقة النووية.
الجزء المختوم له شكل أسطواني ويتكون من مجلدين - علوي وسفلي متصلين عن طريق الهواء. الجزء العلوي مغطى بقبة كروية. يتم تركيب معدات مصنع المفاعل وأنظمة تنقية سائل التبريد الأساسي ومعدات النقل والمعدات التكنولوجية وأنظمة التهوية في الجزء العلوي من الغلاف.
الجزء الأسطواني السفلي من الغلاف متحد المحور مع الأسطوانة العلوية ويرتكز على اللوحة الأساسية لحجرة المفاعل. في هذا الجزء، يتم تركيب غرف التهوية لخطوط الأنابيب الخاصة بنظام تبريد مفاعل الطوارئ، ونظام تبريد عمود المفاعل، وما إلى ذلك.
الجزء المتسرب من حجرة المفاعل له شكل مربع في المخطط يغطي محيط الغلاف. يتم تركيب الأنظمة التكنولوجية في المبنى، والتي، وفقًا للغرض الوظيفي للعمليات التكنولوجية، يجب أن تكون موجودة في منطقة شديدة الأمان. حجرة المفاعل هي منطقة أمنية مشددة. في مباني حجرة المفاعل، قد يتعرض الموظفون للإشعاع الخارجي 0، 7، وتلوث الهواء بالغازات المشعة والهباء الجوي، وتلوث سطح هياكل ومعدات البناء بالنويدات المشعة أو المواد المشعة.
في محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات VVER-1000، تشمل مباني منطقة الوضع الحر ما يلي: غرفة التوربينات حيث تم تركيب توربينات K-1030-60/1500 أو K-1000-60/1500 والمولد التوربيني TVV-1000-4UZ، توريد 42 مركز تهوية ولوحات تحكم ومعدات أخرى، على سبيل المثال. المباني التي لا يشارك فيها الموظفون بشكل مباشر في العمل مع مصادر الإشعاع المؤين. في منطقة النظام الحرة، يتم القضاء فعليًا على تعرض الموظفين للإشعاعات المؤينة.
عند تقييم مستوى الإشعاع في مباني محطة الطاقة النووية، فإن العامل الرئيسي للتعرض للإشعاع هو تدفق الإشعاعات المؤينة التي تخترق الحماية البيولوجية، وخاصة تدفق إشعاع جاما. في جميع مناطق محطة الطاقة النووية، تضمن أنظمة التهوية تركيزات مقبولة من المواد المشعة في الهواء المستنشق.

واحدة من أكثر المشاكل العالمية للبشرية هي الطاقة. البنية التحتية المدنية والصناعة والجيش - كل هذا يتطلب كمية هائلة من الكهرباء، ويتم تخصيص الكثير من المعادن كل عام لتوليدها. والمشكلة هي أن هذه الموارد ليست لانهائية، والآن، في حين أن الوضع مستقر إلى حد ما، فإننا بحاجة إلى التفكير في المستقبل. تم تعليق آمال كبيرة على الكهرباء البديلة والنظيفة، ولكن كما تظهر الممارسة، فإن النتيجة النهائية بعيدة كل البعد عن المستوى المطلوب. تكاليف محطات الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ضخمة، ولكن كمية الطاقة ضئيلة. ولهذا السبب تعتبر محطات الطاقة النووية الآن الخيار الواعد لمزيد من التطوير.

تاريخ محطة الطاقة النووية

ظهرت الأفكار الأولى المتعلقة باستخدام الذرات لتوليد الكهرباء في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في حوالي الأربعينيات من القرن العشرين، أي قبل ما يقرب من 10 سنوات من إنشاء أسلحة الدمار الشامل الخاصة بهم على هذا الأساس. وفي عام 1948، تم تطوير مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية، وفي الوقت نفسه أصبح من الممكن لأول مرة في العالم تشغيل الأجهزة من الطاقة الذرية. في عام 1950، أكملت الولايات المتحدة بناء مفاعل نووي صغير، والذي يمكن اعتباره في ذلك الوقت محطة الطاقة الوحيدة من هذا النوع على هذا الكوكب. صحيح أنها كانت تجريبية وأنتجت 800 واط فقط من الطاقة. في الوقت نفسه، تم وضع أساس أول محطة طاقة نووية كاملة في العالم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، على الرغم من أنها بعد تشغيلها لا تزال لا تنتج الكهرباء على نطاق صناعي. تم استخدام هذا المفاعل أكثر لصقل التكنولوجيا.

منذ تلك اللحظة، بدأ البناء الضخم لمحطات الطاقة النووية في جميع أنحاء العالم. وبالإضافة إلى الزعيمين التقليديين في هذا "السباق"، الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي، ظهرت المفاعلات الأولى في:

• 1956 - بريطانيا العظمى.
• 1959 - فرنسا.
• 1961 - ألمانيا.
• 1962 - كندا.
• 1964 - السويد.
• 1966 - اليابان.

وكان عدد محطات الطاقة النووية التي يتم بناؤها يتزايد باستمرار، حتى وقوع كارثة تشيرنوبيل، وبعدها بدأ البناء يتجمد وبدأت العديد من الدول تدريجياً في التخلي عن الطاقة النووية. في الوقت الحالي، تظهر محطات توليد الطاقة الجديدة بشكل رئيسي في روسيا والصين. بعض الدول التي خططت سابقًا للتحول إلى نوع مختلف من الطاقة تعود تدريجيًا إلى البرنامج ومن الممكن حدوث طفرة أخرى في بناء محطات الطاقة النووية في المستقبل القريب. وهذه مرحلة إلزامية في التنمية البشرية، على الأقل حتى يتم إيجاد خيارات أخرى فعالة لإنتاج الطاقة.

مميزات الطاقة النووية

الميزة الرئيسية هي توليد كميات هائلة من الطاقة مع الحد الأدنى من استهلاك الوقود وتقريبا لا يوجد أي تلوث. يعتمد مبدأ تشغيل المفاعل النووي في محطة الطاقة النووية على محرك بخاري بسيط ويستخدم الماء كعنصر رئيسي (باستثناء الوقود نفسه)، وبالتالي، من وجهة نظر بيئية، فإن الضرر ضئيل. إن الخطر المحتمل لمحطات الطاقة من هذا النوع مبالغ فيه إلى حد كبير. لم يتم بعد تحديد أسباب كارثة تشيرنوبيل بشكل موثوق (المزيد حول هذا أدناه)، علاوة على ذلك، فإن جميع المعلومات التي تم جمعها كجزء من التحقيق مكنت من تحديث المحطات الحالية، والقضاء حتى على الخيارات غير المتوقعة لانبعاثات الإشعاع. ويقول علماء البيئة في بعض الأحيان أن مثل هذه المحطات هي مصدر قوي للتلوث الحراري، ولكن هذا ليس صحيحا تماما. في الواقع، يدخل الماء الساخن من الدائرة الثانوية إلى الخزانات، ولكن في أغلب الأحيان يتم استخدام إصداراتها الاصطناعية، التي تم إنشاؤها خصيصًا لهذا الغرض، وفي حالات أخرى، لا يمكن مقارنة حصة هذه الزيادة في درجة الحرارة بالتلوث من مصادر الطاقة الأخرى.

مشكلة الوقود

ليس أقلها الدور الذي يلعبه الوقود - اليورانيوم 235 في شعبية محطات الطاقة النووية. إنه مطلوب أقل بكثير من أي نوع آخر مع إطلاق كميات كبيرة من الطاقة في وقت واحد. يتضمن مبدأ تشغيل مفاعل محطة الطاقة النووية استخدام هذا الوقود في شكل "أقراص" خاصة موضوعة في قضبان. في الواقع، الصعوبة الوحيدة في هذه الحالة هي خلق مثل هذا الشكل. ومع ذلك، بدأت تظهر مؤخرًا معلومات تفيد بأن الاحتياطيات العالمية الحالية لن تصمد طويلًا أيضًا. ولكن تم توفير هذا بالفعل. وأحدث المفاعلات ثلاثية الدوائر تعمل باليورانيوم 238 الموجود بكثرة، وستختفي مشكلة نقص الوقود لفترة طويلة.

مبدأ تشغيل محطة الطاقة النووية ذات الدائرة المزدوجة

كما ذكر أعلاه، فهو يعتمد على محرك بخاري تقليدي. باختصار، مبدأ تشغيل محطة الطاقة النووية هو تسخين المياه من الدائرة الأولية، والتي بدورها تقوم بتسخين المياه من الدائرة الثانوية إلى حالة البخار. يتدفق إلى التوربين، ويدور الشفرات، مما يتسبب في إنتاج المولد للكهرباء. يدخل البخار "النفايات" إلى المكثف ويتحول مرة أخرى إلى ماء. وهذا يخلق دورة مغلقة تقريبا. من الناحية النظرية، كل هذا يمكن أن يعمل بشكل أكثر بساطة، وذلك باستخدام دائرة واحدة فقط، ولكن هذا غير آمن حقا، لأن المياه الموجودة فيه، من الناحية النظرية، يمكن أن تكون عرضة للتلوث، وهو مستبعد عند استخدام معيار النظام لمعظم محطات الطاقة النووية مع دورتين مائيتين معزولتين عن بعضهما البعض.

مبدأ تشغيل محطة الطاقة النووية ثلاثية الدوائر

هذه محطات طاقة أكثر حداثة تعمل باليورانيوم 238. تمثل احتياطياتها أكثر من 99٪ من جميع العناصر المشعة في العالم (وبالتالي الآفاق الهائلة للاستخدام). يتكون مبدأ التشغيل والتصميم لهذا النوع من محطات الطاقة النووية من وجود ما يصل إلى ثلاث دوائر والاستخدام النشط للصوديوم السائل. بشكل عام، يبقى كل شيء على حاله تقريبًا، ولكن مع إضافات طفيفة. في الدائرة الأولية، التي يتم تسخينها مباشرة من المفاعل، يدور هذا الصوديوم السائل عند درجة حرارة عالية. يتم تسخين الدائرة الثانية من الدائرة الأولى ويستخدم أيضًا نفس السائل، ولكن ليس ساخنًا جدًا. وعندها فقط، في الدائرة الثالثة، يتم استخدام الماء، الذي يتم تسخينه من الثانية إلى حالة البخار ويدور التوربين. تبين أن النظام أكثر تعقيدا من الناحية التكنولوجية، ولكن مثل هذه المحطة للطاقة النووية تحتاج إلى البناء مرة واحدة فقط، وبعد ذلك يبقى فقط الاستمتاع بثمار العمل.

تشيرنوبيل

ويعتقد أن مبدأ تشغيل محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية هو السبب الرئيسي للكارثة. رسميًا، هناك روايتان لما حدث. وفقا لأحدهم، نشأت المشكلة بسبب التصرفات غير السليمة لمشغلي المفاعل. أما الثاني فيعود إلى التصميم غير الناجح لمحطة توليد الكهرباء. ومع ذلك، تم استخدام مبدأ تشغيل محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية أيضًا في محطات أخرى من هذا النوع، والتي تعمل بشكل صحيح حتى يومنا هذا. ويعتقد أن سلسلة من الحوادث قد حدثت، وهو أمر يكاد يكون من المستحيل تكراره. يتضمن ذلك حدوث زلزال صغير في المنطقة، وإجراء تجربة على المفاعل، ومشاكل بسيطة في التصميم نفسه، وما إلى ذلك. كل هذا تسبب في الانفجار. ومع ذلك، فإن السبب الذي أدى إلى زيادة حادة في قوة المفاعل، في حين أنه لم يكن من المفترض أن يكون الأمر كذلك، لا يزال مجهولاً. حتى أنه كان هناك رأي حول التخريب المحتمل، ولكن لم يتم إثبات أي شيء حتى يومنا هذا.

فوكوشيما

وهذا مثال آخر على كارثة عالمية تتعلق بمحطة للطاقة النووية. وفي هذه الحالة أيضًا، كان السبب هو سلسلة من الحوادث. كانت المحطة محمية بشكل موثوق من الزلازل وأمواج تسونامي، والتي ليست غير شائعة على الساحل الياباني. قليلون هم الذين كانوا يتصورون أن هذين الحدثين سيحدثان في وقت واحد. يتضمن مبدأ تشغيل مولد فوكوشيما للطاقة النووية استخدام مصادر الطاقة الخارجية للحفاظ على تشغيل مجمع السلامة بأكمله. وهذا إجراء معقول، لأنه سيكون من الصعب الحصول على الطاقة من المحطة نفسها أثناء وقوع حادث. وبسبب الزلزال والتسونامي، تعطلت جميع هذه المصادر، مما أدى إلى ذوبان المفاعلات والتسبب في الكارثة. وتجري الجهود الآن لإصلاح الأضرار. ووفقا للخبراء، فإن هذا سيستغرق 40 عاما أخرى.

على الرغم من كل كفاءتها، لا تزال الطاقة النووية باهظة الثمن، لأن مبادئ تشغيل مولد البخار في محطة الطاقة النووية ومكوناته الأخرى تنطوي على تكاليف بناء ضخمة يجب استردادها. في الوقت الحالي، لا تزال الكهرباء المولدة من الفحم والنفط أرخص، لكن هذه الموارد سوف تنفد في العقود المقبلة، وفي غضون السنوات القليلة المقبلة، ستكون الطاقة النووية أرخص من أي شيء آخر. في الوقت الحالي، تكلف الكهرباء الصديقة للبيئة من مصادر الطاقة البديلة (محطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية) حوالي 20 مرة.

ويعتقد أن مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية لا يسمح ببناء مثل هذه المحطات بسرعة. هذا غير صحيح. يستغرق بناء منشأة متوسطة من هذا النوع حوالي 5 سنوات.

المحطات محمية بشكل كامل ليس فقط من الانبعاثات الإشعاعية المحتملة، ولكن أيضًا من معظم العوامل الخارجية. على سبيل المثال، لو اختار الإرهابيون أي محطة للطاقة النووية بدلاً من البرجين التوأمين، لكانوا قادرين على إحداث ضرر بسيط فقط للبنية التحتية المحيطة، الأمر الذي لن يؤثر على تشغيل المفاعل بأي شكل من الأشكال.

نتائج

لا يختلف مبدأ تشغيل محطات الطاقة النووية عمليا عن مبادئ تشغيل معظم محطات الطاقة التقليدية الأخرى. يتم استخدام الطاقة البخارية في كل مكان. تستخدم محطات الطاقة الكهرومائية ضغط المياه المتدفقة، وحتى تلك النماذج التي تعمل بالطاقة الشمسية تستخدم أيضًا سائلًا يتم تسخينه حتى الغليان ويقوم بتدوير التوربينات. الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة هو مزارع الرياح، حيث تدور ريشها بسبب حركة الكتل الهوائية.

محطة الطاقة النووية وهيكلها:

محطة الطاقة النووية (NPP)هي منشأة نووية هدفها توليد الطاقة الكهربائية.

– آلة لأداء الأحمال الزائدة وقود(آلة إعادة التحميل).

يتم التحكم في تشغيل هذه المعدات من قبل الأفراد - المشغلين الذين يستخدمون لوحة تحكم الكتلة لهذه الأغراض.

العنصر الرئيسي للمفاعل هو المنطقة الموجودة في العمود الخرساني. ويتضمن أيضًا نظامًا يوفر وظائف التحكم والحماية؛ بمساعدتها يمكنك تحديد الوضع الذي يجب أن يحدث فيه التفاعل المتسلسل الانشطاري. يوفر النظام أيضًا الحماية في حالات الطوارئ، مما يسمح لك بإيقاف رد الفعل بسرعة في حالة حدوث حالة طارئة.

في المبنى الثاني الطاقة النوويةتوجد قاعة للتوربينات توجد بها التوربينات ومولدات البخار. بالإضافة إلى ذلك، يوجد مبنى يتم فيه إعادة تحميل الوقود النووي وتخزين الوقود النووي المستهلك في حمامات مصممة خصيصًا.

في الإقليم محطة الطاقة النوويةتقع المكثفاتبالإضافة إلى أبراج التبريد وبركة التبريد وبركة الرش، وهي مكونات لنظام التبريد المعاد تدويره. أبراج التبريد هي أبراج مصنوعة من الخرسانة وتكون على شكل مخروطي مقطوع؛ يمكن أن يكون الخزان الطبيعي أو الاصطناعي بمثابة بركة. الطاقة النوويةمجهزة بخطوط كهرباء الجهد العالي الممتدة خارج حدود أراضيها.

بناء الأول في العالم محطة الطاقة النوويةبدأ في عام 1950 في روسيا واكتمل بعد أربع سنوات. تم اختيار منطقة قريبة من القرية للمشروع. أوبنينسكي (منطقة كالوغا).

ومع ذلك، تم توليد الكهرباء لأول مرة في الولايات المتحدة في عام 1951؛ وتم تسجيل أول حالة ناجحة للحصول عليه في ولاية أيداهو.

في مجال الإنتاج كهرباءوتأتي الولايات المتحدة في المقدمة، حيث يتم توليد أكثر من 788 مليار كيلووات/ساعة سنويًا. وتشمل قائمة القادة من حيث حجم الإنتاج أيضًا فرنسا واليابان وألمانيا وروسيا.

مبدأ تشغيل محطة الطاقة النووية:

يتم إنتاج الطاقة باستخدام مفاعل، حيث تحدث عملية الانشطار النووي. في هذه الحالة، تتفكك النواة الثقيلة إلى شظيتين، والتي تكون في حالة متحمسة للغاية، تنبعث منها النيوترونات (وجزيئات أخرى). وتسبب النيوترونات بدورها عمليات انشطار جديدة، مما يؤدي إلى انبعاث المزيد من النيوترونات. وتسمى عملية التحلل المستمر هذه بالتفاعل النووي المتسلسل، ومن سماته المميزة إطلاق كميات كبيرة من الطاقة. إنتاج هذه الطاقة هو الهدف من العمل محطة الطاقة النووية(NPP).

تتضمن عملية الإنتاج المراحل التالية:

1. 1. تحويل الطاقة النووية إلى طاقة حرارية.
2. 2. تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية.
3. 3. تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

في المرحلة الأولى في مفاعلجارٍ تحميل النواة وقود(اليورانيوم-235) لبدء تفاعل متسلسل متحكم فيه. ويطلق الوقود نيوترونات حرارية أو بطيئة، مما يؤدي إلى إطلاق كميات كبيرة من الحرارة. لإزالة الحرارة من قلب المفاعل، يتم استخدام المبرد، الذي يتم تمريره عبر كامل حجم القلب. يمكن أن يكون في شكل سائل أو غازي. تعمل الطاقة الحرارية المولدة أيضًا على توليد البخار في مولد البخار (المبادل الحراري).

في المرحلة الثانية، يتم توفير البخار للمولد التوربيني. هنا يتم تحويل الطاقة الحرارية للبخار إلى طاقة ميكانيكية - الطاقة الدورانية للتوربين.

في المرحلة الثالثة، بمساعدة المولد، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران التوربين إلى طاقة كهربائية، والتي يتم إرسالها بعد ذلك إلى المستهلكين.

تصنيف محطات الطاقة النووية:

محطات الطاقة النوويةمصنفة حسب نوع المفاعلات العاملة فيها. هناك نوعان رئيسيان من محطات الطاقة النووية:

– مع المفاعلات التي تستخدم النيوترونات الحرارية (مفاعل الماء-الماء النووي، مفاعل الماء المغلي-الماء، مفاعل الماء الثقيل النووي، غاز الجرافيت) النوويةمفاعل، مفاعل نووي جرافيت-ماء ومفاعلات نيوترونية حرارية أخرى)؛

– مع المفاعلات التي تستخدم النيوترونات السريعة (مفاعلات النيوترونات السريعة).

وفقا لنوع الطاقة المولدة، يتم التمييز بين نوعين الذري محطات توليد الطاقة :

– الطاقة النوويةلإنتاج الكهرباء.

– ATPP – محطات الطاقة والحرارة النووية المجمعة، والغرض منها ليس فقط توليد الطاقة الكهربائية، ولكن أيضًا الطاقة الحرارية.

مفاعلات الدائرة الواحدة والمزدوجة والثلاثية لمحطة الطاقة النووية:

مفاعل محطة الطاقة النوويةيمكن أن تكون دائرة واحدة أو اثنتين أو ثلاث دوائر، وهو ما ينعكس في مخطط تشغيل سائل التبريد - يمكن أن يكون لها، على التوالي، دائرة واحدة أو اثنتين أو ثلاث دوائر. في بلدنا، الأكثر شيوعًا هي المحطات المجهزة بمفاعلات طاقة الماء المضغوط ذات الدائرة المزدوجة (VVER). وفقًا لـ Rosstat، يوجد اليوم 4 شركات تعمل في روسيا الطاقة النوويةمع مفاعلات ذات دائرة واحدة، و5 مع مفاعلات ذات دائرتين وواحد بمفاعل ذو 3 دوائر.

محطات الطاقة النووية ذات المفاعل أحادي الحلقة:

محطات الطاقة النوويةهذا النوع - بمفاعل أحادي الدائرة ومجهز بمفاعلات من النوع RBMK-1000. يضم المبنى مفاعلًا وتوربينين تكثيف ومولدين. تسمح درجات حرارة التشغيل المرتفعة للمفاعل بأداء وظيفة مولد البخار في نفس الوقت، مما يجعل من الممكن استخدام دائرة أحادية الدائرة. ميزة هذا الأخير هي مبدأ تشغيل بسيط نسبيًا، ومع ذلك، نظرًا لميزاته، من الصعب جدًا توفير الحماية ضد إشعاع. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند استخدام هذا المخطط، تتعرض جميع عناصر الوحدة للإشعاع المشع.

محطات الطاقة النووية ذات المفاعل المزدوج الدائرة:

يتم استخدام دائرة الدائرة المزدوجة الطاقة النوويةبمفاعلات تنتمي إلى النوع VVER. مبدأ تشغيل هذه المحطات هو كما يلي: يتم توفير سائل التبريد وهو الماء إلى قلب المفاعل تحت الضغط. يتم تسخينه، وبعد ذلك يدخل إلى المبادل الحراري (مولد البخار)، حيث يقوم بتسخين مياه الدائرة الثانوية حتى الغليان. ينبعث الإشعاع فقط من الدائرة الأولى، والثانية ليس لها خصائص مشعة. يشتمل هيكل الوحدة على مولد، بالإضافة إلى واحد أو اثنين من توربينات التكثيف (في الحالة الأولى، الطاقة توربيناتهو 1000 ميجاوات، في الثانية - 2 × 500 ميجاوات).

التطور المتقدم في مجال المفاعلات ذات الدائرة المزدوجة هو نموذج VVER-1200 الذي اقترحته شركة Rosenergoatom. تم تطويره على أساس تعديلات مفاعل VVER-1000، والتي تم تصنيعها بناء على طلبيات من الخارج في التسعينيات. وفي السنوات الأولى من الألفية الحالية. يعمل النموذج الجديد على تحسين جميع معايير سابقه ويوفر أنظمة أمان إضافية لتقليل خطر تسرب الإشعاع الإشعاعي من الحجرة المغلقة للمفاعل. يتمتع التطوير الجديد بعدد من المزايا - قوته أعلى بنسبة 20% من الطراز السابق، وتصل القدرة الاستيعابية إلى 90%، ويمكنه العمل لمدة عام ونصف دون تحميل زائد وقود(الفترات المعتادة هي سنة واحدة)، ومدة تشغيلها هي 60 سنة.

محطات الطاقة النووية ذات مفاعل ثلاثي الدوائر:

يتم استخدام الدائرة ثلاثية الدوائر محطات الطاقة النوويةمع مفاعلات من نوع BN (الصوديوم السريع). يعتمد تشغيل هذه المفاعلات على النيوترونات السريعة، ويستخدم الصوديوم السائل المشع كمبرد. ولتجنب تلامسه مع الماء، يوفر تصميم المفاعل دائرة إضافية تستخدم الصوديوم بدون خصائص إشعاعية؛ وهذا يوفر نوع دائرة ثلاثي الحلقات.

قدم المفاعل الحديث ثلاثي الدوائر BN-800، الذي تم تطويره في الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي، لروسيا مكانة رائدة في مجال إنتاج المفاعلات السريعة. السمة الرئيسية لها هي الحماية من التأثيرات القادمة من الداخل أو الخارج. يقلل هذا النموذج من خطر وقوع حادث يذوب فيه قلب الوقود وينطلق البلوتونيوم أثناء إعادة معالجة الوقود النووي المشعع.

يمكن للمفاعل المعني استخدام أنواع مختلفة من الوقود - التقليدي مع أكسيد اليورانيوم أو وقود MOX المعتمد على اليورانيوم و

محطة للطاقة النووية (القدرة النووية)

محطة توليد الكهرباء التي يتم فيها تحويل الطاقة الذرية (النووية) إلى طاقة كهربائية. مولد الطاقة في محطة الطاقة النووية هو مفاعل نووي (انظر المفاعل النووي). يتم بعد ذلك تحويل الحرارة المنبعثة في المفاعل نتيجة التفاعل المتسلسل لانشطار نواة بعض العناصر الثقيلة إلى كهرباء بنفس الطريقة كما في محطات الطاقة الحرارية التقليدية (انظر محطة الطاقة الحرارية) (TPP). على عكس محطات الطاقة الحرارية التي تعمل بالوقود الأحفوري، تعمل محطات الطاقة النووية بالوقود النووي (انظر الوقود النووي) (أساسًا 233 يو، 235 يو. 239 بو). عند القسمة 1 زتم إطلاق نظائر اليورانيوم أو البلوتونيوم 22500 كيلوواط ح،وهو ما يعادل الطاقة الموجودة في 2800 كلغالوقود القياسي. لقد ثبت أن موارد الطاقة في العالم من الوقود النووي (اليورانيوم والبلوتونيوم وما إلى ذلك) تتجاوز بشكل كبير موارد الطاقة من الاحتياطيات الطبيعية من الوقود العضوي (النفط والفحم والغاز الطبيعي وما إلى ذلك). وهذا يفتح آفاقا واسعة لتلبية الطلب المتزايد بسرعة على الوقود. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري مراعاة الحجم المتزايد باستمرار لاستهلاك الفحم والنفط للأغراض التكنولوجية في الصناعة الكيميائية العالمية، والتي أصبحت منافسا خطيرا لمحطات الطاقة الحرارية. على الرغم من اكتشاف رواسب جديدة للوقود العضوي وتحسين طرق إنتاجه، إلا أن هناك اتجاها في العالم نحو زيادة تكلفته. وهذا يخلق أصعب الظروف بالنسبة للبلدان ذات الاحتياطيات المحدودة من الوقود الأحفوري. هناك حاجة واضحة للتطور السريع للطاقة النووية، التي تحتل بالفعل مكانة بارزة في ميزان الطاقة لعدد من الدول الصناعية حول العالم.

أول محطة للطاقة النووية في العالم للأغراض الصناعية التجريبية ( أرز. 1 ) القوة 5 ميغاواطتم إطلاقه في الاتحاد السوفييتي في 27 يونيو 1954 في أوبنينسك. قبل ذلك، كانت طاقة النواة الذرية تستخدم في المقام الأول للأغراض العسكرية. كان إطلاق أول محطة للطاقة النووية بمثابة افتتاح اتجاه جديد في مجال الطاقة، والذي حظي بالاعتراف في المؤتمر العلمي والتقني الدولي الأول للاستخدام السلمي للطاقة الذرية (أغسطس 1955، جنيف).

في عام 1958، تم إنشاء المرحلة الأولى من محطة الطاقة النووية السيبيرية بسعة 100 حصان. ميغاواط(السعة التصميمية الإجمالية 600 ميغاواط). في نفس العام، بدأ بناء محطة الطاقة النووية الصناعية بيلويارسك، وفي 26 أبريل 1964، مولد المرحلة الأولى (وحدة بسعة 100 ميغاواط) يتم توفير التيار لنظام الطاقة سفيردلوفسك، الوحدة الثانية بسعة 200 ميغاواطتم تشغيله في أكتوبر 1967. ومن السمات المميزة لمحطة Beloyarsk NPP ارتفاع درجة حرارة البخار (حتى يتم الحصول على المعلمات المطلوبة) مباشرة في المفاعل النووي، مما جعل من الممكن استخدام التوربينات الحديثة التقليدية عليه دون أي تعديلات تقريبًا.

في سبتمبر 1964، تم إنشاء الوحدة الأولى من محطة نوفوفورونيج للطاقة النووية بسعة 210 ميغاواطالتكلفة 1 كيلووات ساعةانخفضت الكهرباء (أهم مؤشر اقتصادي لتشغيل أي محطة للطاقة) في محطة الطاقة النووية هذه بشكل منهجي: بلغت 1.24 كوبيل. في عام 1965، 1.22 كوبيل. في عام 1966، 1.18 كوبيل. في عام 1967، 0.94 كوبيل. في عام 1968. تم بناء الوحدة الأولى من محطة نوفوفورونيج للطاقة النووية ليس فقط للاستخدام الصناعي، ولكن أيضًا كمنشأة تجريبية لإظهار قدرات ومزايا الطاقة النووية، وموثوقية محطات الطاقة النووية وسلامتها. في نوفمبر 1965، في مدينة مليكيس، منطقة أوليانوفسك، تم تشغيل محطة للطاقة النووية مزودة بمفاعل مبرد بالماء (انظر مفاعل مبرد بالماء) نوع "الغليان" بسعة 50 ميغاواط،يتم تجميع المفاعل وفق تصميم الدائرة الواحدة، مما يسهل تصميم المحطة. في ديسمبر 1969، تم إطلاق الوحدة الثانية من محطة نوفوفورونيج للطاقة النووية (350 ميغاواط).

في الخارج أول محطة للطاقة النووية للأغراض الصناعية بقدرة 46 ميغاواطتم تشغيلها في عام 1956 في كالدر هول (إنجلترا)، وبعد مرور عام، تم إنشاء محطة للطاقة النووية بسعة 60 ميغاواطفي شيبينغبورت (الولايات المتحدة الأمريكية).

يظهر في الرسم التخطيطي لمحطة طاقة نووية بها مفاعل نووي مبرد بالماء أرز. 2 . يتم سحب الحرارة المنطلقة في قلب المفاعل 1 (انظر قلب المفاعل 1) عن طريق الماء (سائل التبريد (انظر سائل التبريد)) الخاص بالدائرة الأولى، والذي يتم ضخه عبر المفاعل بواسطة مضخة دورانية 2. يدخل الماء الساخن من المفاعل إلى المبادل الحراري (مولد البخار) 3, حيث تقوم بنقل الحرارة المتحصل عليها في المفاعل إلى ماء الدائرة الثانية. يتبخر ماء الدائرة الثانية في مولد البخار، ويدخل البخار الناتج إلى التوربين 4.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام 4 أنواع من مفاعلات النيوترونات الحرارية في محطات الطاقة النووية: 1) مفاعلات الماء والماء مع الماء العادي كمهدئ ومبرد؛ 2) ماء الجرافيت مع مبرد الماء ووسيط الجرافيت؛ 3) الماء الثقيل مع الماء المبرد والماء الثقيل كمهدئ؛ 4) غاز الجرافيت مع مبرد الغاز ووسيط الجرافيت.

يتم تحديد اختيار نوع المفاعل المستخدم في الغالب من خلال الخبرة المتراكمة في بناء المفاعل، فضلاً عن توفر المعدات الصناعية اللازمة، واحتياطيات المواد الخام، وما إلى ذلك. في الاتحاد السوفييتي، يتم استخدام مفاعلات الماء الجرافيت والمبرد بالماء بشكل أساسي يتم بناؤها. وفي محطات الطاقة النووية الأمريكية، تعتبر مفاعلات الماء المضغوط هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. وتستخدم مفاعلات غاز الجرافيت في إنجلترا. تهيمن محطات الطاقة النووية التي تحتوي على مفاعلات الماء الثقيل على صناعة الطاقة النووية في كندا.

اعتمادًا على النوع والحالة الإجمالية لسائل التبريد، يتم إنشاء دورة أو أخرى من الدورات الديناميكية الحرارية لمحطة الطاقة النووية. يتم تحديد اختيار الحد الأعلى لدرجة الحرارة للدورة الديناميكية الحرارية من خلال الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها لقذائف عناصر الوقود التي تحتوي على الوقود النووي، ودرجة الحرارة المسموح بها للوقود النووي نفسه، وكذلك خصائص المبرد المعتمد لنوع معين من المفاعل. في محطات الطاقة النووية، التي يتم تبريد المفاعل الحراري فيها بالماء، عادة ما تستخدم دورات البخار ذات درجة الحرارة المنخفضة. تسمح المفاعلات المبردة بالغاز باستخدام دورات بخار أكثر اقتصادا نسبيا مع زيادة الضغط الأولي ودرجة الحرارة. الدائرة الحرارية لمحطة الطاقة النووية في هاتين الحالتين هي دائرتان: يدور المبرد في الدائرة الأولى، وتدور دائرة البخار والماء في الدائرة الثانية. مع المفاعلات التي تحتوي على الماء المغلي أو مبرد الغاز ذو درجة الحرارة العالية، من الممكن إنشاء محطة طاقة نووية حرارية ذات دائرة واحدة. في مفاعلات الماء المغلي، يغلي الماء في القلب، ويتم فصل خليط البخار والماء الناتج، ويتم إرسال البخار المشبع إما مباشرة إلى التوربين، أو يتم إعادته أولاً إلى القلب لارتفاع درجة حرارته ( أرز. 3 ). في مفاعلات غاز الجرافيت ذات درجة الحرارة العالية، من الممكن استخدام دورة توربينات الغاز التقليدية. يعمل المفاعل في هذه الحالة كغرفة احتراق.

أثناء تشغيل المفاعل، يتناقص تركيز النظائر الانشطارية في الوقود النووي تدريجيًا، أي تحترق قضبان الوقود. لذلك، مع مرور الوقت يتم استبدالها بأخرى جديدة. تتم إعادة تحميل الوقود النووي باستخدام آليات وأجهزة يتم التحكم فيها عن بعد. يتم نقل قضبان الوقود المستهلك إلى مجمع الوقود المستهلك ثم يتم إرسالها لإعادة التدوير.

يشتمل المفاعل وأنظمة خدمته على: المفاعل نفسه المزود بحماية بيولوجية (انظر الحماية البيولوجية)، ومبادل حراري، ومضخات أو وحدات نفخ الغاز التي تعمل على تدوير المبرد؛ خطوط الأنابيب والتجهيزات لدائرة الدورة الدموية. أجهزة لإعادة تحميل الوقود النووي. أنظمة خاصة التهوية والتبريد في حالات الطوارئ وما إلى ذلك.

اعتمادًا على التصميم، تتمتع المفاعلات بسمات مميزة: في مفاعلات الوعاء (انظر مفاعل الضغط)، توجد قضبان الوقود والمهدئ داخل الوعاء، الذي يحمل الضغط الكامل لسائل التبريد؛ في مفاعلات القناة (انظر مفاعل القناة)، يتم تثبيت قضبان الوقود، المبردة بواسطة سائل التبريد، في أنابيب قناة خاصة تخترق الوسيط، ومحاطة بغلاف رقيق الجدران. تُستخدم مثل هذه المفاعلات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (محطات الطاقة النووية في سيبيريا وبيلويارسك وما إلى ذلك).

ولحماية العاملين في محطة الطاقة النووية من التعرض للإشعاع، تم إحاطة المفاعل بدرع بيولوجي، المواد الرئيسية له هي الخرسانة والماء والرمل السربنتيني. يجب أن تكون معدات دائرة المفاعل مغلقة تماما. تم توفير نظام لرصد أماكن التسربات المحتملة لسائل التبريد، ويتم اتخاذ الإجراءات اللازمة للتأكد من أن حدوث تسربات وتقطيعات في الدائرة لا يؤدي إلى انبعاثات إشعاعية وتلوث مباني محطة الطاقة النووية والمنطقة المحيطة بها. عادة ما يتم تركيب معدات دائرة المفاعل في صناديق مغلقة، والتي يتم فصلها عن بقية مباني محطة الطاقة النووية عن طريق الحماية البيولوجية ولا تتم صيانتها أثناء تشغيل المفاعل. تتم إزالة الهواء المشع وكمية قليلة من بخار سائل التبريد، بسبب وجود تسربات من الدائرة، من الغرف غير المراقبة في محطة الطاقة النووية عن طريق نظام تهوية خاص، حيث يتم توفير مرشحات التنظيف وعقد خزانات الغاز للقضاء على احتمالية حدوث ذلك. من تلوث الهواء. تتم مراقبة امتثال موظفي محطة الطاقة النووية لقواعد السلامة الإشعاعية من خلال خدمة مراقبة قياس الجرعات.

في حالة وقوع حوادث في نظام تبريد المفاعل، لمنع ارتفاع درجة الحرارة وفشل أختام قذائف قضبان الوقود، يتم توفير قمع سريع (خلال بضع ثوان) للتفاعل النووي؛ يحتوي نظام التبريد في حالات الطوارئ على مصادر طاقة مستقلة.

إن وجود الحماية البيولوجية وأنظمة التهوية الخاصة والتبريد في حالات الطوارئ وخدمة مراقبة الإشعاع يجعل من الممكن الحماية الكاملة لموظفي تشغيل محطة الطاقة النووية من الآثار الضارة للإشعاع المشع.

تشبه معدات غرفة التوربينات في محطة الطاقة النووية معدات غرفة التوربينات في محطة الطاقة الحرارية. من السمات المميزة لمعظم محطات الطاقة النووية استخدام البخار ذي المعلمات المنخفضة نسبيًا أو المشبع أو المسخن قليلاً.

في هذه الحالة، لمنع تلف شفرات المراحل الأخيرة من التوربينات بسبب جزيئات الرطوبة الموجودة في البخار، يتم تركيب أجهزة فصل في التوربينات. في بعض الأحيان يكون من الضروري استخدام الفواصل البعيدة وسخانات البخار المتوسطة. نظرًا لحقيقة أن سائل التبريد والشوائب التي يحتوي عليها يتم تنشيطها عند المرور عبر قلب المفاعل، فإن الحل التصميمي لمعدات غرفة التوربينات ونظام تبريد مكثف التوربينات لمحطات الطاقة النووية ذات الدائرة الواحدة يجب أن يزيل تمامًا إمكانية تسرب سائل التبريد . في محطات الطاقة النووية ذات الدائرة المزدوجة ذات معلمات البخار العالية، لا يتم فرض هذه المتطلبات على معدات غرفة التوربينات.

تشمل المتطلبات المحددة لتصميم معدات محطات الطاقة النووية ما يلي: الحد الأدنى من طول الاتصالات المرتبطة بالوسائط المشعة، وزيادة صلابة الأسس والهياكل الحاملة للمفاعل، والتنظيم الموثوق لتهوية المباني. على أرز. يُظهر قسمًا من المبنى الرئيسي لمحطة الطاقة النووية في بيلويارسك مع قناة لمفاعل الماء والجرافيت. وتضم قاعة المفاعل مفاعلا مزودا بحماية بيولوجية وقضبان وقود احتياطية ومعدات تحكم. تم تكوين محطة الطاقة النووية وفقًا لمبدأ كتلة المفاعل والتوربينات. توجد المولدات التوربينية وأنظمة الخدمة الخاصة بها في غرفة التوربينات. بين غرف المحرك والمفاعل توجد المعدات المساعدة وأنظمة التحكم في المصنع.

يتم تحديد كفاءة محطة الطاقة النووية من خلال المؤشرات الفنية الرئيسية: وحدة طاقة المفاعل، والكفاءة، وكثافة الطاقة الأساسية، وحرق الوقود النووي، ومعدل استخدام القدرة المركبة لمحطة الطاقة النووية سنويًا. مع نمو قدرة محطة الطاقة النووية، فإن الاستثمارات الرأسمالية المحددة فيها (تكلفة التركيب كيلوواط) الانخفاض بشكل أكثر حدة مما هو الحال بالنسبة لمحطات الطاقة الحرارية. وهذا هو السبب الرئيسي للرغبة في بناء محطات طاقة نووية كبيرة بوحدات طاقة كبيرة. من المعتاد بالنسبة لاقتصاديات محطات الطاقة النووية أن تبلغ حصة مكون الوقود في تكلفة الكهرباء المولدة 30-40٪ (في محطات الطاقة الحرارية 60-70٪). ولذلك، فإن محطات الطاقة النووية الكبيرة هي الأكثر شيوعا في المناطق الصناعية ذات الإمدادات المحدودة من الوقود التقليدي، ومحطات الطاقة النووية ذات القدرة الصغيرة هي الأكثر شيوعا في المناطق التي يصعب الوصول إليها أو النائية، على سبيل المثال، محطات الطاقة النووية في القرية. بيليبينو (جمهورية ياقوت الاشتراكية السوفياتية المتمتعة بالحكم الذاتي) بقوة كهربائية لوحدة قياسية 12 ميغاواطجزء من الطاقة الحرارية لمفاعل محطة الطاقة النووية هذه (29 ميغاواط) ينفق على إمدادات الحرارة. وبالإضافة إلى توليد الكهرباء، تُستخدم محطات الطاقة النووية أيضًا لتحلية مياه البحر. وهكذا، فإن محطة شيفتشينكو للطاقة النووية (كازاخستان الاشتراكية السوفياتية) بقدرة كهربائية تبلغ 150 ميغاواطمصممة لتحلية المياه (بطريقة التقطير) يومياً حتى 150.000 تالمياه من بحر قزوين.

في معظم البلدان الصناعية (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية وإنجلترا وفرنسا وكندا وألمانيا واليابان وألمانيا الشرقية، وما إلى ذلك)، وفقًا للتوقعات، سيتم زيادة قدرة محطات الطاقة النووية الحالية والتي تحت الإنشاء إلى العشرات بحلول عام 1980. جي تي.وفقا للوكالة الدولية للطاقة الذرية التابعة للأمم المتحدة، المنشورة في عام 1967، فإن القدرة المركبة لجميع محطات الطاقة النووية في العالم ستصل إلى 300 بحلول عام 1980. جي تي.

ينفذ الاتحاد السوفييتي برنامجًا واسع النطاق لتشغيل وحدات الطاقة الكبيرة (حتى 1000 ميغاواط) مع مفاعلات النيوترونات الحرارية. في 1948-1949، بدأ العمل في مفاعلات النيوترونات السريعة لمحطات الطاقة النووية الصناعية. تسمح الخصائص الفيزيائية لهذه المفاعلات بإعادة إنتاج الوقود النووي بشكل موسع (عامل التكاثر من 1.3 إلى 1.7)، مما يجعل من الممكن استخدام ليس فقط 235 يو، ولكن أيضًا المواد الخام 238 يو و232 ث. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتوي مفاعلات النيوترونات السريعة على وسيط، وهي صغيرة الحجم نسبيًا ولها حمولة كبيرة. وهذا ما يفسر الرغبة في التطوير المكثف للمفاعلات السريعة في الاتحاد السوفييتي. للبحث في المفاعلات السريعة، تم بناء المفاعلات التجريبية والتجريبية BR-1، BR-2، BR-Z، BR-5، وBFS على التوالي. أدت الخبرة المكتسبة إلى الانتقال من البحث في المحطات النموذجية إلى تصميم وبناء محطات الطاقة النووية الصناعية ذات النيوترونات السريعة (BN-350) في شيفتشينكو و(BN-600) في محطة الطاقة النووية في بيلويارسك. تجري الأبحاث على مفاعلات لمحطات الطاقة النووية القوية، على سبيل المثال، تم بناء مفاعل تجريبي BOR-60 في مليكيس.

كما يتم بناء محطات كبيرة للطاقة النووية في عدد من البلدان النامية (الهند وباكستان وغيرها).

وفي المؤتمر العلمي والتقني الدولي الثالث للاستخدام السلمي للطاقة الذرية (جنيف 1964)، لوحظ أن التطور الواسع النطاق للطاقة النووية أصبح مشكلة رئيسية بالنسبة لمعظم البلدان. أكد مؤتمر الطاقة العالمي السابع (WIREC-VII)، الذي عقد في موسكو في أغسطس 1968، أهمية مشاكل اختيار اتجاه تطوير الطاقة النووية في المرحلة التالية (1980-2000 المشروطة)، عندما تصبح محطات الطاقة النووية أحد المنتجين الرئيسيين للكهرباء.

أشعل.:بعض قضايا الطاقة النووية. قعد. الفن، أد. M. A. Styrikovich، M.، 1959؛ كاناييف أ.أ.، محطات الطاقة النووية، لينينغراد، 1961؛ Kalafati D.D.، الدورات الديناميكية الحرارية لمحطات الطاقة النووية، M.-L.، 1963؛ 10 سنوات من إنشاء أول محطة للطاقة النووية في العالم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. [قعد. الفن]، م، 1964؛ العلوم والتكنولوجيا الذرية السوفيتية. [مجموعة]، م، 1967؛ بتروسيانتس إيه إم، الطاقة الذرية في أيامنا هذه، م، 1968.

إس بي كوزنتسوف.

الموسوعة السوفيتية الكبرى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .

انظر ما هي "محطة الطاقة النووية" في القواميس الأخرى:

محطة توليد الكهرباء التي يتم فيها تحويل الطاقة الذرية (النووية) إلى طاقة كهربائية. مولد الطاقة في محطة الطاقة النووية هو مفاعل نووي. مرادفات: محطة الطاقة النووية أنظر أيضا: محطات الطاقة النووية محطات الطاقة المفاعلات النووية القاموس المالي... ... القاموس المالي

- محطة توليد الكهرباء (NPP) حيث يتم تحويل الطاقة النووية (النووية) إلى طاقة كهربائية. في محطة الطاقة النووية، تُستخدم الحرارة المنبعثة من المفاعل النووي لإنتاج بخار الماء الذي يقوم بتدوير مولد توربيني. أول محطة للطاقة النووية في العالم بقدرة 5 ميجاوات كانت... ... القاموس الموسوعي الكبير

محطة الطاقة النووية (NPP) عبارة عن مجمع من الهياكل التقنية المصممة لتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة المنبعثة أثناء التفاعل النووي الخاضع للرقابة.

ويستخدم اليورانيوم كوقود شائع لمحطات الطاقة النووية. يتم تنفيذ تفاعل الانشطار في الوحدة الرئيسية لمحطة الطاقة النووية - المفاعل النووي.

تم تركيب المفاعل في غلاف فولاذي مصمم للضغط العالي - حتى 1.6 × 107 باسكال، أو 160 ضغطًا جويًا.
الأجزاء الرئيسية من VVER-1000 هي:

1. المنطقة النشطة، حيث يوجد الوقود النووي، يحدث تفاعل متسلسل للانشطار النووي ويتم إطلاق الطاقة.
2. عاكس النيوترونات المحيط بالنواة.
3. المبرد.
4. نظام مراقبة الحماية (CPS).
5. الحماية من الإشعاع.

يتم إطلاق الحرارة في المفاعل بسبب التفاعل المتسلسل لانشطار الوقود النووي تحت تأثير النيوترونات الحرارية. في هذه الحالة، يتم تشكيل منتجات الانشطار النووي، من بينها المواد الصلبة والغازات - زينون، الكريبتون. تحتوي منتجات الانشطار على نشاط إشعاعي عالي جدًا، لذلك يتم وضع الوقود (كريات ثاني أكسيد اليورانيوم) في أنابيب الزركونيوم المغلقة - قضبان الوقود (عناصر الوقود). يتم دمج هذه الأنابيب في عدة قطع جنبًا إلى جنب في مجموعة وقود واحدة. للتحكم في المفاعل النووي وحمايته، يتم استخدام قضبان التحكم التي يمكن تحريكها على طول ارتفاع القلب بالكامل. وتتكون القضبان من مواد تمتص النيوترونات بقوة - على سبيل المثال، البورون أو الكادميوم. عندما يتم إدخال القضبان بعمق، يصبح التفاعل المتسلسل مستحيلا، حيث يتم امتصاص النيوترونات بقوة وإزالتها من منطقة التفاعل. يتم نقل القضبان عن بعد من لوحة التحكم. مع حركة طفيفة للقضبان، فإن عملية السلسلة إما تتطور أو تتلاشى. وبهذه الطريقة يتم تنظيم قوة المفاعل.

تخطيط المحطة مزدوج الدائرة. تتكون الدائرة الأولى المشعة من مفاعل VVER 1000 وأربع حلقات تبريد دورانية. أما الدائرة الثانية غير المشعة فتتضمن مولد بخار ووحدة إمداد بالمياه ووحدة توربينية واحدة بقدرة 1030 ميجاوات. المبرد الأساسي هو ماء غير مغلي عالي النقاء تحت ضغط 16 ميجا باسكال مع إضافة محلول حمض البوريك، وهو ماص قوي للنيوترونات، يستخدم لتنظيم قوة المفاعل.

1. تقوم المضخات الدورانية الرئيسية بضخ الماء عبر قلب المفاعل، حيث يتم تسخينه إلى درجة حرارة 320 درجة بسبب الحرارة المتولدة أثناء التفاعل النووي.
2. ينقل المبرد الساخن حرارته إلى مياه الدائرة الثانوية (سائل العمل)، ويبخرها في مولد البخار.
3. يدخل المبرد المبرد مرة أخرى إلى المفاعل.
4. ينتج مولد البخار بخارًا مشبعًا عند ضغط 6.4 ميجا باسكال، والذي يتم إمداده بالتوربين البخاري.
5. يقوم التوربين بتشغيل الدوار للمولد الكهربائي.
6. يتم تكثيف بخار العادم في المكثف ويتم إمداده مرة أخرى إلى مولد البخار بواسطة مضخة التكثيف. للحفاظ على الضغط المستمر في الدائرة، يتم تثبيت معوض حجم البخار.
7. تتم إزالة حرارة تكثيف البخار من المكثف عن طريق تدوير الماء، والذي يتم توفيره بواسطة مضخة التغذية من البركة المبردة.
8. تم إغلاق كل من الدائرتين الأولى والثانية للمفاعل. وهذا يضمن سلامة المفاعل للموظفين والجمهور.

إذا لم يكن من الممكن استخدام كمية كبيرة من الماء لتكثيف البخار، فبدلاً من استخدام الخزان، يمكن تبريد المياه في أبراج تبريد خاصة (أبراج التبريد).

يتم ضمان السلامة والملاءمة البيئية لتشغيل المفاعل من خلال الالتزام الصارم باللوائح (قواعد التشغيل) وكمية كبيرة من معدات التحكم. وقد تم تصميم كل ذلك للتحكم المدروس والفعال في المفاعل.
الحماية في حالات الطوارئ للمفاعل النووي عبارة عن مجموعة من الأجهزة المصممة للإيقاف السريع للتفاعل النووي المتسلسل في قلب المفاعل.

يتم تشغيل الحماية النشطة في حالات الطوارئ تلقائيًا عندما يصل أحد معلمات المفاعل النووي إلى قيمة قد تؤدي إلى وقوع حادث. قد تشمل هذه المعلمات: درجة الحرارة والضغط وتدفق سائل التبريد ومستوى وسرعة زيادة الطاقة.

العناصر التنفيذية للحماية في حالات الطوارئ هي في معظم الحالات قضبان تحتوي على مادة تمتص النيوترونات جيدًا (البورون أو الكادميوم). في بعض الأحيان، لإغلاق المفاعل، يتم حقن مادة ماصة للسائل في حلقة المبرد.

بالإضافة إلى الحماية النشطة، تتضمن العديد من التصميمات الحديثة أيضًا عناصر الحماية السلبية. على سبيل المثال، تتضمن الإصدارات الحديثة من مفاعلات VVER "نظام تبريد قلب الطوارئ" (ECCS) - خزانات خاصة تحتوي على حمض البوريك وتقع فوق المفاعل. في حالة وقوع حادث على أساس التصميم الأقصى (تمزق دائرة التبريد الأولى للمفاعل)، تنتهي محتويات هذه الخزانات داخل قلب المفاعل بفعل الجاذبية وينطفئ التفاعل النووي المتسلسل بكمية كبيرة من المادة التي تحتوي على البورون. والتي تمتص النيوترونات بشكل جيد.

وفقًا لـ "قواعد السلامة النووية لمرافق مفاعلات محطات الطاقة النووية"، يجب أن يؤدي نظام واحد على الأقل من أنظمة إغلاق المفاعلات المتوفرة وظيفة الحماية في حالات الطوارئ (EP). يجب أن تشتمل الحماية في حالات الطوارئ على مجموعتين مستقلتين على الأقل من عناصر العمل. عند الإشارة AZ، يجب تنشيط أجزاء العمل AZ من أي أوضاع عمل أو وسيطة.
يجب أن تتكون معدات AZ من مجموعتين مستقلتين على الأقل.

يجب تصميم كل مجموعة من معدات AZ بطريقة توفر الحماية في نطاق التغيرات في كثافة تدفق النيوترونات من 7% إلى 120% من القيمة الاسمية:
1. بكثافة تدفق النيوترونات - ما لا يقل عن ثلاث قنوات مستقلة؛
2. حسب معدل الزيادة في كثافة تدفق النيوترونات - ما لا يقل عن ثلاث قنوات مستقلة.

يجب تصميم كل مجموعة من معدات الحماية في حالات الطوارئ بحيث يتم توفير الحماية في حالات الطوارئ، على مدى النطاق الكامل للتغيرات في المعلمات التكنولوجية المحددة في تصميم محطة المفاعل (RP)، من خلال ثلاث قنوات مستقلة على الأقل لكل معلمة تكنولوجية التي تكون الحماية ضرورية لها.

يجب أن يتم إرسال أوامر التحكم لكل مجموعة لمشغلات AZ عبر قناتين على الأقل. عندما يتم إخراج قناة واحدة في إحدى مجموعات معدات AZ من التشغيل دون إخراج هذه المجموعة من التشغيل، يجب أن يتم إنشاء إشارة إنذار تلقائيًا لهذه القناة.

يجب تفعيل الحماية الطارئة على الأقل في الحالات التالية:
1. عند الوصول إلى الإعداد AZ لكثافة تدفق النيوترونات.
2. عند الوصول إلى الإعداد AZ لمعدل الزيادة في كثافة تدفق النيوترونات.
3. في حالة اختفاء الجهد الكهربائي في أي مجموعة من معدات الحماية في حالات الطوارئ وحافلات إمداد الطاقة CPS التي لم يتم إخراجها من الخدمة.
4. في حالة فشل أي قناتين من قنوات الحماية الثلاث لكثافة تدفق النيوترونات أو لمعدل زيادة تدفق النيوترونات في أي مجموعة من معدات AZ التي لم يتم إخراجها من الخدمة.
5. عند الوصول إلى إعدادات AZ من خلال المعلمات التكنولوجية التي يجب إجراء الحماية لها.
6. عند تشغيل AZ من مفتاح من نقطة التحكم في الكتلة (BCP) أو نقطة التحكم الاحتياطية (RCP).

تم إعداد المادة من قبل محرري موقع www.rian.ru على الإنترنت بناءً على معلومات من وكالة RIA Novosti والمصادر المفتوحة