Descrierea centralei nucleare. Centrală nucleară: principiu de funcționare și proiectare. Istoria creării centralelor nucleare. Schema tehnologică cu trei circuite a unei centrale nucleare

Pagina 1 din 3

Centralele nucleare (CNP) pot fi centrale în condensație, centrale termice și electrice combinate (CHP), precum și centrale nucleare de alimentare cu căldură (ACT) și centrale nucleare industriale de alimentare cu căldură (ACPT). Centralele nucleare sunt construite după principiul blocului atât în ​​partea termică, cât și în cea electrică.
Reactoarele nucleare ale centralelor nucleare sunt clasificate după diverse criterii. Pe baza nivelului de energie neutronică, reactoarele sunt împărțite în două clase principale: termice (neutroni termici) și rapide (neutroni rapizi). În funcție de tipul de moderator de neutroni, reactoarele sunt apă, apă grea, grafit, iar în funcție de tipul de lichid de răcire - apă, apă grea, gaz, metal lichid. Reactoarele răcite cu apă sunt, de asemenea, clasificate în funcție de proiectare: vas și canal.
Din punctul de vedere al organizării reparațiilor echipamentelor, clasificarea după numărul de circuite este de cea mai mare importanță pentru centralele nucleare. Numărul de circuite este selectat ținând cont de cerințele pentru asigurarea funcționării în siguranță a unității în toate situațiile de urgență posibile. O creștere a numărului de circuite este asociată cu apariția unor pierderi suplimentare în ciclu și, în consecință, cu o scădere a eficienței centralei nucleare.
În sistemul oricărei centrale nucleare, se face o distincție între lichidul de răcire și fluidul de lucru. Fluidul de lucru, de ex. mediul care efectuează lucrul, transformând energia termică în energie mecanică este vaporii de apă. Scopul lichidului de răcire la o centrală nucleară este de a elimina căldura degajată în reactor. Dacă circuitele lichidului de răcire și fluidului de lucru nu sunt separate, centrala nucleară se numește un singur circuit (Fig. 1).

Fig.1. Schema termică a unei centrale nucleare:
a - un singur circuit; b - dublu circuit; c - trei circuite; 1 - reactor; 2 - turbină; 3- turbogenerator; 4- unitate de condensare; 5- pompa de condens; b - sistem de incalzire regenerativa pentru apa de alimentare; 7 - pompa de alimentare; 8 - generator de abur; 9 - pompa de circulatie a circuitului reactorului; 10 - pompa de circulatie circuit intermediar

În circuitele cu un singur circuit, toate echipamentele funcționează în condiții de radiație active, ceea ce complică repararea acestuia. CNE cu reactoare de tip RBMK-1000 și RBMK-1500 funcționează conform unei scheme cu un singur circuit.
Dacă circuitele lichidului de răcire și fluidului de lucru sunt separate, atunci centrala nucleară se numește dublu circuit. În consecință, circuitul de răcire se numește primul, iar circuitul de fluid de lucru este numit al doilea. În astfel de scheme, reactorul este răcit de lichidul de răcire pompat prin el, iar generatorul de abur este răcit de pompa principală de circulație. Circuitul de lichid de răcire astfel format este radioactiv, dar nu include toate echipamentele stației, ci doar o parte a acestuia. Al doilea circuit include echipamente care funcționează în absența activității radiațiilor - acest lucru simplifică repararea echipamentului. La o stație cu dublu circuit, este necesar un generator de abur, care separă primul și al doilea circuit.
CNE cu reactoare de tip VVER-440 și VVER-1000 funcționează conform unei scheme cu dublu circuit. Există lichide de răcire care interacționează intens cu aburul și apa. Acest lucru poate crea un risc de eliberare de substanțe radioactive în spațiile deservite. Un astfel de lichid de răcire este, de exemplu, sodiu lichid. Prin urmare, se creează un circuit suplimentar (intermediar) pentru a evita contactul sodiului radioactiv cu apa sau vaporii de apă, chiar și în modurile de urgență. Astfel de centrale nucleare se numesc centrale nucleare cu trei circuite. CNE cu reactoare de tip BN-350 și BN-600 funcționează conform unei scheme cu trei circuite.În prezent, centralele nucleare sunt echipate în principal cu unități de putere cu o capacitate de 350 - 1500 MW cu reactoare VVER-440, VVER -1000, RBMK-1000, RBMK-1500, tipurile BN -350 și BN-600. Principalele caracteristici ale reactoarelor sunt prezentate în tabel. 1.

Tabelul 1. Principalele caracteristici ale reactoarelor centralelor nucleare

Centrale nucleare unde sunt instalate reactoare: VVER-440 - Rivne, etc.; VVER-1000 - Zaporozhye, Balakovo, Novovoronezh, Kalinin, ucraineană de sud etc.; RBMK-1000 - Leningrad, Cernobîl, Kursk, Smolensk etc.; RBMK-1500 - Ignalinskaya; BN-350 - Shevchenkovskaya; BN-600 - Beloyarskaya.
Reactorul de putere răcit cu apă (WWER) este un reactor de tip vas. Moderator și lichid de răcire - apă sub presiune. Fluidul de lucru la centralele nucleare cu reactoare VVER este vapori de apă.
Un reactor cu apă fierbinte de mare putere (RBMK) este un reactor cu canal în care grafitul este moderator și apa și un amestec de abur și apă sunt lichidul de răcire.
În reactoarele cu neutroni rapizi, lichidul de răcire al circuitelor primare și secundare este sodiul, eliminând astfel posibilitatea contactului metalului radioactiv cu apa. În fig. Figura 2 prezintă o diagramă de flux schematică a unei centrale nucleare cu VVER. Energia termică de la miezul reactorului 5 la generatorul de abur 1 este transferată de apa care circulă sub presiunea creată de pompa principală de circulație 2. Reactorul VVER-1.000 are patru circuite principale de circulație (un circuit este prezentat în mod convențional în Fig. 2) și același număr de pompe principale de circulație.


Orez. 2. Schema tehnologică simplificată a unei centrale nucleare cu reactor cu apă sub presiune:
1 - generator de abur; 2 - pompa de circulatie principala (MCP); 3 - compensator de volum; 4 - acumulator hidraulic al sistemului de răcire de urgență; 5 - reactor; 6 - instalarea tratamentului special al apei; 7 - pompa pentru machiaj normal si reglare bor; 8 - schimbător de căldură și pompă de răcire pentru piscina de răcire a elementelor de combustibil (elemente de combustibil); 9 - rezervoare de stoc de urgență de soluție de bor ale sistemului ECCS de concentrație normală și crescută; 10 - schimbător de căldură pentru răcire reactor; 11 - pompe de sprinklere; 12 - pompe de răcire de urgență de joasă și înaltă presiune; 13, 15 - pompe de concentrare de bor de urgență și de lucru; 14 - rezervor de concentrat de bor; 16 - turbină cu abur; 17 - separator-supraîncălzitor; 18 - unități de evacuare a aburului de mare viteză (HRU); 19 - generator; 20 - răcitor de ulei; 21, 22 - răcitor de gaz și pompa acestuia; 23 - pompa de apa de serviciu; 24 - pompa de circulatie turbina; 25 - condensator; 26, 28 - pompe de condens din prima și a doua etapă; 27- purificarea condensului; 29 - încălzitor de joasă presiune; 30 - turbopompa de alimentare; 31 - electropompa de alimentare cu rezerva de nisip; 32 - pompa de racire; 33 - dezaerator; 34 - încălzitor de înaltă presiune; 35 - rezervor de rezerva apa de alimentare; 36 - pompa de alimentare de urgenta; 37 - pompele de scurgere a lichidului de răcire ale primului circuit

Pentru a menține o anumită presiune a aburului peste nivelul apei din circuitul reactorului, este instalat un compensator de volum de abur 3 cu încălzire electrică, care asigură evaporarea apei în compensatorul de volum.
Siguranța centralelor nucleare este asigurată prin sisteme de funcționare normală, sisteme de localizare și sistemul de răcire a miezului reactorului de urgență (ECCS). Sistemul de localizare și ECCS trebuie să asigure neproliferarea radioactivității în afara încăperilor închise ale centralei nucleare în toate condițiile normale și de urgență. Răcirea de urgență a reactorului este asigurată de trei sisteme independente. Unul dintre aceste sisteme constă din rezervoare de soluție de bor de urgență 9, un schimbător de căldură de răcire 10, o pompă de sprinklere 11 și pompe de răcire de urgență de joasă și înaltă presiune 12. În cazul depresurizării circuitului reactorului și a unei scurgeri mici, pompele 12 sunt pornit, furnizând soluție borată circuitului. În cazul unui accident de bază de proiectare maximă (DMA) - o ruptură a circuitului principal de circulație și o scădere a presiunii în reactor, apa este furnizată din rezervoarele de stocare pompate 4 în volumul de deasupra și dedesubtul miezului. Acest lucru ar trebui să împiedice fierberea de apă în reactor. În același timp, se alimentează cu apă borată sistemele de sprinklere și circuitul reactorului. Jeturile de apă ale unui sistem de sprinklere condensează aburul și previn creșterea presiunii în carcasa etanșă. Apa care curge în cariere este răcită în schimbătoarele de căldură 10 și reinjectată în circuit și în sistemele de sprinklere până când reactorul este complet răcit.
În timpul funcționării normale, circuitul primar este alimentat de pompele 7 de la dezaeratorul circuitului primar. La debite mici, apa care conține bor este furnizată de pompele 13 și 15.
Pentru a răci apa din piscina de reîncărcare și de reținere a elementelor de combustibil (elemente de combustibil), există un schimbător de căldură și o pompă 8. Pompele 37 sunt necesare pentru a asigura circulația lichidului de răcire prin schimbătorul de căldură și tratarea specială a apei.
Folosind sistemul de control și protecție a reactorului (RCS), reactorul este pornit și oprit, puterea este întreruptă și menținută automat, iar câmpurile de eliberare a energiei sunt nivelate pe tot volumul miezului. Reactorul este controlat și protejat prin mișcarea absorbanților de neutroni în miezul reactorului folosind elemente de control.
Schema tehnologică a celui de-al doilea circuit neradioactiv al unei centrale nucleare este în multe privințe similară cu schema IES.
Din punct de vedere structural, compartimentul reactorului cu un reactor VVER-1000 este format dintr-o parte etanșă - carcasă și o parte nepresurizată - structura. Echipamentul principal este amplasat în partea etanșă: reactor, generator de abur, pompă principală de circulație, compensator de volum, conducte de circulație principală, rezervoare ECCS etc. Pentru a asigura gradul necesar de siguranță, echipamente și comunicații cu lichid de răcire radioactiv de înaltă presiune, care , când circuitul este decomprimat, eliberează fragmente de fisiune radioactivă în exterior, închise într-o carcasă închisă ermetic. Carcasa reține produșii radioactivi ai accidentului în interiorul încăperii fără a înrăutăți limita de depășire admisă a situației de radiație în afara carcasei reactorului.
Dispunerea unităților de putere CNE cu reactoare VVER-1000 se bazează pe principiul amenajării modulare, adică. Fiecare unitate de putere dispune de toate sistemele care asigură radiația și securitatea nucleară a unității de alimentare, precum și oprirea de urgență, răcirea, îndepărtarea căldurii reziduale și un set de măsuri post-urgență, indiferent de modul de funcționare al unităților de putere rămase. . Sistemele generale ale centralei necesare pentru a asigura funcționarea unităților de putere în modurile normale de funcționare sunt separate în structuri separate CNE.
Partea etanșă are o formă cilindrică și este formată din două volume - superior și inferior, care sunt conectate prin aer. Partea superioară este acoperită cu o cupolă sferică. Echipamentele centralei reactoare, sistemele de purificare primară a lichidului de răcire, echipamentele de transport și tehnologice și sistemele de ventilație sunt instalate în partea superioară a carcasei.
Partea cilindrică inferioară a carcasei este coaxială cu cilindrul superior și se sprijină pe placa de fundație a compartimentului reactorului. În această parte, sunt instalate camerele de ventilație ale conductelor sistemului de răcire a reactorului de urgență, sistemul de răcire a puțului reactorului etc.
Partea cu scurgeri a compartimentului reactorului are forma unui pătrat în plan, care acoperă circumferința carcasei. În incintă sunt instalate sisteme tehnologice bloc, care, conform scopului funcțional al proceselor tehnologice, trebuie să fie amplasate într-o zonă de înaltă securitate. Compartimentul reactorului este o zonă de înaltă securitate. În incinta compartimentului reactorului, personalul poate fi expus la radiații externe 0-, 7-, poluarea aerului cu gaze și aerosoli radioactivi, contaminarea suprafeței structurilor și echipamentelor clădirii cu radionuclizi sau substanțe radioactive.
La CNE cu reactoare VVER-1000, incinta zonei de regim liber include: camera turbinelor unde sunt instalate turbina K-1030-60/1500 sau K-1000-60/1500 si turbogeneratorul TVV-1000-4UZ, furnizarea 42 centrului de ventilație, comenzile panourilor bloc și alte echipamente, de ex. spații în care personalul nu este direct angajat în lucrul cu surse de radiații ionizante. În zona de regim liber, expunerea personalului la radiații ionizante este practic eliminată.
La evaluarea nivelului de radiații în incinta unei centrale nucleare, principalul factor de expunere la radiații este fluxul de radiații ionizante care pătrunde în protecția biologică, în principal fluxul de radiații γ. În toate zonele centralei nucleare, sistemele de ventilație asigură concentrații acceptabile de substanțe radioactive în aerul inhalat.

Una dintre cele mai globale probleme ale omenirii este energia. Infrastructura civilă, industrie, armata - toate acestea necesită o cantitate uriașă de energie electrică și o mulțime de minerale sunt alocate în fiecare an pentru a o genera. Problema este că aceste resurse nu sunt infinite, iar acum, deși situația este mai mult sau mai puțin stabilă, trebuie să ne gândim la viitor. S-au pus mari speranțe în energia electrică alternativă, curată, însă, după cum arată practica, rezultatul final este departe de a fi dorit. Costurile centralelor solare sau eoliene sunt uriașe, dar cantitatea de energie este minimă. Și de aceea centralele nucleare sunt acum considerate cea mai promițătoare opțiune pentru dezvoltarea ulterioară.

Istoria centralei nucleare

Primele idei privind utilizarea atomilor pentru a genera energie electrică au apărut în URSS în jurul anilor 40 ai secolului XX, cu aproape 10 ani înainte de crearea propriilor arme de distrugere în masă pe această bază. În 1948 a fost dezvoltat principiul de funcționare al centralelor nucleare și, în același timp, a fost posibil pentru prima dată în lume să alimenteze dispozitive din energie atomică. În 1950, Statele Unite au finalizat construcția unui mic reactor nuclear, care la acea vreme putea fi considerat singura centrală electrică de acest tip de pe planetă. Adevărat, a fost experimental și a produs doar 800 de wați de putere. În același timp, în URSS se punea bazele primei centrale nucleare cu drepturi depline din lume, deși după punerea în funcțiune încă nu producea energie electrică la scară industrială. Acest reactor a fost folosit mai mult pentru a perfecționa tehnologia.

Din acel moment, în întreaga lume a început construcția masivă a centralelor nucleare. Pe lângă liderii tradiționali din această „cursă”, SUA și URSS, primele reactoare au apărut în:

• 1956 - Marea Britanie.
• 1959 - Franța.
• 1961 - Germania.
• 1962 - Canada.
• 1964 - Suedia.
• 1966 - Japonia.

Numărul de centrale nucleare construite a crescut constant, până la dezastrul de la Cernobîl, după care construcția a început să înghețe și, treptat, multe țări au început să abandoneze energia nucleară. În prezent, noi astfel de centrale electrice apar în principal în Rusia și China. Unele țări care au plănuit anterior să treacă la un alt tip de energie revin treptat la program și este posibilă o nouă creștere a construcției centralelor nucleare în viitorul apropiat. Aceasta este o etapă obligatorie în dezvoltarea umană, cel puțin până când se găsesc alte opțiuni eficiente de producere a energiei.

Caracteristicile energiei nucleare

Principalul avantaj este generarea de cantități uriașe de energie cu un consum minim de combustibil și aproape fără poluare. Principiul de funcționare al unui reactor nuclear la o centrală nucleară se bazează pe un simplu motor cu abur și folosește apa ca element principal (fără a lua în calcul combustibilul în sine), prin urmare, din punct de vedere al mediului, daunele sunt minime. Pericolul potențial al centralelor electrice de acest tip este mult exagerat. Cauzele dezastrului de la Cernobîl încă nu au fost stabilite în mod fiabil (mai multe despre asta mai jos) și, în plus, toate informațiile colectate în cadrul anchetei au făcut posibilă modernizarea centralelor existente, eliminând chiar și opțiunile improbabile pentru emisiile de radiații. Ecologiștii spun uneori că astfel de stații sunt o sursă puternică de poluare termică, dar nici acest lucru nu este în întregime adevărat. Într-adevăr, apa caldă din circuitul secundar intră în rezervoare, dar cel mai adesea se folosesc versiuni artificiale ale acestora, create special în acest scop, iar în alte cazuri ponderea unei astfel de creșteri a temperaturii nu poate fi comparată cu poluarea din alte surse de energie.

Problema cu combustibilul

Nu cel mai mic rol în popularitatea centralelor nucleare îl joacă combustibilul - uraniu-235. Este necesar mult mai puțin decât orice alt tip, cu o eliberare uriașă simultană de energie. Principiul de funcționare al unui reactor de centrală nucleară presupune utilizarea acestui combustibil sub formă de „tablete” speciale plasate în tije. De fapt, singura dificultate în acest caz este crearea unei astfel de forme. Cu toate acestea, recent au început să apară informații că rezervele globale actuale nu vor dura nici prea mult. Dar acest lucru a fost deja prevăzut. Cele mai noi reactoare cu trei circuite funcționează pe uraniu-238, din care există o mulțime, iar problema penuriei de combustibil va dispărea pentru o lungă perioadă de timp.

Principiul de funcționare al unei centrale nucleare cu dublu circuit

După cum am menționat mai sus, se bazează pe un motor cu abur convențional. Pe scurt, principiul de funcționare al unei centrale nucleare este de a încălzi apa din circuitul primar, care la rândul său încălzește apa din circuitul secundar în starea de abur. Acesta curge în turbină, rotind paletele, determinând generatorul să producă energie electrică. Aburul „deșeu” intră în condensator și se transformă înapoi în apă. Acest lucru creează un ciclu aproape închis. În teorie, toate acestea ar putea funcționa și mai simplu, folosind un singur circuit, dar acest lucru este cu adevărat nesigur, deoarece apa din acesta, în teorie, poate fi supusă contaminării, ceea ce este exclus atunci când se utilizează un standard de sistem pentru majoritatea centralelor nucleare. cu două cicluri de apă izolate unul de celălalt.

Principiul de funcționare al unei centrale nucleare cu trei circuite

Acestea sunt centrale electrice mai moderne care funcționează cu uraniu-238. Rezervele sale reprezintă mai mult de 99% din toate elementele radioactive din lume (de aici și perspectivele uriașe de utilizare). Principiul de funcționare și proiectarea acestui tip de centrale nucleare constă în prezența a până la trei circuite și utilizarea activă a sodiului lichid. În general, totul rămâne cam la fel, dar cu adăugiri minore. În circuitul primar, încălzit direct din reactor, acest sodiu lichid circulă la temperatură ridicată. Al doilea cerc este încălzit din primul și, de asemenea, folosește același lichid, dar nu atât de fierbinte. Și numai atunci, deja în al treilea circuit, se folosește apa, care este încălzită de la a doua la starea de abur și rotește turbina. Sistemul se dovedește a fi mai complex din punct de vedere tehnologic, dar o astfel de centrală nucleară trebuie construită o singură dată, iar apoi nu mai rămâne decât să te bucuri de roadele muncii.

Cernobîl

Principiul de funcționare al centralei nucleare de la Cernobîl este considerată a fi principala cauză a dezastrului. Oficial, există două versiuni ale celor întâmplate. Potrivit unuia, problema a apărut din cauza acțiunilor necorespunzătoare ale operatorilor reactorului. Potrivit celui de-al doilea, din cauza proiectării nereușite a centralei electrice. Cu toate acestea, principiul de funcționare al centralei nucleare de la Cernobîl a fost folosit și în alte stații de acest tip, care funcționează corect până în prezent. Există opinia că s-a produs un lanț de accidente, care este aproape imposibil de repetat. Aceasta include un mic cutremur în zonă, efectuarea unui experiment cu reactorul, probleme minore cu designul în sine și așa mai departe. Toate acestea au provocat explozia. Cu toate acestea, motivul care a provocat o creștere bruscă a puterii reactorului atunci când nu ar fi trebuit să fie așa este încă necunoscut. A existat chiar și o părere despre un posibil sabotaj, dar nu s-a dovedit nimic până astăzi.

Fukushima

Acesta este un alt exemplu de dezastru global care implică o centrală nucleară. Și în acest caz, cauza a fost un lanț de accidente. Stația a fost protejată în mod fiabil de cutremure și tsunami, care nu sunt neobișnuite pe coasta japoneză. Puțini și-ar fi putut imagina că ambele evenimente ar avea loc simultan. Principiul de funcționare al generatorului CNE Fukushima a presupus utilizarea surselor externe de energie pentru a menține în funcțiune întregul complex de siguranță. Aceasta este o măsură rezonabilă, deoarece ar fi dificil să obțineți energie din centrală în timpul unui accident. Din cauza cutremurului și a tsunami-ului, toate aceste surse au eșuat, provocând topirea reactoarelor și provocarea unui dezastru. Acum se fac eforturi pentru a repara pagubele. Potrivit experților, acest lucru va dura încă 40 de ani.

În ciuda întregii sale eficiențe, energia nucleară rămâne încă destul de costisitoare, deoarece principiile de funcționare ale unui generator de abur al unei centrale nucleare și ale celorlalte componente ale acestuia implică costuri uriașe de construcție care trebuie recuperate. În prezent, electricitatea din cărbune și petrol este încă mai ieftină, dar aceste resurse se vor epuiza în următoarele decenii, iar în următorii câțiva ani, energia nucleară va fi mai ieftină decât orice altceva. În prezent, electricitatea ecologică din surse alternative de energie (centrale eoliene și solare) costă de aproximativ 20 de ori mai mult.

Se crede că principiul de funcționare al centralelor nucleare nu permite ca astfel de stații să fie construite rapid. Nu este adevarat. Construcția unei instalații de acest tip durează aproximativ 5 ani.

Stațiile sunt perfect protejate nu numai de potențialele emisii de radiații, ci și de majoritatea factorilor externi. De exemplu, dacă teroriștii ar fi ales orice centrală nucleară în locul turnurilor gemene, ei ar fi putut provoca doar pagube minime infrastructurii din jur, ceea ce nu ar afecta în niciun fel funcționarea reactorului.

Rezultate

Principiul de funcționare al centralelor nucleare nu este practic diferit de principiile de funcționare ale majorității celorlalte centrale electrice tradiționale. Energia aburului este folosită peste tot. Centralele hidroelectrice folosesc presiunea apei curgătoare și chiar și acele modele care funcționează cu energie solară folosesc și lichid care este încălzit până la fierbere și învârt turbinele. Singura excepție de la această regulă sunt parcurile eoliene, în care palele se rotesc din cauza mișcării maselor de aer.

Centrala nucleara si structura sa:

Centrala nucleara (CNP) este o instalație nucleară al cărei scop este generarea de energie electrică.

– mașină pentru efectuarea supraîncărcărilor combustibil(mașină de reîncărcare).

Funcționarea acestui echipament este controlată de personal - operatori care utilizează un panou de control bloc în aceste scopuri.

Elementul cheie al reactorului este zona situată în puțul de beton. Include si un sistem care asigura functii de control si protectie; cu ajutorul acestuia puteți selecta modul în care ar trebui să aibă loc o reacție în lanț de fisiune controlată. Sistemul oferă și protecție în caz de urgență, care vă permite să opriți rapid reacția în cazul unei situații de urgență.

În a doua clădire CNE exista o hala de turbine in care se afla turbina si generatoarele de abur. În plus, există o clădire în care combustibilul nuclear este reîncărcat, iar combustibilul nuclear uzat este depozitat în bazine special amenajate.

În teritoriu centrală nucleară sunt situate condensatoare, precum și turnurile de răcire, iazul de răcire și iazul de pulverizare, care sunt componente ale sistemului de răcire cu recirculare. Turnurile de răcire sunt turnuri din beton și au formă de trunchi de con; un rezervor natural sau artificial poate servi drept iaz. CNE echipat cu linii electrice de înaltă tensiune care se extind dincolo de limitele teritoriului său.

Construcția primului din lume centrală nucleară a fost început în 1950 în Rusia și finalizat patru ani mai târziu. Pentru proiect a fost aleasă o zonă din apropierea satului. Obninsky (regiunea Kaluga).

Cu toate acestea, electricitatea a fost generată pentru prima dată în Statele Unite în 1951; primul caz reușit de obținere a acestuia a fost înregistrat în statul Idaho.

În domeniul producţiei electricitate SUA este în frunte, unde anual sunt generați peste 788 de miliarde de kW/h. Pe lista liderilor în ceea ce privește volumele de producție se numără și Franța, Japonia, Germania și Rusia.

Principiul de funcționare al unei centrale nucleare:

Energia este produsă folosind reactor, în care are loc procesul de fisiune nucleară. În acest caz, nucleul greu se dezintegrează în două fragmente, care, fiind într-o stare foarte excitată, emit neutroni (și alte particule). Neutronii, la rândul lor, provoacă noi procese de fisiune, care emit și mai mulți neutroni. Acest proces de dezintegrare continuă se numește reacție nucleară în lanț, a cărei caracteristică este eliberarea de cantități mari de energie. Producerea acestei energii este scopul muncii centrală nucleară(NPP).

Procesul de producție include următoarele etape:

1. 1. conversia energiei nucleare în energie termică;
2. 2. conversia energiei termice în energie mecanică;
3. 3. conversia energiei mecanice în energie electrică.

În prima etapă în reactorîncărcarea nucleului este în curs combustibil(uraniu-235) pentru a începe o reacție în lanț controlată. Combustibilul eliberează neutroni termici sau lenți, ceea ce are ca rezultat eliberarea unor cantități semnificative de căldură. Pentru a elimina căldura din miezul reactorului, se folosește un lichid de răcire, care este trecut prin întregul volum al miezului. Poate fi sub formă lichidă sau gazoasă. Energia termică generată servește în plus la generarea de abur într-un generator de abur (schimbător de căldură).

În a doua etapă, turbogeneratorul este furnizat cu abur. Aici energia termică a aburului este transformată în energie mecanică - energia de rotație a turbinei.

La a treia etapă, cu ajutorul unui generator, energia mecanică de rotație a turbinei este transformată în energie electrică, care este apoi trimisă consumatorilor.

Clasificarea centralelor nucleare:

Centrale nucleare clasificate după tipul de reactoare care funcționează în ele. Există două tipuri principale de centrale nucleare:

– cu reactoare care folosesc neutroni termici (reactor nuclear apă-apă, reactor apă-apă clocotită, reactor nuclear cu apă grea, grafit-gaz nuclear reactor, reactor nuclear grafit-apă și alte reactoare cu neutroni termici);

– cu reactoare care folosesc neutroni rapizi (reactoare cu neutroni rapizi).

După tipul de energie generată, se disting două tipuri atomic centrale electrice :

– CNE pentru producerea de energie electrică;

– ATPP – centrale nucleare combinate termice, al căror scop este generarea nu numai de energie electrică, ci și termică.

Reactoarele cu circuit simplu, dublu și triplu ale unei centrale nucleare:

Reactor centrală nucleară Poate fi cu unul, două sau trei circuite, ceea ce se reflectă în schema de funcționare a lichidului de răcire - poate avea, respectiv, unul, două sau trei circuite. În țara noastră, cele mai comune sunt centralele echipate cu reactoare de putere cu apă sub presiune cu dublu circuit (VVER). Potrivit lui Rosstat, astăzi sunt 4 care operează în Rusia CNE cu reactoare cu 1 circuit, 5 cu reactoare cu 2 circuite și una cu reactor cu 3 circuite.

Centrale nucleare cu reactor cu o singură buclă:

Centrale nucleare acest tip - cu un reactor cu un singur circuit, echipat cu reactoare de tip RBMK-1000. Blocul adăpostește un reactor, două turbine cu condensare și două generatoare. Temperaturile ridicate de funcționare ale reactorului îi permit să îndeplinească simultan funcția unui generator de abur, ceea ce face posibilă utilizarea unui circuit cu un singur circuit. Avantajul acestuia din urmă este un principiu relativ simplu de funcționare, cu toate acestea, datorită caracteristicilor sale, este destul de dificil să se ofere protecție împotriva radiatii. Acest lucru se datorează faptului că atunci când se utilizează această schemă, toate elementele unității sunt expuse la radiații radioactive.

Centrale nucleare cu reactor cu dublu circuit:

Circuitul cu dublu circuit este utilizat CNE cu reactoare de tip VVER. Principiul de funcționare al acestor stații este următorul: un lichid de răcire, care este apă, este furnizat miezului reactorului sub presiune. Se încălzește, după care intră în schimbătorul de căldură (generator de abur), unde încălzește apa din circuitul secundar până la fierbere. Radiația este emisă doar de primul circuit, al doilea nu are proprietăți radioactive. Structura unității include un generator, precum și una sau două turbine de condensare (în primul caz, puterea turbine este de 1000 de megawați, în al doilea - 2 x 500 de megawați).

O dezvoltare avansată în domeniul reactoarelor cu dublu circuit este modelul VVER-1200, propus de concernul Rosenergoatom. A fost dezvoltat pe baza modificărilor reactorului VVER-1000, care au fost fabricate conform comenzilor din străinătate în anii '90. iar în primii ani ai mileniului actual. Noul model îmbunătățește toți parametrii predecesorului său și oferă sisteme de siguranță suplimentare pentru a reduce riscul ca radiațiile radioactive să scape din compartimentul etanș al reactorului. Noua dezvoltare are o serie de avantaje - puterea sa este cu 20% mai mare decât modelul anterior, capacitatea de capacitate ajunge la 90%, poate funcționa timp de un an și jumătate fără suprasarcină combustibil(termenii obișnuiți sunt de 1 an), perioada de funcționare a acestuia este de 60 de ani.

Centrale nucleare cu un reactor cu trei circuite:

Circuitul cu trei circuite este utilizat centrale nucleare cu reactoare de tip BN (sodiu rapid). Funcționarea unor astfel de reactoare se bazează pe neutroni rapizi, iar sodiul lichid radioactiv este folosit ca lichid de răcire. Pentru a exclude contactul acestuia cu apa, proiectarea reactorului oferă un circuit suplimentar care utilizează sodiu fără proprietăți radioactive; aceasta oferă un tip de circuit cu trei bucle.

Reactorul modern cu 3 circuite BN-800, dezvoltat în anii 80 și 90 ai secolului trecut, a oferit Rusiei o poziție de lider în domeniul producției de reactoare rapide. Caracteristica sa principală este protecția împotriva influențelor venite din interior sau din exterior. Acest model minimizează riscul unui accident în care miezul se topește și plutoniul este eliberat în timpul reprocesării combustibilului nuclear iradiat.

Reactorul în cauză poate folosi diferite tipuri de combustibil - convențional cu oxid de uraniu sau combustibil MOX pe bază de uraniu și

Centrală nucleară (NPP)

o centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este transformată în energie electrică. Generatorul de energie de la o centrală nucleară este un reactor nuclear (vezi Reactorul nuclear). Căldura care este eliberată în reactor ca urmare a unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor ​​unor elemente grele este apoi transformată în energie electrică în același mod ca în centralele termice convenționale (vezi Centrala termică) (TPP). Spre deosebire de centralele termice care funcționează pe combustibili fosili, centralele nucleare funcționează cu combustibil nuclear (vezi Combustibil nuclear) (în principal 233 U, 235 U. 239 Pu). La împărțirea 1 G izotopi de uraniu sau plutoniu au eliberat 22.500 kW h, care este echivalent cu energia conținută în 2800 kg combustibil standard. S-a stabilit că resursele energetice mondiale de combustibil nuclear (uraniu, plutoniu etc.) depășesc semnificativ resursele energetice ale rezervelor naturale de combustibil organic (petrol, cărbune, gaze naturale etc.). Acest lucru deschide perspective largi pentru satisfacerea cererii de combustibil în creștere rapidă. În plus, este necesar să se țină seama de volumul în continuă creștere al consumului de cărbune și petrol în scopuri tehnologice în industria chimică globală, care devine un concurent serios al centralelor termice. În ciuda descoperirii de noi zăcăminte de combustibil organic și a îmbunătățirii metodelor de producere a acestuia, în lume există o tendință spre creșterea costului acestuia. Acest lucru creează cele mai dificile condiții pentru țările cu rezerve limitate de combustibili fosili. Există o nevoie evidentă de dezvoltare rapidă a energiei nucleare, care ocupă deja un loc proeminent în balanța energetică a unui număr de țări industriale din întreaga lume.

Prima centrală nucleară din lume pentru scopuri industriale pilot ( orez. 1 ) putere 5 MW a fost lansat în URSS la 27 iunie 1954 la Obninsk. Înainte de aceasta, energia nucleului atomic era folosită în primul rând în scopuri militare. Lansarea primei centrale nucleare a marcat deschiderea unei noi direcții în energie, care a primit recunoaștere la Prima Conferință Științifică și Tehnică Internațională privind Utilizările Pașnice a Energiei Atomice (august 1955, Geneva).

În 1958, prima etapă a centralei nucleare din Siberia cu o capacitate de 100 MW(capacitate totală de proiectare 600 MW). În același an, a început construcția centralei nucleare industriale Beloyarsk, iar la 26 aprilie 1964, generatorul etapei I (unitate cu o capacitate de 100 MW) a furnizat curent sistemului energetic Sverdlovsk, a doua unitate cu o capacitate de 200 MW pus în funcțiune în octombrie 1967. O trăsătură distinctivă a CNE Beloyarsk este supraîncălzirea aburului (până la obținerea parametrilor necesari) direct în reactorul nuclear, ceea ce a făcut posibilă utilizarea turbinelor moderne convenționale pe acesta aproape fără nicio modificare.

În septembrie 1964, prima unitate a NPP Novovoronezh cu o capacitate de 210 MW Cost 1 kWh electricitatea (cel mai important indicator economic al funcționării oricărei centrale electrice) la această centrală nucleară a scăzut sistematic: s-a ridicat la 1,24 copeici. în 1965, 1,22 copeici. în 1966, 1,18 copeici. în 1967, 0,94 copeici. în 1968. Prima unitate a CNE Novovoronezh a fost construită nu numai pentru uz industrial, ci și ca o instalație demonstrativă pentru a demonstra capacitățile și avantajele energiei nucleare, fiabilitatea și siguranța centralelor nucleare. În noiembrie 1965, în orașul Melekess, regiunea Ulyanovsk, a intrat în funcțiune o centrală nucleară cu un reactor răcit cu apă (vezi Reactorul răcit cu apă) tip „fierbe” cu o capacitate de 50 MW, Reactorul este asamblat conform unui design cu un singur circuit, ceea ce facilitează amenajarea stației. În decembrie 1969, a fost lansată a doua unitate a NPP Novovoronezh (350 MW).

În străinătate, prima centrală nucleară în scop industrial cu o capacitate de 46 MW a fost pusă în funcțiune în 1956 la Calder Hall (Anglia).Un an mai târziu, o centrală nucleară cu o capacitate de 60 MWîn Shippingport (SUA).

O diagramă schematică a unei centrale nucleare cu un reactor nuclear răcit cu apă este prezentată în orez. 2 . Căldura eliberată în miezul (vezi miezul) reactorului 1 este preluată de apa (lichid de răcire (vezi lichid de răcire)) din primul circuit, care este pompată prin reactor de o pompă de circulație 2. Apa încălzită din reactor intră în schimbătorul de căldură (generatorul de abur) 3, unde transferă căldura obţinută în reactor în apa circuitului al 2-lea. Apa celui de-al doilea circuit se evaporă în generatorul de abur, iar aburul rezultat intră în turbină 4.

Cel mai adesea, la centralele nucleare se folosesc 4 tipuri de reactoare cu neutroni termici: 1) reactoare apă-apă cu apă obișnuită ca moderator și lichid de răcire; 2) grafit-apă cu lichid de răcire cu apă și moderator din grafit; 3) apă grea cu lichid de răcire cu apă și apă grea ca moderator; 4) grafit-gaz cu lichid de răcire cu gaz și moderator de grafit.

Alegerea tipului de reactor utilizat predominant este determinată în principal de experiența acumulată în construcția de reactoare, precum și de disponibilitatea echipamentelor industriale necesare, a rezervelor de materii prime etc. În URSS, în principal reactoare cu grafit-apă și răcite cu apă sunt construite. La centralele nucleare din SUA, reactoarele cu apă sub presiune sunt cele mai utilizate. Reactoarele cu gaz grafit sunt folosite în Anglia. Industria nucleară din Canada este dominată de centrale nucleare cu reactoare cu apă grea.

În funcție de tipul și starea agregată a lichidului de răcire, se creează unul sau altul ciclu termodinamic al centralei nucleare. Alegerea limitei superioare de temperatură a ciclului termodinamic este determinată de temperatura maximă admisă a carcaselor elementelor combustibile care conțin combustibil nuclear, temperatura admisă a combustibilului nuclear în sine, precum și proprietățile lichidului de răcire adoptat pentru un anumit tip. de reactor. La centralele nucleare, al căror reactor termic este răcit cu apă, se folosesc de obicei cicluri de abur la temperatură joasă. Reactoarele răcite cu gaz permit utilizarea unor cicluri de abur relativ mai economice, cu presiune și temperatură inițială crescute. Circuitul termic al centralei nucleare în aceste două cazuri este cu 2 circuite: lichidul de răcire circulă în primul circuit, iar circuitul abur-apă circulă în al 2-lea circuit. Cu reactoare cu apă clocotită sau lichid de răcire cu gaz la temperatură înaltă, este posibilă o centrală nucleară termică cu un singur circuit. În reactoarele cu apă clocotită, apa fierbe în miez, amestecul rezultat de abur-apă este separat, iar aburul saturat este trimis fie direct la turbină, fie este mai întâi returnat la miez pentru supraîncălzire ( orez. 3 ). În reactoarele cu gaz grafit la temperatură înaltă, este posibil să se utilizeze un ciclu convențional de turbină cu gaz. Reactorul în acest caz acționează ca o cameră de ardere.

În timpul funcționării reactorului, concentrația de izotopi fisionali în combustibilul nuclear scade treptat, adică barele de combustibil se ard. Prin urmare, în timp, acestea sunt înlocuite cu altele proaspete. Combustibilul nuclear este reîncărcat folosind mecanisme și dispozitive controlate de la distanță. Tijele de combustibil uzat sunt transferate într-un bazin de combustibil uzat și apoi trimise spre reciclare.

Reactorul și sistemele sale de întreținere includ: reactorul însuși cu protecție biologică (vezi Protecția biologică), un schimbător de căldură și pompe sau unități de suflare a gazului care circulă lichidul de răcire; conducte și fitinguri ale circuitului de circulație; dispozitive pentru reincarcarea combustibilului nuclear; sisteme speciale ventilație, răcire de urgență etc.

În funcție de proiectare, reactoarele au trăsături distinctive: în reactoarele din vas (vezi Reactorul de presiune), barele de combustibil și moderatorul sunt amplasate în interiorul vasului, care transportă întreaga presiune a lichidului de răcire; în reactoarele cu canal (vezi Reactorul canal) barele de combustibil, răcite de un lichid de răcire, sunt instalate în conducte speciale de canal care pătrund în moderator, închise într-o carcasă cu pereți subțiri. Astfel de reactoare sunt folosite în URSS (centrale nucleare din Siberia, Beloyarsk etc.).

Pentru a proteja personalul centralei nucleare de expunerea la radiații, reactorul este înconjurat de ecranare biologică, principalele materiale pentru care sunt betonul, apa și nisipul serpentin. Echipamentul circuitului reactorului trebuie să fie complet etanșat. Este prevăzut un sistem de monitorizare a locurilor de posibile scurgeri de lichid de răcire; se iau măsuri pentru a se asigura că apariția scurgerilor și întreruperilor în circuit nu duce la emisii radioactive și contaminarea spațiilor centralei nucleare și a zonei înconjurătoare. Echipamentele circuitului reactorului sunt de obicei instalate în cutii sigilate, care sunt separate de restul incintelor CNE prin protecție biologică și nu sunt întreținute în timpul funcționării reactorului. Aerul radioactiv și o cantitate mică de vapori de lichid de răcire, din cauza prezenței scurgerilor din circuit, sunt îndepărtate din încăperile nesupravegheate ale centralei nucleare printr-un sistem special de ventilație, în care sunt prevăzute filtre de curățare și rezervoare de gaz pentru a elimina posibilitatea de poluare a aerului. Respectarea regulilor de radioprotecție de către personalul CNE este monitorizată de serviciul de control dozimetric.

În cazul unor accidente în sistemul de răcire a reactorului, pentru a preveni supraîncălzirea și defectarea etanșărilor carcaselor barei de combustibil, se asigură suprimarea rapidă (în câteva secunde) a reacției nucleare; Sistemul de răcire de urgență are surse de alimentare autonome.

Prezența protecției biologice, a sistemelor speciale de ventilație și răcire de urgență și a unui serviciu de monitorizare a radiațiilor fac posibilă protejarea completă a personalului care operează CNE de efectele nocive ale radiațiilor radioactive.

Echipamentul camerei turbinelor unei centrale nucleare este similar cu echipamentul camerei turbinelor unei centrale termice. O trăsătură distinctivă a majorității centralelor nucleare este utilizarea aburului cu parametri relativ scăzuti, saturati sau ușor supraîncălziți.

În acest caz, pentru a preveni deteriorarea prin eroziune a palelor ultimelor trepte ale turbinei de către particulele de umiditate conținute în abur, în turbină sunt instalate dispozitive de separare. Uneori este necesar să se utilizeze separatoare la distanță și supraîncălzitoare intermediare cu abur. Datorită faptului că lichidul de răcire și impuritățile pe care le conține sunt activate la trecerea prin miezul reactorului, soluția de proiectare a echipamentului camerei turbinelor și a sistemului de răcire a condensatorului turbinei al centralelor nucleare cu un singur circuit trebuie să elimine complet posibilitatea scurgerilor de lichid de răcire. . La centralele nucleare cu dublu circuit cu parametri mari de abur, astfel de cerințe nu sunt impuse echipamentelor camerei turbinelor.

Cerințele specifice pentru amenajarea echipamentelor centralei nucleare includ: lungimea minimă posibilă a comunicațiilor asociate cu mediile radioactive, rigiditatea crescută a fundațiilor și a structurilor portante ale reactorului, organizarea fiabilă a ventilației incintei. Pe orez. prezintă o secțiune a clădirii principale a CNE Beloyarsk cu un reactor canal grafit-apă. Sala reactorului adăpostește un reactor cu protecție biologică, bare de combustibil de rezervă și echipamente de control. Centrala nucleară este configurată după principiul blocului reactor-turbină. Generatoarele cu turbine și sistemele lor de întreținere sunt amplasate în camera turbinelor. Între camerele motoarelor și reactorului sunt amplasate echipamente auxiliare și sisteme de control al centralei.

Eficiența unei centrale nucleare este determinată de principalii săi indicatori tehnici: puterea unitară a reactorului, eficiența, intensitatea energetică a miezului, arderea combustibilului nuclear, rata de utilizare a capacității instalate a centralei nucleare pe an. Odată cu creșterea capacității centralei nucleare, investițiile de capital specifice în aceasta (costul instalației kW) scad mai puternic decât este cazul centralelor termice. Acesta este motivul principal al dorinței de a construi centrale nucleare mari cu unități mari de putere. Este tipic pentru economia centralelor nucleare ca ponderea componentei combustibilului în costul energiei electrice generate este de 30-40% (la centralele termice 60-70%). Prin urmare, centralele nucleare mari sunt cele mai frecvente în zonele industrializate cu provizii limitate de combustibil convențional, iar centralele nucleare de capacitate mică sunt cele mai frecvente în zonele greu accesibile sau îndepărtate, de exemplu, centralele nucleare din sat. Bilibino (Republica Socialistă Sovietică Autonomă Iakut) cu putere electrică a unei unități standard 12 MW O parte din puterea termică a reactorului acestei centrale nucleare (29 MW) este cheltuită pentru furnizarea de căldură. Pe lângă generarea de energie electrică, centralele nucleare sunt folosite și pentru desalinizarea apei de mare. Astfel, CNE Shevchenko (RSS Kazah) cu o capacitate electrică de 150 MW concepute pentru desalinizare (prin metoda de distilare) pe zi până la 150.000 T apa din Marea Caspică.

În majoritatea țărilor industrializate (URSS, SUA, Anglia, Franța, Canada, Germania, Japonia, Germania de Est etc.), conform previziunilor, capacitatea centralelor nucleare existente și în construcție va crește la zeci până în 1980. Gvt. Potrivit Agenției Atomice Internaționale a ONU, publicată în 1967, capacitatea instalată a tuturor centralelor nucleare din lume va ajunge la 300 până în 1980. Gvt.

Uniunea Sovietică implementează un program amplu de punere în funcțiune a unităților energetice mari (până la 1000 MW) cu reactoare cu neutroni termici. În 1948-49, au început lucrările la reactoare cu neutroni rapidi pentru centralele nucleare industriale. Caracteristicile fizice ale unor astfel de reactoare permit reproducerea extinsă a combustibilului nuclear (factor de reproducere de la 1,3 la 1,7), ceea ce face posibilă utilizarea nu numai a 235 U, ci și a materiilor prime 238 U și 232 Th. În plus, reactoarele cu neutroni rapizi nu conțin un moderator, sunt relativ mici ca dimensiuni și au o sarcină mare. Aceasta explică dorința de dezvoltare intensivă a reactoarelor rapide în URSS. Pentru cercetarea reactoarelor rapide, au fost construite succesiv reactoare experimentale și pilot BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5 și BFS. Experiența dobândită a dus la trecerea de la cercetarea asupra centralelor model la proiectarea și construcția de centrale nucleare industriale cu neutroni rapidi (BN-350) în orașul Shevchenko și (BN-600) la CNE Beloyarsk. Cercetările sunt în desfășurare asupra reactoarelor pentru centrale nucleare puternice, de exemplu, un reactor pilot BOR-60 a fost construit la Melekess.

De asemenea, se construiesc mari centrale nucleare într-un număr de țări în curs de dezvoltare (India, Pakistan etc.).

La a 3-a Conferință științifică și tehnică internațională privind utilizările pașnice ale energiei atomice (1964, Geneva), s-a remarcat că dezvoltarea pe scară largă a energiei nucleare a devenit o problemă cheie pentru majoritatea țărilor. A 7-a Conferință Mondială a Energiei (WIREC-VII), desfășurată la Moscova în august 1968, a confirmat relevanța problemelor de alegere a direcției de dezvoltare a energiei nucleare în următoarea etapă (condițional 1980-2000), când centralele nucleare vor deveni unul dintre principalii producători de energie electrică.

Lit.: Câteva probleme legate de energia nucleară. sat. Art., ed. M. A. Styrikovici, M., 1959; Kanaev A. A., Centrale nucleare, Leningrad, 1961; Kalafati D.D., Cicluri termodinamice ale centralelor nucleare, M.-L., 1963; 10 ani de la prima centrală nucleară din lume a URSS. [Sam. Art.], M., 1964; Știința și tehnologia atomică sovietică. [Colecție], M., 1967; Petrosyants A.M., Energia atomică a zilelor noastre, M., 1968.

S. P. Kuznetsov.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică. 1969-1978 .

Vedeți ce este „centrală nucleară” în alte dicționare:

O centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este convertită în energie electrică. Generatorul de energie de la o centrală nucleară este un reactor nuclear. Sinonime: Centrală nucleară Vezi și: Centrale nucleare Centrale electrice Reactoare nucleare Dicționar financiar... ... Dicţionar financiar

- Centrală electrică (NPP) în care energia nucleară (nucleară) este transformată în energie electrică. La o centrală nucleară, căldura eliberată într-un reactor nuclear este folosită pentru a produce abur de apă care rotește un generator cu turbină. Prima centrală nucleară din lume cu o capacitate de 5 MW a fost... ... Dicţionar enciclopedic mare

Centrala nucleară (CNP) este un complex de structuri tehnice concepute pentru a genera energie electrică prin utilizarea energiei eliberate în timpul unei reacții nucleare controlate.

Uraniul este folosit ca combustibil comun pentru centralele nucleare. Reacția de fisiune se desfășoară în unitatea principală a unei centrale nucleare - un reactor nuclear.

Reactorul este montat într-o carcasă de oțel proiectată pentru presiune înaltă - până la 1,6 x 107 Pa, sau 160 atmosfere.
Principalele părți ale VVER-1000 sunt:

1. Zona activă, unde se află combustibilul nuclear, are loc o reacție în lanț de fisiune nucleară și se eliberează energie.
2. Reflector de neutroni care înconjoară miezul.
3. Lichidul de răcire.
4. Sistem de control al protecției (CPS).
5. Protecție împotriva radiațiilor.

Căldura din reactor este eliberată din cauza unei reacții în lanț de fisiune a combustibilului nuclear sub influența neutronilor termici. În acest caz, se formează produse de fisiune nucleară, printre care există atât solide, cât și gaze - xenon, cripton. Produsele de fisiune au o radioactivitate foarte mare, astfel încât combustibilul (pelete de dioxid de uraniu) este plasat în tuburi de zirconiu sigilate - bare de combustibil (elemente de combustibil). Aceste tuburi sunt combinate în mai multe piese una lângă alta într-un singur ansamblu de combustibil. Pentru a controla și proteja un reactor nuclear, se folosesc tije de control care pot fi deplasate de-a lungul întregii înălțimi a miezului. Tijele sunt făcute din substanțe care absorb puternic neutronii - de exemplu, bor sau cadmiu. Când tijele sunt introduse adânc, o reacție în lanț devine imposibilă, deoarece neutronii sunt puternic absorbiți și îndepărtați din zona de reacție. Tijele sunt mutate de la distanță de la panoul de control. Cu o mișcare ușoară a tijelor, procesul de lanț fie se va dezvolta, fie se va estompa. În acest fel este reglată puterea reactorului.

Dispunerea stației este cu dublu circuit. Primul circuit, radioactiv, constă dintr-un reactor VVER 1000 și patru bucle de răcire cu circulație. Al doilea circuit, neradioactiv, include un generator de abur și o unitate de alimentare cu apă și o unitate de turbină cu o capacitate de 1030 MW. Lichidul de răcire primar este apă nefiertă de înaltă puritate, sub o presiune de 16 MPa, cu adăugarea unei soluții de acid boric, un absorbant puternic de neutroni, care este utilizat pentru a regla puterea reactorului.

1. Pompele principale de circulație pompează apă prin miezul reactorului, unde este încălzită la o temperatură de 320 de grade datorită căldurii generate în timpul reacției nucleare.
2. Lichidul de răcire încălzit își transferă căldura în apa din circuitul secundar (fluid de lucru), evaporându-l în generatorul de abur.
3. Lichidul de răcire răcit reintră în reactor.
4. Generatorul de abur produce abur saturat la o presiune de 6,4 MPa, care este furnizat turbinei cu abur.
5. Turbina antrenează rotorul generatorului electric.
6. Aburul evacuat este condensat în condensator și din nou furnizat generatorului de abur de către pompa de condens. Pentru a menține presiunea constantă în circuit, este instalat un compensator de volum de abur.
7. Căldura de condensare a aburului este îndepărtată din condensator prin circulația apei, care este furnizată de pompa de alimentare din iazul răcitor.
8. Atât primul cât și cel de-al doilea circuit al reactorului sunt sigilate. Acest lucru asigură siguranța reactorului pentru personal și public.

Dacă nu este posibilă utilizarea unei cantități mari de apă pentru condensarea aburului, în loc de a folosi un rezervor, apa poate fi răcită în turnuri speciale de răcire (turnuri de răcire).

Siguranța și protecția mediului în funcționarea reactorului sunt asigurate de respectarea strictă a reglementărilor (reguli de exploatare) și de o cantitate mare de echipamente de control. Toate acestea sunt concepute pentru un control atent și eficient al reactorului.
Protecția de urgență a unui reactor nuclear este un set de dispozitive concepute pentru a opri rapid o reacție nucleară în lanț în miezul reactorului.

Protecția activă de urgență este declanșată automat atunci când unul dintre parametrii unui reactor nuclear atinge o valoare care ar putea duce la un accident. Astfel de parametri pot include: temperatura, presiunea și debitul lichidului de răcire, nivelul și viteza de creștere a puterii.

Elementele executive ale protecției în caz de urgență sunt, în cele mai multe cazuri, tije cu o substanță care absoarbe bine neutronii (bor sau cadmiu). Uneori, pentru a opri reactorul, un absorbant de lichid este injectat în bucla de răcire.

Pe lângă protecția activă, multe modele moderne includ și elemente de protecție pasivă. De exemplu, versiunile moderne ale reactoarelor VVER includ un „Sistem de răcire a miezului de urgență” (ECCS) - rezervoare speciale cu acid boric situat deasupra reactorului. În cazul unui accident de bază de proiectare maximă (ruperea primului circuit de răcire al reactorului), conținutul acestor rezervoare ajunge în interiorul miezului reactorului prin gravitație, iar reacția nucleară în lanț este stinsă de o cantitate mare de substanță care conține bor. , care absoarbe bine neutronii.

Conform „Regulilor de siguranță nucleară pentru instalațiile reactoarelor centralelor nucleare”, cel puțin unul dintre sistemele de oprire a reactorului prevăzute trebuie să îndeplinească funcția de protecție în caz de urgență (EP). Protecția în caz de urgență trebuie să aibă cel puțin două grupuri independente de elemente de lucru. La semnalul AZ, părțile de lucru AZ trebuie activate din orice poziție de lucru sau intermediară.
Echipamentul AZ trebuie să fie format din cel puțin două seturi independente.

Fiecare set de echipamente AZ trebuie proiectat astfel încât să fie asigurată protecție în intervalul de modificări ale densității fluxului de neutroni de la 7% la 120% din valoarea nominală:
1. După densitatea fluxului de neutroni - nu mai puțin de trei canale independente;
2. În funcție de rata de creștere a densității fluxului de neutroni - nu mai puțin de trei canale independente.

Fiecare set de echipamente de protecție în caz de urgență trebuie proiectat astfel încât, pe întreaga gamă de modificări ale parametrilor tehnologici stabilite în proiectarea centralei reactoare (RP), protecția în caz de urgență să fie asigurată prin cel puțin trei canale independente pentru fiecare parametru tehnologic. pentru care este necesară protecția.

Comenzile de control ale fiecărui set pentru actuatoarele AZ trebuie transmise prin cel puțin două canale. Când un canal dintr-unul dintre seturile de echipamente AZ este scos din funcțiune fără a scoate acest set din funcțiune, ar trebui să fie generat automat un semnal de alarmă pentru acest canal.

Protecția de urgență trebuie declanșată cel puțin în următoarele cazuri:
1. La atingerea setării AZ pentru densitatea fluxului de neutroni.
2. La atingerea setării AZ pentru rata de creștere a densității fluxului de neutroni.
3. Dacă tensiunea dispare în orice set de echipamente de protecție în caz de urgență și magistralele de alimentare CPS care nu au fost scoase din funcțiune.
4. În cazul defectării a două dintre cele trei canale de protecție pentru densitatea fluxului de neutroni sau pentru rata de creștere a fluxului de neutroni în orice set de echipamente AZ care nu a fost scos din funcțiune.
5. Când setările AZ sunt atinse de parametrii tehnologici pentru care trebuie efectuată protecția.
6. La declanșarea AZ de la o cheie dintr-un punct de control al blocului (BCP) sau dintr-un punct de control al rezervă (RCP).

Materialul a fost pregătit de editorii online ai www.rian.ru pe baza informațiilor de la RIA Novosti și a surselor deschise