Атом электр станциясы. Атомдық электр станциясы. 3 дрісті таырыбы. Атомды электр станциясы
 Скачать 75.5 Kb.
|
|
3 дәрістің тақырыбы. Атомдық электр станциясы Атомдық электр станциясы (АЭС), атомдық энергиясы электр энергияға түрленетін электр станциясы. АЭС-гі энергия генераторы атомдық реактор болып табылады. Реакторда бөлініп шығатын жылу кейбір ауыр элемент ядроларының тізбекті бөліну реакциясының нәтижесінде, кейін жай жылу электр станцияларындағы электр энергияға түрленеді. Органикалық отынмен жұмыс істейтін ЖЭС-дан айырмашылығы АЭС ядролы жанармаймен (негізіне 233U, 235U, 239Pu) жұмыс істейді.1 г уран немесе плутоний изотоптарын бөлген кезде 22 500 кВт•сағ энергия бөлініп шығады, ал 2800 кг шартты отынннан құралған энергияға эквивалентті. Ядролы жанармайдың әлемдік энергетикалық қорлары (уран, плутоний және т.б.) органикалық отынның (мұнай, көмір, табиғи газ және т.б.) табиғи энергетика қорларын едәуір жоғарлатады. Бұл отынды деген жылдам өсетін тұтыну көмегін қанағаттандыру үшін үлкен перспективалар ашады. Одан бөлек жылу станцияның күрделі бақталастығы болып келе жатқан химия өнеркәсіп саласының технологиялық мақсаты үшін көмір мен мұнайдағы барлық жоғарылап келе жатқан пайдалану көмегін ескерген жөн. Органикалық отындардың жаңа кен орындардың ашылуымен олардың қоқыс алу тәсілдерін жетілдіруіне қарамастан, әлемде қатысты, оның құнын өсіру тенденциясы қадағалануда. Бұл органикалық отын қорлары шектелген елдер үшін аса күрделі жағдайдар тудырады. әсіресе, атом энергетикасын жылдам дамыту қажеттілігі дүние жүзіндегі өнеркәсіпті елдер қатарындағы энергетикалық байланысында ерекше орын алып отыр. Қуатты 5 МВт тәжірибелі, салалы тағайындалған дүниежүзіндегі алғашқы АЭС КСРО-да 1954 жылы 27 маусымда Обнинск қаласында іске қосылды. Осыған дейін атом ядросының энергиясы әскери мақсаттарда пайдаланды. Алғашқы АЭС-ті іске асыру атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдаланудың бірінші халықаралық ғылыми-техникалық конференциясында мақұлданған энергетикада жаңа бағыттың ашылуын жария етті. 1958 жылы алғаш рет қуаттылығы 100 МВт Сібір АЭС-і пайдалануға қосылды (толық жобалау қуаты 600 МВт). Сол жылы Белоярск АЭС-нің құрылысы іске асырылды, ал 1964 жылы 26 сәуірде 1-ші кезеңдегі генератор (қуаттылығы 100 МВт блок) токты Свердловск энергия жүйесіне берді, қуаттылығы 200 МВт -2-ші блок пайдалануға 1967 жылы берілді. Белоярск АЭС-нің ерекше қасиеті — тікелей ядролы реакторда будың қыздырылуы, онда қарапайым қазіргі құбырларды ешбір қайта жасаусыз қолдануға мүмкіндік береді. 1  964 жылы қыркүйек айында қуаттылығы 210 МВт Нововоронежский АЭС-тің бірінші блогы іске қосылды. Бұл АЭС-гі 1 кВт • сағ электр энергияның (барлық электр станция жұмысының маңызды экономикалық көрсеткіші) құны жүйелі түрде төмендей түсті. 1965 жылы 1,24 тиын, 1966 жылда 1,22 тиын, 1967 жылы 1,18 тиын, 1968 жылы 0,94 тиын болды. Нововоронежский АЭС-нің бірінші блогы тек қана өнеркәсіптік пайдалануға ғана емес, сонымен қатар атом энергетикасының мүмкіндіктерімен ерекшеліктерін, АЭС жұмысының сенімділігімен қауіпсіздігін көрсету объектісінін демонстрациялау ретінде құрылған блоктын 1965 жылы қараша айында Ульянов облысының Мелекессе қаласында қуаттылығы 50 МВт «қайнау» түріндегі су-сулы реакторлы АЭС-і қатарға кірді, реактор станция жинағын жеңілдететін бір контурлы схема бойынша жинақталған. 1969 жылдың желтоқсанында Нововоронежский АЭС-нің екінші блогы іске қосылды (350 МВт).Шет елде қуаты 46 МВт өнеркәсіптің АЭС. 1956 жылы Колдер-Холда (Англия) пайдалануға енгізілді. Бір жылдан кейін қуаттылығы 60 МВт АЭС-і Шиппингпортта (АҚШ) қосылды. С  улы суытқышы бар ядролы реакторлы АЭС-тің принциптік схемасы 1-ші суретте келтірілген. Реактордың активті аймағында жылу бөлінеді, жылу алып жүргішпен реактор арқылы циркуляциялы сораппен айдалатын 1-ші контур суымен (жылу алып жүргішпен) сіңдіріледі. Қыздырылған су реактордан жылу беретін жылу алмасуға (бу генераторы) 3 келіп түсіп, реакторда алынған 2-ші контур суына келеді. 2-ші контур су бу генераторында буланады да, бу сүзе отырып 4 турбинаға келіп түседі. Көбінесе АЭС-те жылу нейтронды 4 типті реактор қолданылады. 1) баяулатқышпен жылу ұстағыш ретіндегі жай суы бар су-су булы; 2) сулы жылу ұстағыш және баяулатқыш ретінде графито-суы; 3) сулы жылу ұстағышты және баялатқышты ретінде ауыр сулы 4) газды жылу ұстағыш пен графитті баяулатқышты графитті-газды. Реактордың ерекше түрде қолданылатн түрі таңдап алу негізде реактордың алып жүргегіштегі жинақталған тәжірибемен, сонымен қатар қажетті өнеркәсіптік жабдықтардың, шикізат қорларының және т.б. бар болуымен анықталады. (ТВЭЛ) қабықшаларының максималды жіберілген температурасымен, дәл ядролы жанармайдың жіберілген температурасымен, және де берілген реактор типі үшін қабылданған жылуды алып жүргіш қасиеттермен анықталады. Реакторы сумен суытылатын АЭС әдетте температурасы төмен булы циклдерді қолданады. Газдық жылу алып жүргіштік реакторлар бастапқы қысымы мен температурасы жоғары су буының жоғары экономикалық циклін пайдалануға мүмкіндік береді. АЭС-тің жылу схемасы осы екі жағдайларда 2-контурлы болып орындалады.: 1-ші контурда жылу алып жүргіш циркуляцияланды, 2-ші контурда – су буы. Қайнаған сулы (сурет 2) немесе температурасы жоғарғы газды жылу алып жүргішті реакторлар кезіңде бірконтурлы жылу АЭС-і мүмкін. Қайнаған реакторлардағы су активті аймақта қайнайды алынған су булы қоспа сепорациялонады, және қаныққан бу не тікелей турбинаға бағытталады, не алдын-ала қыздырылуы үшін активті аймаққа қайта орналады. Жоғары температуралы графит-газды реакторларда қарапайым газ турбиналы циклді пайдалану мүмкін. Бұл жағдайда реактор жану камерасының ролін атқарады. Реактор жұмыс істеген кезде ядролы отындағы бөлінетін изатоптар концентрациясы азаяды да, отын жанып кетеді. Сондықтан уақыт өткен сайын оларды жаңаларымен алмастырады. Ядролы жанармайды дистанциялы түрде басқарылатын механизімдер және құралдар көмегімен қайта жүктейді. Өнделіп біткен отынды жиналу бассейніне ауыстырып, ал содан кейін қайта өндеуге жібереді. Реактормен оған қызмет көрсетуші жүйелерге жатады: биологиялық қорғалған жеке реактор, жылу алмастырғыштар, сораптар немесе газды үрлегіш қондырғыштар, олар жылу алып жүргіштің циркуляциясын қамтамасыз етеді; арналы реактордағы жылу алып жүргішпен суытылған отын қабырғасы жіңішке қабықшаға бекітілген өткір баяулатқышты арнайы құбыр – арналарда орнатылады. Мұндай реакторлар Сібір, Белоярск АЭС-де және басқаларда қолданылады. АЭС қызметкерін радиациялы сәулеленуден қорғау үшін реактор биологиялық қорғаныспен қоршалады, оның негізгі материалы бетон, су, серпантинді құм болады. Реакторлы контур жабдығы толығымен герметикалы болуы қажет. Жылу алып жүргіштің кеміп қалуы мүмкін орнын бақылау жүйесі алдын ала қарастырылады, контурдың не тығызды, не бұзылған жерінің пайда болуы радиоактивті ластану мен АЭС ғимаратының ластануына және қоршаған ортаның ластануына әкелмеуі үшін шаралар қабылданады. Реакторлы контур жабдығы әдетте АЭС ғимаратарына биологиялық қорғаныспен бөлектелген герметикалық қораптарда орнатылады және реактор жұмыс істеген кезде қызмет көрсетілмейді. Радиактивті ауамен контур ағысының бар болуымен негізделген. Жылу алып жүргіштін біршама бу мөлшерін қызмет көрсетпейтін АЭС ғимаратына арнайы желдендіру жүйесімен жойылады, ал желдендіру жүйесі атмосфераның ластану мүмкіндігін болдырмау үшін құрылған, тазалау фильтрлерімен жиналып қалған газгольдер қарастырылған. АЭС қызметтерін радиациялы қауіпсіздендіру ережесін орындалын дозиметриялық бақылау қызметі қадағалайды. Апаттар кезінде реакторды суыту ТВЭЛ-дің герметикалық қабығының қызып кетуімен герметиканың бұзылуын болдырмау үшін ядролы реакцияның жылдам (бірнеше секунт ішінде) сөніп қалуын қарастырады, апаттын суыту жүйесінде автономдық қоректену көздері бар. Биологиялық қорғаныстын, арнайы желдендіру мен апаттық суыту жүйесінің және дозиметриялық бақылау қызметінің бар болуы АЭС – қызметкерін радиактивті сәуленудің зиян әсерлеріне толық қауіпсіздендіруге мүмкіндік береді. АЭС-тің машиналы зал жабдығы тіс машинасы зал жабдығына ұқсас. Көптеген АЭС-тің ерекше қасиеті – салыстырмалы төмен параметрлі буын, қаныққан немесе әлсіз қыздырылған буды пайдалануы. Бұл кезде турбинаның соңғы сатысындағы қалақшалардың будағы ылғалдылық бөліктерімен эрозиялы зақымдануын болдырмау үшін турбинаға сепарациялау қондырғылары орнатылады. Кейде төзімді сеператорлармен аралық бу қыздырғыштарын пайдаланған жөн. Жылу алып жүргішпен оның құрамындағы қоспалар реактордың активті аймағы арқылы өту кезінде активирленуіне баланысты бір контурлі АЭС-тің машиналы зал жабдығының конструктивті шешімімен турбина конденсаторын суыту жүйесі жылу алып жүргіштің кему мүмкіндігін толығымен болдырмау қажет. Бу параметрлер жоғары екі контурлы АЭС-тегі машиналы залының жабдықтарына осыған ұқсас талаптар қойылмайды. АЭС жабдықтарын құрастыруға қойылатын ерекше талаптар қатарына кіреді: радиактивті ортамен байланысқан коммуникацияның минималды мүмкіндік ұзындығы; реактор фундаментімен алып жүргіш конструкциясының жоғарғы қатаңдығы; ғимараттың желденуінің сенімді ұйымы. Арнайы график – сулы Белоярск АЭС-нің басты ғимаратының қимасы көрсетілген. Реакторлы залда орналастырылған: биологиялық қорғанысты реактор, артық ТВЭЛ-дер мен бақылау аппаратурасы. АЭС блоктын реактор принципі – турбина бойынша құрастырылған. Машиналы мен реакторлы зал арасына турбогенераторлар мен олар қызмет көрсетуші жүйелері орналасқан. АЭС-тің үнемділігі оның негізгі техникалық көрсеткіштерімен анықталады: реактордың бірлік қуаты; активті аймақтың энергия кернеулігі; АЭС-тің бекітілген қуатын жылына пайдалану коэффициенті. АЭС қуаттылығының өсуімен үлестік қаражаты (бекітілген кВт құны) аса лезде төмендейді, ЖЭС-ке қарағанда. Мұндағы ең басты себебі блоктың бірлік қуаты үлкен ірі АЭС ғимаратына ұмтылуы. Үнемдеу үшін өндіріліп шығарылатын электр энергия құнындағы отын құраушысының үлесі 30 - 40% (ЖЭС-те 60—70%) болуы сипатты. Сондықта ЖЭС-тер қарапайым отын қоры шектелген салалы дамыған аудандарда көп таралған, ал қуаттылығы аз АЭС әрең жететін немесе алыстатылған аймақтарда таралған, мысалы типтік блоктың электрлік қуаты 12 МВт Билибино (Якутия) ауылында АЭС-ті электр энергиясын өңдеумен бірге теңіз суының нығыздау үшін қолданылады. Сонда, электр қуаты 150 МВт Шевченковский АЭС-і тәулігіне Каспий теңізінің 150 000 т дейін суды нығыздауға (дистиляция әдісімен) есептелген. Көп елдерде атом станциялары электр энергиясының жартысынан көбін (Францияда шамамен 75%, Бельгияда шамамен 65%), КСРО-да тек 12%-ін өңдеп шығарады. Чернобыль АЭС-тегі апат салдарындағы (1986 жылғы сәуірдегі) АЭС қауіпсіздігін едәуір жоғарлауын талап етіп, тұрғындары тығыз және сейсмо активті аудандарында АЭС-ті құрудан бас тартуға мәжбүр етті. Сонда да экологиялық жағдайларды ескерсек атом энергетикасын перспективті ретінде қарастырған жөн. Қосымша 15 (28-37) Бақылау сұрақтары: 1. АЭС-те қандай энергияны электрге түрлендіреді? 2. Атом энергиясының электрге түрлендірудің қандай түрлерін білесіз? 3. АЭС қызметкерін қорғаудың қандай шаралары жүргізіледі? 4. Қандай артықшылықтары мен кемшіліктерін білесіз? 5. АЭС қоршаған ортаға әсері қандай? |