Атомная электростанция. Атомная электростанция Ткачева Е. С
 Скачать 4.43 Mb.
|
Атомная электростанцияВыполнила: Ткачева Е.С.Преподаватель БЛТДисциплина: Физика. Раздел: Физика высоких энергий. Урок№63 Цель: -формирование представлений о ядерном ректоре, его устройстве и принципе действия; -формирование представлений о преобразовании энергии на атомных электростанциях при получении электрического тока. План:Атомная электростанция Исторические сведения Классификация АЭС Принцип действия АЭС Достоинства и недостатки АЭС АЭС России Плавучая АЭС Термоядерная энергетика Чернобыльская АЭС Вопросы для повторенияКакое физическое явление называют радиоактивностью? Виды радиоактивности? Выведите закон радиоактивного распада. Так не бывает, чтобы экспериментаторы вели свои поиски ради открытия нового источника энергии или ради получения редких или дорогих элементов. Истинная побудительная причина лежит глубже и связана с захватывающей увлекательностью проникновения в одну из величайших тайн природы. Э. Резерфорд А́томная электроста́нция (АЭС) — комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путём использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции. Исторические сведения:20 декабря 1951 года, ядерный реактор впервые в истории произвел пригодное для использования количество электроэнергии — в нынешней Национальной Лаборатории INEEL Департамента энергии США. 4 июня 1953 года Комиссия по Атомной Энергии США объявила, что реактор EBR-1 стал первым реактором в мире, продемонстрировавшим бридинг плутония из урана. В 1962 году он стал первым в мире реактором с плутониевой активной зоной, который выработал электроэнергию. История развития ядерной энергетики по годам: Верхний график − суммарная мощность всех АЭС Нижний − общее количество действующих АЭС Первая в миреатомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. За пределами СССР первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 в Колдер-Холле (Великобритания).Через год вступила в строй АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США). На начало 2004 года в мире действовал 441 энергетический ядерный реактор, российское ОАО «ТВЭЛ» поставляет топливо для 75 из них. Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности (на 2008 год) находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата — в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два продвинутых кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГигаВатт. Атомные электростанции по виду отпускаемой энергии можно разделить на: Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию Атомные станции теплоснабжения (АСТ), вырабатывающие только тепловую энергию Реакторы на тепловых нейтронах
Графитовые реакторы Реакторы на тяжёлой воде Реакторы на быстрых нейтронах Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов Термоядерные реакторы Классификация АЭС по типу реакторов Получение электроэнергии на АЭСНа АЭС электроэнергия вырабатывается посредством электромашинных генераторов, приводимых во вращение паровыми турбинами.Пар получается за счет деления изотопов урана или плутония в ходе управляемой цепной реакции, протекающей в ядерном реакторе.Теплоноситель, циркулирующий через охлаждающий тракт активной зоны реактора, отводит выделяющуюся теплоту реакции и непосредственно либо через теплообменники используется для получения пара, который подается на турбины.Принцип действия АЭСНа рисунке показана схема работы атомной электростанции с двухконтурным водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель подаётся насосами в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища. Достоинства атомных станций:Отсутствие вредных выбросов; Выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше угольной эл. станции аналогичной мощности (зола угольных ТЭС содержит процент урана и тория, достаточный для их выгодного извлечения); Небольшой объём используемого топлива, возможность после его переработки использовать многократно; Высокая мощность: 1000—1600 МВт на энергоблок; Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой. Недостатки атомных станций:Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению; Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах; При низкой вероятности инцидентов, последствия их крайне тяжелы Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700—800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также в случае возможной ликвидации. Организации контролирующие безопасность АЭСНадзор за безопасностью российских АЭС осуществляет Ростехнадзор. Ядерная безопасность регламентируется следующими документами:Общие положения обеспечения безопасности атомных станций. ОПБ-88/97 (ПНАЭ Г-01-011-97)Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций. ПБЯ РУ АС-89 (ПНАЭ Г — 1 — 024 — 90) Атомные станции РоссииВ настоящее время в Российской Федерации на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением - 9 ВВЭР-440, 15 канальных кипящих реакторов - 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6, 1 реактор на быстрых нейтронах. В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза. Действующие атомные станцииБалаковская Белоярская Билибинская Волгодонская Калининская Кольская Курская Ленинградская Нововоронежская Смоленская Проектируемые атомныеПроектируемые атомныестанцииНижегородская Плавучая Калининградская Северская Тверская Остановленное строительствоатомных станцийБашкирскаяГорьковская Костромская Южно-Уральская Остановленные атомныестанцииОбнинскаяСибирская Атомная станция теплоснабженияРоссия — единственная страна, где серьёзно рассматриваются варианты строительства атомных станций теплоснабжения. Объясняется это тем, что только в России существует централизованная система водяного отопления зданий, при наличии которой целесообразно применять атомные станции для получения не только электрической, но и тепловой энергии. В настоящее время разрабатываются международные проекты ядерных реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые позволят повысить безопасность и увеличить КПД АЭС. Россия приступила к строительству первой в мире плавающей АЭС, позволяющей решить проблему нехватки энергии в отдалённых прибрежных районах страны. Плавучая атомная электростанция малой мощности (АСММ) состоит из гладкопалубного несамоходного судна ледокольного типа с двумя реакторными установками КЛТ-40С. Длина судна - 144 метра, ширина - 30 метров. Водоизмещение - 21,5 тысячи тонн. Плавучая станция может использоваться для получения электрической и тепловой энергии, а также для опреснения морской воды. В сутки она может выдать от 100 до 400 тысяч тонн пресной воды.Термоядерная энергетикаЗапасы ископаемого топлива рано или поздно исчерпаются. Альтернативные возобновляемые источники энергии вряд ли смогут в полной мере их заменить. Даже запасы урана для атомных станций ограничены. И все же человечеству не грозит энергетический голод. Атомные реакторы нового поколения наряду с электричеством способны нарабатывать ядерное топливо, с избытком восполняя израсходованное. Окончательное же решение энергетической проблемы даст термоядерная энергетика. В настоящее время при участии России на юге Франции ведётся строительство международного экспериментального термоядерного реактора ITER. Чернобыльская АЭСКатастрофа на 4-м блоке ЧАЭС произошла не во время работы станции. Она произошла во время тестирования, проводившегося с целью оценки безопасного предела функционирования реактора в определенных условиях. Памятник ликвидаторам аварииЧАЭС: Последствия катастрофыПосле взрыва на ЧАЭС часть ядерного топлива попала в помещения, которые находятся под реактором. В условиях чрезвычайно высоких температур, ядерное топливо и элементы конструкций реактора расплавились и в виде топливосодержащей лавы перетекли на нижние отметки сооружения. Позже было установлено, что из разрушенного реактора было выброшено не более 4% от общего количества ядерного топлива 4-го блока ЧАЭС (около 0,3% ядерного топлива было выброшено на промплощадку ЧАЭС, 1,5% - на территории Чернобыльской зоны отчуждения, 1,5% топлива 4-го блока ЧАЭС осело на территории Украины, Беларуси и России и около 1% за пределами бывшего СССР) ЧАЭС: Последствия катастрофыПосле взрыва вся территория, которая находится возле разрушенного блока была загрязнена элементами активной зоны реактора: кусками ТВЭЛов, элементами графитовой кладки реактора, элементами сооружений и конструкций. Уровни мощности экспозиционной дозы достигал 200-300 Рентген в час. Загрязнены были также площадки строительной базы ЧАЭС, вследствие чего их нельзя было использовать для целей строительства объекта «Укрытие». Общая активность радиоактивных веществ, которые были выброшены в окружающую среду из разрушенного реактора Чернобыльской АЭС, по разным оценка, составляет от 50 до 90 МКи. Стены и перекрытия центрального зала реактора оказались разрушенными. Верхняя плита биологической защиты – сорвана с места взрывом и перемещена поперек шахты реактора. Сдвинуты перекрытия и разрушены стены помещений барабан-сепараторов. Разгрузочно-погрузочная машина сорвана и обрушилась в разрушенный реактор. Помещения северных главных циркуляционных насосов разрушены полностью а помещения южный главных циркуляционных насосов – частично. Заполнить таблицу Таблица №1 Использование атомной энергии
Таблица №2 Влияние ядерных излучений на биосферу
Таблица №3 Применение радиоактивных изотопов
Контрольные вопросы:Какое устройство называют ядерным реактором? Перечислите и объясните назначение основных элементов ядерного реактора. Охарактеризуйте основные меры безопасности, необходимые при работе АЭС. Домашнее задание§86. Физика. В.А. Касьянов. стр 357-373. Составить вопросы по теме. |