Вопросы к зачету по дисциплине Основы тепловой и атомной энергетики
 Скачать 297.47 Kb.
|
1 2 Вопросы к зачету по дисциплине «Основы тепловой и атомной энергетики»
трехконтурная. Особенности. _______________________________________11
1. Что такое энергия. Виды энергии. Энергия – это, по большому счету, способность выполнять какую-то работу. Именно она стоит за понятием силы, способной двигать тело или придавать ему новые свойства. Сегодня эта скалярная величина присутствует во всех разделах физики. Она является единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи. Другими словами, она представляет собой меру преобразования одних форм в другие. Единицы измерения и обозначения Количество энергии измеряется в джоулях (Дж). Эта специальная единица в зависимости от вида энергии может иметь разные обозначения, например: Единицы измерения и обозначения W – полная энергия системы. Q – тепловая. U – потенциальная. Виды энергии В природе существует множество самых разных видов энергии. Основными из них считаются:
Есть и другие виды энергии: световая, звука, магнитная. 2.Механическая энергия. Этот вид энергии изучается в разделе физики, называемом «Механикой». Она обозначается буквой Е. Ее измерение осуществляется в джоулях (Дж). Что собой представляет эта энергия? Физика механики изучает движение тел и взаимодействие их друг с другом либо с внешними полями. При этом энергия, обусловленная движением тел, называется кинетической (обозначается Ек), а энергию, обусловленную взаимодействием тел или внешних полей, именуют потенциальной (Еп). Сумма движения и взаимодействия представляет собой полную механическую энергию системы. Для расчета обоих видов существует общее правило. Для определения величины энергии следует вычислить работу, необходимую для перевода тела из нулевого состояния в данное состояние. При этом чем больше работа, тем большей энергией будет обладать тело в данном состоянии. 3.Электрическя энергия. Что такое электроэнергия? Определение в физике подразумевает совокупность разных явлений, связанных с передвижением электрического заряда. Электрическая энергия(электроэнергия) - Способность электромагнитного поля совершать работу под действием приложенного напряжения в технологическом процессе её производства, передачи, распределения и потребления. Крупнейшими в мире странами-производителями электроэнергии являются Китай и США, вырабатывающие соответственно 24 % и 18 % от мирового производства, а также уступающие им в 4 раза каждая — Индия, Россия и Япония. Начиная с 2012 года, Китай занял лидирующее место по годовому объему выработки электроэнергии (4,8 трлн кВт⋅ч в 2012) и второе место в мире по генерирующей мощности энергоблоков (1,06 млрд кВт в 2012)
(Год — млрд кВт*час):
4.Химическая энергия. Химическая энергия — потенциал вещества трансформироваться в химической реакции или трансформировать другие вещества. Создание или разрушение химических связей происходит с выделением (экзотермическая реакция) или поглощением (эндотермическая реакция) энергии. Химическая энергия обладает рядом преимуществ перед другими: ее носители легко транспортируются, она имеет высокую концентрацию, долго хранится, легко превращается в полезные виды. Химическая энергия может быть превращена в тепло, в работу или в другой вид энергии только с помощью химической реакции. Если продукты превращения содержат меньше химической энергии, чем исходные вещества, то реакция идет с выделением энергии. Если же химическая энергия полученных продуктов больше, то процесс превращения идет с потреблением энергии. (А Нихуя нету инфы про нее) 5.Тепловая энергия. Тепловая энергия – это одна из форм энергии, возникающая в результате механических колебаний структурных элементов какого-либо вещества. Параметром, позволяющим определить возможность использования его в качестве источника энергии, является энергетический потенциал. Выражаться он может в киловатт (тепловых)-часах или в джоулях. Источники тепловой энергии подразделяют на: Первичные. Энергетическим потенциалом вещества обладают вследствие природных процессов. К таким источникам можно отнести океаны, моря, ископаемые горючие вещества и др. Первичные источники подразделяются на неисчерпаемые, возобновляющиеся и невозобновляющиеся. К первым относятся термальные воды и вещества, которые могут быть использованы для получения термоядерной энергии и т.п. Ко вторым относят энергию солнца, ветра, водных ресурсов. Третьи включают газ, нефть, торф, уголь и т.д.; Вторичные. Это вещества, энергетический потенциал которых напрямую зависит от деятельности людей. Например, это нагретые вентиляционные выбросы, городские отходы, горячие отработанные теплоносители промышленных производств (пар, вода, газ) и т.п. Тепловая энергия в настоящее время производится при помощи сжигания ископаемого топлива. В качестве основных источников выступают неочищенная нефть, уголь, природный газ. Тепловая энергия может быть выражена в формуле: ΔQ = c.m.ΔT. С – обозначает удельную теплоемкость вещества, m –массу тела, а ΔT является разностью температур. 6. Световая (лучистая) энергия. Световая энергия известна каждому человеку с момента рождения. Еще в древние времена люди понимали, что существуют различные источники световой энергии: Солнце, звезды и луна, костер, хемилюминесцентные растения и животные. В наше время Солнце остается основным и самым важным источником энергии на всем земном шаре. Свет определяется как электромагнитное излучение, которое может уловить человеческий глаз. Длина волн такого излучения составляет 0,39-0,75 мк. Помимо этого к термину «свет» можно отнести и лучи, которые не видит глаз человека. Длина волн этого излучения выходит за вышеупомянутые пределы. Световая энергия не может являться первичной. Все солнечные энергетические преобразования получаются благодаря реакциям ядерного синтеза, которые происходят на Солнце и звездах. Таким образом, в современном мире самым доступным видом энергии для человечества является световая энергия. Солнце следует отнести к источнику, имеющему самые большие объемы и запасы. Не зря его считают неиссякаемым. Следует сказать, что кроме непосредственного воздействия, Солнце образует тепловую энергию и разогревает поверхность, а также атмосферу. Получается, что световая энергия является производной для формирования природных источников механической и химической энергии (ветер, водное течение, химические вещества, месторождения полезных ископаемых, лес, водная растительность и т.п.) На сегодняшнее время человечество обширно использует не только световую энергию Солнца, которая получена естественным путем, но и может искусственно преобразовывать ее из других разнообразных видов энергии: механической, электромагнитной, химической 7. Ядерная (атомная) энергия. Ядерная энергия – это энергия, освобождающаяся в результате внутренней перестройки атомных ядер. Ядерную энергию можно получить в ядерных реакциях или радиоактивном распаде ядер. Основные источники ядерной энергии – реакции деления тяжёлых ядер и синтеза (соединения) лёгких ядер. Последний процесс называют также термоядерными реакциями. Сегодня доля ядерной энергетики в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует органическое топливо, но его запасы не бесконечны. Поэтому, как альтернативный вариант, используется ядерное топливо. Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды. Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской атомной электростанции и Фукусиме. - Читайте подробнее на FB.ru: http://fb.ru/article/198185/primenenie-yadernoy-energii-problemyi-i-perspektivyi 8)Термоядерная энергия Управляемый термоядерный синтез (УТС) — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. В основных ядерных реакциях, которые планируется использовать в целях осуществления управляемого термоядерного синтеза, будут применяться дейтерий (2H) и тритий (3H), а в более отдалённой перспективе гелий-3 (3He) и бор-11 (11B). 9)Цикл Карно. КПД В термодинамике цикл Карно́ или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. В цикле Карно тепловая машина преобразует теплоту в работу с максимально возможным коэффициентом полезного действия из всех тепловых машин, у которых максимальная и минимальная температуры в рабочем цикле совпадают соответственно с температурами нагревателя и холодильника в цикле Карно. 10)как происходит превращение энергии АЭС(с одноконтурным реактором)  ГЭС  ТЭС  11) Что такое энергоресурсы и их энергоёмкость. Энергетический ресурс - это носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также вид энергии (атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия или другой вид энергии). Энергоёмкость — величина потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы. Численным выражением энергоёмкости системы является показатель, представляющий собой отношение энергии, потребляемой системой, к величине, характеризующей результат функционирования данной системы. 12) Виды возобновляемых и невозобновляемых энергоресурсов. К возобновляемым энергоресурсам относят энергию:- Солнца;- мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн- рек;- ветра;- морских течений;- морских водорослей;- вырабатываемую из биомассы;- водостоков;-твердых бытовых отходов;- геотермальных источников. Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии.Энергия невозобновляемых источников, в отличие от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.- каменный уголь,;- нефть- природный газ 13) Что такое первичная и вторичная энергия? Первичная энергия - это энергия, которая содержится в таких видах природных (источников) ресурсов, как древесина, уголь, нефть, природные газ, уран, энергия ветра, солнца, гидроэнергия, и может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую. Вторичная энергия - это формы, более пригодные для эксплуатации, в которые может быть преобразована первичная энергия, такие, как электроэнергия и бензин. Вторичная энергия получается после преобразования первичной на специальных установках. 14) Что такое энергетика. Виды энергетики. Энерге́тика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:получение и концентрация энергетических ресурсов, примером может послужить добыча, переработка и обогащение ядерного топлива;
15) Электроэнергетика. Традиционная электроэнергетика. Виды. Энерге́тика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов Виды энергетики
Характерной чертой традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в разнообразных условиях эксплуатации. Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичная[4] электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика делится на несколько направлений[5]. Тепловая энергетика,Гидроэнергетика,Ядерная энергетика Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии. Гелиоэнергетика— получение энергии от Солнца Биоэнергетика— это энергетика, основанная на использо вании биотоплива Геотермальная энергетика— получение энергии от внут реннего тепла Земли. 16.Тепловая энергетика. Гидроэнергетика. Ядерная энергетика. Теплоэнергетика В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС), использующих для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на:
на базе угля вырабатывается 46 % всей электроэнергии мира, на базе газа — 18 %, ещё около 3 % — за счет сжигания биомасс, нефть используется для 0,2 %. Суммарно тепловые станции обеспечивают около 2/3 от общей выработки всех электростанций мира[6][7] Гидроэнергетика В этой отрасли электроэнергия производится на гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока. ГЭС преобладает в ряде стран — в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Ядерная энергетика Отрасль, в которой электроэнергия производится на атомных электростанциях (АЭС), использующих для этого энергию управляемой цепной ядерной реакции, чаще всего урана и плутония. По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция, около 70 %. Преобладает она также в Бельгии, Республике Корея и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США, Франция и Япония 17.Нетрадиционная электроэнергетика Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются их экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное строительство · Малые гидроэлектростанции · Ветровая энергетика · Геотермальная энергетика · Солнечная энергетика · Биоэнергетика · Установки на топливных элементах · Водородная энергетика · Термоядерная энергетика. 18.Малые гидроэлектростанции. Ветровая энергетика. Геотермальная энергетика. Солнечная энергетика. Биоэнергетика. Установки на топливных элементах. Водородная энергетика. Термоядерная энергетика. Малая гидроэлектростанция (МГЭС) — гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии на малых реках. Ветроэнергетика —преобразование кинетической энергии воздушных масс в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), Геотермальная энергетика. производство тепловой и электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. В вулканических районах. в Исландии и Новой Зеландии Солнечная энергетика - непосредственное использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Производство энергии с помощью солнечных электростанций с помощью фотоэлементов. Биоэнергетика — производство энергии из биотоплива (топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.)различных видов. Установки на топливных элементах Топливные элементы (ТЭ) являются электрохи-мическими устройствами, которые преобразуют химическую энергию топлива в электрическую и тепловую энергию, и происходит это эффективнее, чем в обычных технологиях со сжиганием. ТЭ представляют собой «неистощимые батарейки», к которым непрерывно подводится топливо и воздух. Водородная энергетика — использование водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). На стадии разработки. Термоядерная энергетика – основана на Управляемом термоядерном синтезе (УТС) — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, носит управляемый характер. будут применяться дейтерий и тритий, а в более отдалённой перспективе гелий-3 и бор-11 19. ТОПЛИВО, ВИДЫ -Топливо – это горючее вещество, применяемое для получения теплоты. Топливо по происхождению делят на: - природное топливо (уголь, торф, нефть, горючие сланцы, древесина и др.) - искусственное топливо (моторное топливо, генераторный газ, кокс, брикеты и др.). По своему агрегатному состоянию его делят на твёрдое, жидкое и газообразное топливо, По назначению при использовании – на энергетическое, технологическое и бытовое. Наиболее высокие требования предъявляются к энергетическому топливу, а минимальные требования – к бытовому. Твёрдое топливо – древесно-растительная масса, торф, сланцы, бурый уголь, каменный уголь. Жидкое топливо – продукты переработки нефти (мазут). Газообразное топливо – природный газ; газ, образующийся при переработке нефти, а также биогаз. Ядерное топливо – расщепляющиеся (радиоактивные) вещества (уран, плутоний). Органическое топливо, т.е. уголь, нефть, природный газ, составляет подавляющую часть всего энергопотребления. 20. Топливо для ТЭС. Добыча, обработка. На ТЭС сжигают три вида топлива: газообразное, жидкое и твердое. 1. Основной способ добычи газа – это бурение скважин. Обычно на территории месторождения располагается несколько скважин. Если скважина будет всего одна, то вполне вероятно ее преждевременное обводнение. На сегодняшний день практически отсутствуют другие способы добычи газа. Помимо компонентов, важных для нужд промышленности, газ содержит примеси, затрудняющие процесс транспортировки и использования конечными потребителями. Сразу после добычи газ на установках комплексной подготовки осушается, в ходе чего из него извлекаются пары воды и серы. Дальнейшая переработка природного и попутного газа осуществляется на химических и газоперерабатывающих заводах. 2. Из многочисленных жидких топлив на ТЭС в основном используют мазут. Мазут — это смесь тяжелых углеводородов, остаточный продукт перегонки нефти, остающийся после отделения бензина, керосина и других легких фракций. В большинстве случаев процедура переработки и утилизации производится по отношению к нефтепродукту, который по различным причинам стал негодным для дальнейшего применения по своему технологическому назначению. Для такого продукта, требуется качественная утилизация на специально оборудованных полигонах, либо отправка на фабрики по переработке нефтяных шламов. 3. Основными видами природного твердого топлива являются древесина, торф, горючие сланцы и ископаемые угли. Для добычи торфа применяют чаще всего фрезерный способ, при котором находящийся на поверхности слой торфа измельчается на мелкие куски особой машиной и гидравлический способ, при котором торф размывается сильной струей воды, а образовавшаяся полужидкая масса перекачивается по трубам на поля для подсушки, после чего режется на кирпичи. Дальнейшее превращение торфа, протекавшее уже глубоко под наслоениями осадочных горных пород привело к образованию ископаемых углей. Добыча угля ведется открытым способом: посредством экскаваторов или взрывными работами удаляется слой горных пород, покрывающих пласт, после чего уголь добывается экскаваторами. Этот способ значительно производительнее, чем более распространенный способ добычи в шахтах, применяемый при глубоком залегании пластов. Шахтная добыча угля производится посредством угольных комбайнов и врубовых машин, а откатка угля к стволу шахты — электровозами. Сейчас внедряется новый экономичный гидравлический способ добычи в шахтах: уголь разбивается и смывается из пласта сильной струей воды, посредством которой осуществляется также и транспорт угля на поверхность земли. Значительная часть ископаемых углей подвергается высокотемпературной переработке, то есть является химическим сырьем. Цель такой переработки - получение из угля ценных вторичных продуктов, используемых в качестве топлива. 21. Тепловая энергетика. Теплоэнергетика – это отрасль энергетики, в центре внимания которой находятся процессы преобразования тепла в другие виды энергии. Тепловая энергетика немыслима без теплоэлектростанций. Тепловые энергоустановки функционируют по следующей схеме: сначала топливо органического происхождения подаётся в топку, где оно сжигается и нагревает, проходящую по трубам воду. Вода, нагреваясь, преобразуется в пар, который заставляет вращаться турбину. А благодаря вращению турбины активизируется электрогенератор, благодаря которому генерируется электрический ток. В качестве топлива в тепловых электростанциях используется нефть, уголь и другие невозобновляемые источники энергии. Теплоэнергетические устройства являются, и ещё очень долго будут являться основным источником электрической энергии для человечества. Поэтому теплоэнергетики всего мира продолжают усиленно развивать данную перспективную отрасль энергетики. Главным негативным фактором в развитии теплоэнергетики стал тот вред, который наносят окружающей среде в процессе своей работы тепловые электростанции. При сгорании топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных выбросов. Кроме того, ТЭС сильно загрязняют воду и портят ландшафт из-за необходимости организации мест для хранения шлаков, золы или топлива. 22.Принципиальные схемы тепловых электростанций: КЭС, Котельная, ТЭЦ, ПГУ, ГТУ     ПТУ  23. Экологические аспекты теплоэнергетики. Тепловые электрические станции – основной компонент генерирующих мощностей, их воздействие на окружающую среду наиболее значительно и многообразно. Основные виды воздействия: - загрязнение воздушной среды дымовыми выбросами и вредными газами, и твердыми аэрозолями (зола, сажа), включающими, в свою очередь, токсичные и канцерогенные компоненты, в том числе соединения тяжелых металлов; - тепловое «загрязнение» водоемов и туманообразование в результате сброса нагретой в конденсаторах турбин воды в водохранилища или непосредственно в природные водотоки; - выброс значительного количества диоксида углерода и других «тепличных» газов, создающих «парниковый эффект», который способен привести к неблагоприятному катастрофическому потеплению на Земле; - загрязнение атмосферы, гидросферы и почвы пылью и токсичными веществами из золоотвалов ТЭС на твердом топливе, а также отчуждение земли под эти золоотвалы; - загрязнение гидросферы сточными водами водоподготовительных химических установок, продувочной и промывочной водой котлов и другими отходами. 24. Типы котлов Паровые котлы можно разделить на два основных типа: газотрубные и водотрубные. В конструкции газотрубных котлов внутри ёмкостей с разогреваемой водой располагаются дымовые и жаровые трубы, по которым выходят газообразные продукты сгорания. Такие котлы в свою очередь делятся на жаротрубные, дымогарные и дымогарожаротрубные. По типу конструкции водотрубные котлы делятся на следующие виды: вертикальные с вертикальным или поперечным паровым барабаном, вертикальные с одним или несколькими барабанами, горизонтальные с поперечным или продольным паровым барабаном, радиационные, а также сочетания вышеперечисленных вариантов. По применению паровые котлы делятся на следующие типы:
25.Атомная энергетика АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, область техники, основанная на использовании реакции деления атомных ядер для выработки теплоты и производства электроэнергии. В 1990 атомными электростанциями (АЭС) мира производилось 16% электроэнергии. Такие электростанции работали в 31 стране и строились еще в 6 странах. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. СШАпроизводят на АЭС только восьмую часть своей электроэнергии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства. Атомная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия. 26. Топливо для АЭС. Добыча, обработка В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется U – уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции – ядерном реакторе. При цепной реакции деления ядерного вещества выделяется значительное количество тепловой энергии, используемое для генерации электроэнергии. Под ядерным топливом понимаются тепловыделяющие сборки (ТВС). ТВС представляет собой сложную конструкцию, основной составляющей которой является пучок стержней из нержавеющей стали или циркония. В них помещают таблетки диоксида урана с обогащением по урану-235 до 5 %. Герметизированные и снабженные топливными таблетками стержни называют твэлами. Для выравнивания зазоров между твэлами и для придания ТВС необходимой конструктивной жесткости, сборка имеет ряд конструктивных элементов: хвостовик, головку и набор дистанционирующих решеток, в некоторых случаях – чехловую трубу. В зависимости от типов реакторов ТВС имеют различное количество твэлов. Добыча ведется традиционным (шахтным) способом или методом подземного выщелачивания. Чтобы урановая руда превратилась в ядерное топливо, она проходит ряд преобразований (переделов). Сначала ее измельчают на дробильных установках и подвергают воздействию кислот. Выделенные соли урана концентрируют из раствора, а сам уран экстрагируют с использованием процессов ионного обмена. В результате получают закись-окись урана. Затем она проходит ряд химических преобразований, в результате чего получается гексафторид урана, который подвергается обработке в специальных центрифугах с целью повышения содержания делящегося изотопа урана-235. После обогащения гексафторид урана преобразуют в порошок диоксида урана, служащий материалом для изготовления топливных таблеток. 27. Механическое обогащение урана( методы очистки от примесей) Существует несколько методов механического обогащения руд: радиометрический, гравитационный и флотационный. Радиометрическое Обогащение основано на использовании специфического свойства урановых руд — радиоактивности. Метод основан на измерении различной интенсивности у-излучения от отдельных кусков (при максимальном размере последних 200— 300 мм) или от порции дробленой и измельченной массы. С помощью автоматического сепарирующего устройства (рис. 6.4) удается отсортировать руду на богатые и бедные по урану сорта и отделить с небольшими затратами пустую породу (от 10 до 50% общей массы обогащаемой руды), направив ее в отвалы. Радиометрическое обогащение проводится в несколько стадий. Начинается оно непосредственно в забоях рудников, где проверке подвергаются вагонетки с рудой, и продолжается на гидрометаллургическом заводе, где процесс ведется на потоке руды, перемещаемой ленточными транспортерами. Если же урановые минералы рассеяны по всей рудной массе 0 ассоциированы с минералами пустой породы и, кроме того, загрязнены илом или глиной, то радиометрическое обогащение большого эффекта не дает. В этом случае применяют гравитационное или флотационное обогащение. Гравитационное Обогащение основано на разнице плотности ряда урановых минералов (6,5—10,5 г/см3) и минералов пустой породы (обычно 2,5—2,7 г/см3). В гравитационном методе используется закон падения твердых тел в жидкой (обычно водной) среде или водных суспензиях, что требует значительного дробления или измельчения руды. Для очень мелкой руды (<0,5 мм) применяют концентрационные столы. Гравитационное обогащение успешно комбинируют с другими процессами, например с флотацией. Флотационное Обогащение основано на различии смачиваемости минеральных частиц измельченной (<0,3 мм) руды, благодаря чему частицы одних минералов прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя пену, а частицы других остаются в пульпе. Добавление различных флотационных реагентов (коллекторы, вспениватели, активаторы, депрессоры и пр.) увеличивает или уменьшает природную смачиваемость минералов водой и позволяет лучше их разделять. Каждый способ обогащения предъявляет свои требования к степени предварительного дробления или измельчения руд: для радиометрического обогащения — 25—300 мм, гравитационного — 0,07—0,1 мм, флотационного — 0,07—0,15мм. При обогащении руд теряется (направляется в отвалы) от 5 до 15% урана. 28. Аффинаж. Его необходимость. Очистка (аффинаж) урана производится в настоящее время преимущественно трибутилфосфатом или метилизобутилкетоном, что обеспечивает получение урана высокой степени чистоты, который может быть использован в ядерных реакторах. Примеси, в особенности В, СсЗ, 5га, Ей, Ос1, Оу, обладают высокими сечениями захвата нейтронов и при содержании их в уране значительная часть нейтронов будет теряться. В результате проведения цикла очистки уран получается в виде диуранатааммония, перекиси урана и нитрата уранила, которые затем прокаливанием переводятся в трехокись урана. Все ранее рассмотренные технологические процессы по обогащению и выщелачиванию руд, по сорбционному или экстракционному извлечению всегда сопровождаются определенной очисткой урана от сопутствующих примесей. Однако полной очистки получаемых химических концентратов достичь не удается и сухой прокаленный продукт в большинстве случаев содержит только 60-80% урана, а остальное – примеси. И даже когда получается продукт с более высокой концентрацией урана (например, 95-96% U3O8), количество остающихся в нем примесей все еще очень значительно. Такой уран не годится для использования в качестве ядерного топлива. Поэтому в производственном цикле переработки урана необходимой и обязательной ступенью являются так называемые аффинажные процессы, обеспечивающие тонкую очистку и получение ядерно-чистых соединений. 29.Изготовление твэлов и сборок. Производство наиболее распространенных твэлов из диоксида урана состоит из следующих технологических стадий и переделов. 1. Подготовка ядерного топлива: приготовление порошков окисного топлива путем конверсии гексафторида в двуокись урана, прессование и получение спеченных таблеток, шлифование, выходной контроль и комплектование таблеток для снаряжения твэлов. 2. Подготовка трубчатых оболочек твэлов: изготовление тонкостенных бесшовных труб. 3. Снаряжение твэлов топливом: дозировка и упаковка таблеток в подготовленные к сборке оболочные трубки, установка концевых деталей, герметизация, контроль качества твэл. 4. Сборка твэлов в ТВС: соединения твэлов в ТВС; сборка неразъемных соединений. Изготовление твэлов и ТВС по своему характеру является массовым механическим и в значительной мере автоматизированным производством прецизионного класса Для сборки ТВС используют неразъемные и разъемные соединения. Неразъемные соединения получают сваркой и пайкой, разъемные – креплением болтами, штифтами. На рис.13 показана ТВС реактора ВВЭР- 1000 в сборе. Способ соединения твэл в ТВС выбирается с учетом многих факторов: рабочей температуры внутри активной зоны, коррозионного действия теплоносителя на оболочки твэл в реакторе, влияние на твэлы облучения потоком нейтронов, конструкции, формы и конфигурации самих твэл. Соединение элементов посредством сварки, пайки или крепежа должно быть надежным. 30.Типы АЭС. Виды реакторов. (http://leg.co.ua/info/spravka/tipy-aes-i-ih-tehnologicheskie-shemy.html) Атомные электрические станции (АЭС) могут быть конденсационными, теплофикационными (АТЭЦ), а также атомными станциями теплоснабжения (ACT) и атомными станциями промышленного теплоснабжения (ACПT). Атомные станции сооружаются по блочному принципу как в тепловой, так и в электрической части. Ядерные реакторы АЭС классифицируются по различным признакам. По уровню энергии нейтронов реакторы разделяются на два основных класса: тепловые (на тепловых нейтронах) и быстрые (на быстрых нейтронах). По виду замедлителя нейтронов реакторы бывают водными, тяжеловодными, графитовыми, а по виду теплоносителя — водными, тяжеловодными, газовыми, жидко металлическими. Водоохлаждаемые реакторы классифицируются также по конструктивному исполнению: корпусные и канальные. С точки зрения организации ремонта оборудования наибольшее значение для АЭС имеет классификация по числу контуров. Число контуров выбирают с учетом требований обеспечения безопасной работы блока при всех возможных аварийных ситуациях. Увеличение числа контуров связано с появлением дополнительных потерь в цикле и соответственно уменьшением КПД АЭС. В системе любой АЭС различают теплоноситель и рабочее тело. Рабочим телом, т.е. средой, совершающей работу, преобразуя тепловую энергию в механическую, является водяной пар. Типы реакторов:
31. Принципиальные схемы атомных электростанций: одноконтурная, двухконтурная, трехконтурная. Особенности. С точки зрения организации ремонта оборудования наибольшее значение для АЭС имеет классификация по числу контуров. Число контуров выбирают с учетом требований обеспечения безопасной работы блока при всех возможных аварийных ситуациях. Увеличение числа контуров связано с появлением дополнительных потерь в цикле и соответственно уменьшением КПД АЭС. В системе любой АЭС различают теплоноситель(отводить теплоту, выделяющуюся в реакторе) и рабочее тело(совершает работу преобразуя тепловую энергию в механическую паром).  а - одноконтурная; б - двухконтурная; в - трехконтурная; 1 - реактор; 2 - турбина; 3- турбогенератор; 4- конденсационная установка; 5- конденсатный насос; б - система регенеративного подогрева питательной воды; 7 - питательный насос; 8 - парогенератор; 9 - циркуляционный насос контура реактора; 10 - циркуляционный насос промежуточного контураЕсли контуры теплоносителя и рабочего тела не разделены, АЭС называют одноконтурной. В одноконтурных схемах все оборудование работает в радиационно-активных условиях, что осложняет его ремонт. Если контуры теплоносителя и рабочего тела разделены, то АЭС называют двухконтурной. Соответственно контур теплоносителя называют первым, а контур рабочего тела — вторым. В таких схемах реактор охлаждается теплоносителеми парогенератор - главным циркуляционным насосом. Образованный таким образом контур теплоносителя является радиоактивным. Второй контур включает оборудование, которое работает при отсутствии радиационной активности — это упрощает ремонт оборудования. На двухконтурной станции обязателен парогенератор, который разделяет первый и второй контуры. Существуют теплоносители, интенсивно взаимодействующие с паром и водой. Это может создать опасность выброса радиоактивных веществ в обслуживаемые помещения.Поэтому создают дополнительный (промежуточный) контур. Такие АЭС называют трехконтурными. 32. Радиоактивные отходы. Методы переработки и утилизации. Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности. Методы захоронения или утилизации радиоактивных отходов: 1 2 |