2.3. Жылуды қамтитын электр станциялар (жэс)
Жылуды қамтитын электр станциялары ЖЭС сұлбадан өндірістік бу мұқтаждық үшін ыстық су циклімен ерекшеленеді.
Жылуды қамтитын бу алымы өндіріске барады (бойлер), тороаптық су сорғысы арқылы қала және өндіріс шаруашылығына беріледі. Су жылытқыштағы конденсат сорғы арқылы деаэраторға барады. Жылу электрстанция-сында қуаты 100–250МВт жылуландырулық турбоқондырғылар қолданылады.
Алынған буды жылулық мақсатта қолдану кезінде аралық турбина сатысынан өткенде конденсаторға түсетін бу және айналма судың көлемі азаяды. Сондықтан жылу орталықтардың ПӘК 60-70% және одан жоғары болады. Жылулық энергияны алыс аралықтарға жеткізгенде, жылу шығыны болады, сол себепті жылу орталықты тұтынушылардан алысқа салмайды. Соңғы уақытта жылу электр орталықтарын блокты түрде жобалап, оның ауласын 5-10км алыс аралықта салып, жылуды турбақұбыр арқылы тасымалдау қарастырылуда.
2.4 Газ турбиналық электростанциялар
Газ турбинасының ГТ жұмыс істеу принципі бойынша авиациялық турбовинтелдік және турбореактивті қозғалтқыштарға ұқсас. Сұйық немесе газтәріздес отын түрі, отын сорғысы ТН немесе газ компрессоры ГК жану камерасына КС, 2.2 суретінде көрсетілгендей беріледі. Онда регенеративті жылытқышта Р жанған өнімдерден жылытылған ауа беріледі. Отын жанғанда түзілетін газдар жану камерасынан КС, ГТ-на беріледі. Темпера-турасы 1000°С жоғары жану өнімі турбина статорына тұрақты орналасқан темір болаттан жасалған турбина қалақшасына барады. Ары қарай жұмыс істеу принципі жылу турбинасына ұқсас. Қазіргі ГТ-лар қуаты 25-200 МВт-тық болып жасалынады. Қондырғыны іске қосу қозғалтқыш арқылы 1-2 мин уақытында іске асады. ГТ негізгі бу бөлігі атмосфераға беріледі, сондықтан олардың жалпы ПӘК 25-30% -ды құрайды.
|
|
Р - регенератор; ВК - ауа компрессор; КС жану камерасы; ГТ - газ турбинасы; ПД – ќосќыш ќозєалтќыш; ТН – отын сорєысы; ГК - газ компрессоры
2.2 Сурет - Жылу регенерациялы газ турбиналыќ ќондырєыныѕ принципиалды сўлбасы
1-атмосферадаєы ауа; 2-отын; 3-турбинадан алынєан газ; 4-шыќќын газдар; 5-таза бу ; 6-ќоректік су
2.3 Сурет - Утилизациялыќ типті бу генераторы бар ПГУ принципиалды сўлбасы
ГТ шықпасында жұмыс істеген газдың температурасы жоғарыламай тұрғанда ПГУ бу газды турбинада бу өндіру үшін және 2.3 суретінде көрсетілгендей бу турбинасының жұмыс істеуіне пайдалануға болады. Отын 2 (газотурбалық, сұйық, газ) жану камерасына КС келеді және оған компрессор көмегімен К ауа еріледі. Компрессор газ турбинасымен Т және электрлік генератормен бір білікте жалғасқан, компрессор К және генератор газ турбинасы Т арқылы қозғалысқа келеді.
Ыстық газдар 3 газ турбинасынан Т утилизатор қазандығына КУ келеді. Қазан утилизаторда КУ жану өнімдері жылуынан 3 су 6 буға 5 айналады, су бу турбинасына барады ПТ, ол электр генераторымен бір білікте орналасқан. Қазан-утилизаторда жану өнімдері 4 сыртқа тасталынады. Бу турбинасында ПТ шаршаған бу конденсаторға беріледі содан қорек сорғысы арқылы 6 қайтадан қазан утилизаторға беріледі.
3 - дәріс. Атомдық, дизелдік және геотермалды станциялар
3.1 Атом электр станциялары
Атом электр станцияларының жұмысы ауыр ядролардың ыдырауына негізделген, нәтижесінде нейтрон ядросына тиюі салдарынан тізбектік реакция дамып көп мөлшерде энергия бөлінеді.
Ядролық отын есебінде, байытылған табиғи уран және жасанды алынған плутоний 239Рu қолданылады. Плутоний 239Рu өзіндік ыдырау қабілеттілігіне ие, оны ұқсас ядролық жанармай есебінде қолдану тиімді, өйткені оның ядросы ыдыраған кезде, 235U ядросының ыдырауынан көп нейтрон бөлінеді.
Атомдық энергетикада екі түрлі нейтрон «сұрыптары» кездеседі:
ядролық реакция нәтижесінде пайда болатын, көп мөлшерде энергияға ие жылдам нейтрон және энергиясы жылдам нейтрондардан шамамен 100 есеге аз баяу (жылулық) нейтрондар.
Қазіргі уақытта атомдық энергетикада баяулатылған жылулық реакторлар сияқты жылдам нейтрондағы реакторлар қолданылады.
Жылулық нейтрондағы реакторларда баяулатқыштар есебінде: жай суды, ауыр суды және графитті, көбінесе жиі жай суды қолданады. 235U ядросының ыдырау процесінде түзілетін нейтрондардың біреуі тура бағыт бойынша шығындалып, 235U ядросына тиеді және реакцияны тізбекті жасайды.
Жарылыс болмау үшін ядерлік реакторда нейронды белсенді жұтатын материалдан жасалған, мысалы бор карбиті қарымтауыш оқтаушадан тұрады. Ядролық реакцияны күшейту үшін қарымтауыш (басқарушы) оқтаушалар ядролық реакция түзетін аймақтан алынады, ал төмендету үшін керісінше жүктелінеді. Қарымтауыш оқтаушалар көмегімен реактор жұмысының қалыптасқан режиміне, яғни тұрақты қуаттағы реактор жұмысына қол жеткізуге болады.
Баяулатылған, жылулық нейтрондағы реакторлар кеңінен қолданыс тапты және ол барлық елдердің атомдық энергетикасының негізі болып табылады.
Ядролық отын тұратын көлем және баяулатқыш-реактордың белсенді аймағы деп аталынады. Мұнда жылдам нейтрондардың баяулауы, олардың жылулық нейтронға «айналуы» және де жылу тасымалдағышқа жылу ерілуі жүзеге асырылады.
Реактордың белсенді аймағында тұратын ядерлік жанармай жылу бөл-гіштік элементтерге (ТВЭЛ) орналасады. ТВЭЛ-ді арнайы дестелерге, кассеталарға және блоктарға жинайды. Шағылысудың негізгі көзі реактор-дың белсенді аймағы және құрастырмалы материалдар болып табылады.
Биологиялық қорғаныс жоғары сапалы бетоннан жасалынады және ол жақсы нейтрон жұтқыш болып табылатын 10% судан тұрады. Бетонға карбит боры жиі қосылады.
Реактор әрдайым радиактивті шағылудың көзі болып табылады. Біраақ реакторды дұрыс пайдаланған жағдайда оның зиянды шамасы аз болады. Соған қарамастан, ол қауіпсіздік атом энергетикасының маңызды сұрақтарының бірі болып табылады.
Қазіргі таңда кеңінен таралған су-сулық реакторлар (ВВЭР-сулық энергетикалық реактор), мұнда жай су нейтронды баяулатқыш және жылутасымалдағыш қызметін атқарады және уран-графитті реакторлар
(РБМК жоғарғы қуатты реактор арналы), мұнда баяулатқыш қызметін графит, ал жылутасымалдағыш қызметін жай су атқарады.
Су-сулық реактордың принциптік сұлбасы 3.1суретінде көрсетілген. Реактордың активті аймағы қалың қабырғалы 150-200 атмосфераның қысымын ұстайтын су және жылубөлгіштік элементтер (ТВЭЛ) орналасқан ыдыстан тұрады. ТВЭЛ мен бөлінген жылу температурасы айтарлықтай артатын сумен алынады. Бұл бірконтурлы АЭС аталмыш технологиялық сұлба ол 3.2 а суретінде көрсетілген. Су белсенді аймақта ТВЭЛ-дермен жанасқанда радиактивті болып, қызметкерлерге қауіп туғызады.
3.1 Сурет– Су-сулық реактор сұлбасы.
3.2. б суретке қатысты екі контурлық сұлбада, бірінші контурдағы су жылуын екінші контурға береді, ол белсенді аймақтан ақпайды және радиактивті қауіпті туғызбайды. Ядролық реактордан 1, бу генераторы 5 және айналым сорғысынан 6 басқа қалған қондырғылар - турбина 2, конденсатор 3 және қорек сорғысы 4 қарапайым жылу станциясына ұқсас. Бу түзілу контурдағы әртүрлі қысым салдарынан болады.
а) бірконтурлы ВВЭР реактор базасында; б) екіконтурлы ВВЭР реактор базасында; в) үшконтурлы жылдам нейтронды реактор базасында
3.2 Сурет - АЭС-ның технологиялық сұлбалары
3.2 в суретінде үшконтурлы БН типті жылдам нейтронды реакторы бар АЭС сұлбасы көрсетілген. Бірінші және екінші контурда жылу тасымалдағыш қызметін әлсіз шағылатын нейтрон, радиактивті сұйық натрий атқарады, ал үшінші контурда радиактивті емес су (су буы) болады.
Чернобыль АЭС апатынан кейін атом энергетикасының дамуы күмән тудырды, алайда қазіргі таңда, апат ең қолайсыз фактор есебінен және жұмысшы қызметкердің қатаң қателігінен болғаны дәлелденді. Бұған қарамастан реактор қауіпсіздігін арттыру шаралары жасалынуда.
АЭС түтін газын және күл түріндегі қалдықтарды сыртқа шығармайды. Алайда АЭС-тің қоршаған ортаға және суға жылу бөлуі ЖЭС-на қарағанда көп болады. АЭС қоршаған ортаға зиянды мүмкін болатын маңызды ерекшелік радиактивті қалдықтарды көму болып табылады.
Қазақстан Республикасының аймағында шамамен 29% көлемдік уран қоры бар және қолданыста қозғалтқышын сынақтан өткізу үшін және реакторлық материалдандыру саласында зерттеу жүргізу үшін және қолданыс қауіпсіздігін арттыру үшін қызмет ететін басқа ұқсастығы жоқ зерттеліп жатқан үш реактор бар.
1972 жылдан бастап Манғышлақ энергокомбинаты құрамында БН-350 жылдам нейтронды реактор базасында атомдық электрстанция жұмыс істеп келеді. Бұл ядролы энергетикалық құрылғы 125 МВт электроэнергиясын және күніне 10000 тонна ішетін су өндіреді.
Көлемді уран қорын иемдене отырып, оның инфраструктуралық бақыла-нуының дамуына, іздеу және қазып алуға, ТВЭЛ-дер өнеркәсібін ұйымдас-тыруға, атом энергетикасын дамытуға Қазақстанның барлық обьективті шарт-тары бар.
Атом энергиясын қолдануды айтқан кезде термоядролық реакция мүмкін-діктерін айтпауға болмайды. Егер ертеректе қаралған ядролық реакциялар ауыр элементтердің бөлуіне себепкер нейтрон болып табылатын ядролық ыдырауын көрсетсе, онда термоядролық реакция атомдардың бір милиярд микрометр жақындауынан, яғни электростатикалық тебілу күшінен артқан жағдайына негізделген жеңіл элементті ядролардың бірігуінен болады. Бұл үшін зат плазмалық күйге енетін өте жоғары (он милион градус шамасында) температура керек.
Бастапқы заттың масса бірлігіне келтірілген термоядролық реакция-ның энергия бөлінуі 235U ядролық реакция бөлінуінен шамамен 4 есе көп. Термоядерлік реакцияның жер жағдайы шартында пайда болуы дәлелден-ген. Дәл осындай реакция термоядролық (сутектік) бомба кезінде болады, мұндай жағдайда ол басқарылмайтын қысқа уақытты және өте күшті жарылыс сипатында болады. Мұндай энергияны электрэнергия өндірісіне қолдану үшін, термоядерлік реакцияны басқарылатын етіп жасау қажет.
Бұл дейтерий тритилік реакция (D-T реакция) ресурстарын басқарыла-тындай жасауды әбден жеткілікті көзқарасымен қарау өте маңызды. Дейтеридің мұхит көл суындағы қоры энергетикалық эквивалентпен барлық жанармай түрлерінен миллион есе артық. Тритиді лити изотобынан алады, оның қоры энергетикалық эквивалентпен уранға сәйкес.
Мұндай ядролық электрстанциялар салу «Токамак» реактор базасында (магнит өрісіндегі торойдтық камера) мүмкін болады. Бұл бағыттағы зерттеу-лер жиі болуда, термоядролық реакцияны энергетика дамуына қолдану шартты жағдайында.