Перспективи атомних електростанцій

Реактори, що працюють на повільних нейтронах: водо-водяні (ВВЕР), газографітні, урано-графітні, важководяні та ін. не дозволяють найбільш ефективно використовувати ядерне паливо. Реактори на швидких нейтронах володіють можливістю відтворення ядерного палива з коефіцієнтом відтворення, що досягає 1,4 та вище і часом подвоєння ядерного палива менше 10 років.

Основні переваги атомної енергії:

1. АЕС майже не залежить від розташування джерела сировини внаслідок компактності ядерного палива та легкого його транспортування. Про те для охолодження АЕС необхідний потужний потік води (морської або прісної).

2. Спорудження потужних енергетичних блоків має благоприємні перспективи, оскільки один реактор може дати електричну потужність біля 2 ГВт.

3. Мала витрата палива не вимагає завантаження транспорту.

4. АЕС практично не забруднює довкілля (ідеал) ?!

Надійність АЕС

У зв’язку з широким будівництвом АЕС виникають питання безпеки їх роботи та можливих шкідливих впливів на людину, і в першу чергу, впливів радіоактивних випромінювань. Радіоактивне випромінювання небезпечне для людей, в великих дозах може викликати захворювання або навіть смерть. Є природні та штучні джерела радіаційного фону. Останні поділяються на внутрішні та зовнішні.

Для того, щоб АЕС не викликали надто великих випромінювань, необхідно виконувати вимоги безпеки. Поняття безпеки включає в себе декілька аспектів:

1. Безпека обслуговуючого персоналу.

2. Відсутність розповсюдження радіоактивності в атмосферу та воду.

3. Забезпечення безаварійної роботи реакторів станцій.

4. Переробка та зберігання радіоактивних відходів.

АЕС не допускається розташовувати ближче, ніж на 180-200 км від великих міст. На певній відстані від станції повинна проходити санітарно-захисна зона, заборонено для проживання, район будівництва повинен бути безпечним в сейсмічному відношенні.

Для затримки радіоактивності, що випромінюється при роботі реактора, встановлюється декілька захисних бар’єрів:

0. кристалічна гратка палива, якою поглинаються радіоактивні продукти поділу та перетворення важких ядер;

1. металева оболонка твелів;

2. корпус реактора та система циркуляції теплоносія (першого контура);

3. залізобетонні та металеві захисні оболонки, запобігаючі розповсюдженню радіоактивності при порушенні міцності корпуса реактора або контура з теплоносієм.

Аварія на ЧАЕС показала необхідність конкретних заходів по підсиленню безпеки атомних станцій, тих, що діють та тих, що будуються. Зараз перш за все необхідне подальше підвищення технологічної надійності в період експлуатації, своєчасний демонтаж та консервація станцій після вичерпанням ресурсу основного обладнання (середній строк служби АЕС  30 років), вишукування більш сучасних способів захоронення, складання і застосування радіоактивних відходів.

Лекція 8 можливі способи перетворення різних видів енергії в електричну Магнітогідродинамічне перетворення енергії

Безпосереднє перетворення теплової енергії в електричну дозволяє суттєво підвищити ефективність використання паливних ресурсів.

Для сучасної електроенергетики велике значення має відкритий Фарадеєм закон електромагнітної індукції, котрий стверджує, що в провіднику, який рухається в магнітному полі, індукується ЕРС.

Область науки, що вивчає взаємодію між магнітним полем і струмопровідними рідинами або газами, називається магнітогідродинамікою.

ріка

А

А

мал.4.1 мал.4.2

Якщо будь-який газ нагріти до високої температури (3000^оС), збільшивши тим самим його внутрішню енергію і перетворивши в електропровідну речовину, то при наступному розширенні газу в робочих каналах МГД-генератора відбудеться пряме перетворення теплової енергії в електричну.

МГД-генератор з паросиловою установкою

В камері спалювання органічне паливо, отримані при цьому речовини в стані плазми з додаванням присадок направляються в канал МГД-генератора, що розширюється. Сильне магнітне поле створюється сильними електромагнітами. Температура газу в каналі повинна бути не нижчою 2000^оС, оскільки при меншій температурі електропровідність газів дуже падає і в них практично зникає магнітогідродинамічна взаємодія з магнітним полем.

Теплота відпрацьованих в МГД-генераторах газів спочатку використовується для підігрівання повітря, що подається в камеру спалювання палива. Потім в паросиловій установці теплота витрачається на утворення пари та доведення її параметрів до необхідних величин.

Гази, що виходять із каналу МГД-генератора мають температуру  2000^оС, а сучасні теплообмінники, на жаль, можуть працювати при температурах, що не перевищують 800^оС, тому при охолодженні частина теплоти втрачається. Труднощі в створенні МГД-генераторів полягають в отриманні матеріалів необхідної міцності.

МГД-генератори з ядерними реакторами

5

Перспективні генератори з ядерними реакторами, що використовуються для нагрівання газів та їх термічної іонізації.

Труднощі в створенні МГД-генератора з ядерними реакторами полягають в тому, що сучасні тепловиділяючі елементи, що містять уран і покриті оксидом магнію, допускають температуру, що ненабагато перевищує 600^оС, в той час як для іонізації газів необхідна температура  рівна 2000^оС.

Вартість дослідних МГД-генераторів дуже висока. При зниженні їх вартості з’явиться можливість використовувати МГД-генератори для покриття піків навантаження в енергосистемах.