Классификация ядерных реакторов
Ядерные реакторы делятся на несколько групп:
1) в зависимости от средней энергии спектра нейтронов - на быстрые, про-межуточные и тепловые;
2) по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные;
3) по типу теплоносителя - водяные, тяжеловодные, натриевые;
4) по типу замедлителя - на водяные, графитовые, тяжеловодные и др.
Для энергетических целей, для производства электроэнергии применя-ются:
1) водоводяные реакторы с некипящей или кипящей водой под давлением,
уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом,
2) тяжеловодные канальные реакторы и др .
В будущем будут широко применяться реакторы на быстрых нейтро-нах, охлаждаемые жидкими металлами (натрий и др.); в которых принци-пиально реализуем режим воспроизводства топлива. В большинстве обыч-ных реакторов в качестве теплоносителя используется вода, либо под давле-нием, либо кипящая.
Реактор рбмк
Реактор РБМК-1000 это Реактор Большой Мощности Канальный, циф-ра 1000 это 1000 МВт электрической энергии которые получаются после преобразования.
Обычно топливо применяется в виде таблеток UO2 помещенных в металлическую трубку. В реакторе РБМК трубка диаметром 13,5 мм выпол-нена из циркониевого сплава. Герметично заваренная заглушками трубка, с таблетками топлива называется тепловыделяющим элементом (ТВЭЛ). ТВЭ-Лы в работающем реакторе омываются потоком теплоносителя .
В результате деления, тепловая энергия выделяется в таблетке, которая нагревается (рис. 10.7). За счет теплопроводности тепловая энергия предается на оболочку. Теплоноситель, омывая оболочку снимает тепловую энергию и нагревается, в РБМК теплоноситель частично испаряется.
Как уже упоминалось, при рассмотрении способов теплообмена, чем больше разность температур между горячей и холодной точками, тем больше тепловой поток. Однако температуру нельзя поднимать до бесконечности, максимальная температура таблетки топлива ограничена температурой плав-ления для UO2, она составляет приблизительно 1800 С. Самая горячая точка таблетки находится в ее середине. Для оболочки ТВЭЛа из циркония, макси-мальная температура 320-350 С. При большей температуре его прочност-ные характеристики ухудшаются (повышается ползучесть). В процессе экс-плуатации реактора необходимо не допускать превышение предельных температур, поскольку разрушение ТВЭЛа ведет к выходу сильно радиоак-тивных продуктов деления в теплоноситель и их разнос по трубопроводам.
Рис. 10.7.
Схема работы ТВЭЛа.
На рис. 10.8 приведена примерная тепловая схема работы РБМК 1000.
Рис. 10.8. Реакторная установка РБМК-1000
В самом общем виде реактор представляет собой цилиндр составленный из графитовых блоков, помещенный в бетонную шахту. Диаметр, этого цилиндра, около 12 м, а высота около 8 м. Реактор окружен боковой биоло-гической защитой в виде кольцевого бака с водой. Этот цилиндр пронизывают 1693 топливных канала, представляющих собой трубки из сплава циркония диаметром 88 мм и толщиной 4 мм. В топливном канале устанавливается тепловыделяющая сборка (ТВС).
При создании таких реакторов решалась задача экономичного исполь-зования нейтронов в активной зоне реактора. С этой целью оболочки ТВЭЛов и трубы канала изготовлены из слабо поглощающих нейтроны циркониевых сплавов. В период разработки РБМК температурный предел работы сплавов циркония был недостаточно высок. Это определило относительно невысокие параметры теплоносителя в РБМК. Давление в сепараторах равно 7,0 МПа, чему соответствует температура насыщенного пара 284°С. Схема установок РБМК одноконтурная. Пароводяная смесь после активной зоны попадает по индивидуальным трубам в барабаны-сепараторы, после которых насыщенный пар направляется в турбины, а отсепарированная циркуляционная вода после ее смешения с питательной водой, поступающей в барабаны-сепараторы от турбоустановок, с помощью циркуляционных насосов подается к каналам реактора.
Из двух типов реакторов на тепловых нейтронах - корпусных водо-водяных и канальных водографитовых, использовавшихся в атомной энергетике России, последние оказалось проще освоить и внедрить в жизнь. Это объясняется тем, что для изготовления канальных реакторов могут быть использованы общемашиностроительные заводы и не требуется такого уни-кального оборудования, которое необходимо для изготовления корпусов водо-водяных реакторов.
Энергоблоки с реакторами РБМК электрической мощностью 1000 МВт (РБМК-1000) находятся в эксплуатации на Ленинградской, Курской, Черно-быльской АЭС, Смоленской АЭС. Они зарекомендовали себя как надежные и безопасные установки с высокими технико-экономическими показателями. Если их специально не взрывать.