Технологический процесс получения электрической энергии на аэс
АЭС – это по существу ТЭС, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Один из основных элементов АЭС – реактор. В основном используют ядерные реакции расщепления урана U-235 под действием тепловых нейтронов.
Для их осуществления в реакторе кроме топлива (U-235) находится замедлитель нейтронов и циркулирует теплоноситель, отводящий тепло из реактора. В реакторах типа ВВЭР (водо-водяной энергетический) в качестве замедлителя и теплоносителя используется вода под давлением. В реакторах типа РБНК (реактор большой мощности канальный) теплоноситель вода, а замедлитель – графит.
Схемы АЭС в тепловой части могут выполняться в различных вариантах:
1 – реактор, 2 – парогенератор, 3 – турбина, 4-генератор, 5 - траснформатор, 6 – конденсатор, 7 – питательный насос, 8 –главный циркуляционный насос
Технологическая схема АЭС с реактором типа ВВЭР. Данная схема близка к схеме КЭС, но вместо парогенератора на органическом топливе здесь используется ядерная установка.
АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (БН) могут использоваться для получения тепла и электроэнергии и воспроизводства ядерного горючего.
8 –теплообменник натриевых контуров, 9-насос нерадиоактивного Na, 10-насос радиоактивного Na.
Реактор типа БН имеет активную зону, где происходит ядерная реакция с выделением потока быстрых нейтронов. Схема АЭС с реактором БН трехконтурная, в 2-х их них используется жидкий натрий (в контуре реактора и промежуточном). Жидкий Na бурно реагирует с водой и водяным паром. Поэтому, чтобы избежать при авариях контакта радиоактивного Na 1-го контура с водой или водяным паром, выполняют второй (промежуточный) контур; теплоносителем в котором является нерадиоактивный Na. Рабочим током 3-го контура является вода и водяной пар.
Нетрадиционные источники получения электрической энергии
Нетрадиционными источниками энергии являются солнце, ветер, океанические приливы, тепло земных глубин. Эти варианты получения энергии как дополнительной используются в последнее время всё чаще.
Солнечная энергия неисчерпаема. Существует несколько вариантов её использования. Используют гальванические батареи, которые поглощают её и преобразуют в тепловую или электрическую энергию, либо системы зеркал, отражающих лучи солнца и направляющих их на резервуары с водой.
Однако в связи с малой плотностью потока энергии и его неравномерностью существуют проблемы концентрации и накопления солнечной энергии.
Одним из наиболее перспективных источников энергии на Земле является биомасса, так как она доступна в неограниченных количествах. Древесину, отходы сельскохозяйственного производства затем используют для получения энергии. Биологическим вариантом использования солнечной энергии является и получение биогаза из навоза.
Для преобразования энергии воздушного потока используются ВЭУ. ВЭУ целесообразно применять в местах, где среднегодовая скорость ветра превышает 4 м/с.
Энергия приливов и отливов: большая стоимость сооружения установок, трудности, связанные с неравномерностью их работы не позволяют считать приливные и волновые ЭС эффективными на данный момент времени.
Тепло недр Земли
и толщи вод морей: с углублением
на каждые 33 м.
повышается на
.
При современных технологиях можно
получить перепад температур
и использовать его для преобразования
в электрическую энергию. Однако потери
тепла будут столь высоки и стоимость
столь высока, что в ближайщем будущем
использование данного источника в
широких масштабах будет не целесообразно.
В качестве нетрадиционных источников также могут использоваться электростанции с МГД – генераторами. Они используют тепловые потенциалы в 2500-3000 К, недоступные для обычных котлов. МГД-генератор – энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела, движущегося в магнитном поле, преобразуется в электроэнергию.
Принцип работы МГД-генератора:
в камеру сгорания подаются топливо, окислитель и присадки; топливо сгорает, и образуются продукты горения — газы. Газы проходят через сопло, расширяются и увеличивают свою скорость до сверхзвуковой. Они поступают в камеру, через которую пропускается магнитное поле, и в стенках которой установлены электроды. Заряженные частицы из ионизированного газа, оказавшись под влиянием магнитного поля, отклоняются от первоначальной траектории под действием силы Лоренца и устремляются к электродам. Между электродами возникает электрический ток.Рабочим телом может служить:
1) электролит 2) жидкий металл 3) плазма.
Теоретически, существуют четыре направления промышленного применения МГД-генераторов:
тепловые электростанции с МГД-генератором на продуктах сгорания топлива. Такие установки наиболее просты и имеют ближайшую перспективу промышленного применения;
атомные электростанции с МГД-генератором на инертном газе, нагреваемом в ядерном реакторе
термоядерные электростанции безнейтронного цикла (например, D + 3He → p + 4He + 18.353 МэВ) c МГД-генератором на высокотемпературной плазме;
циклы с МГД-генератором на жидком металле, которые перспективны для атомной энергетики и для специальных энергетических установок сравнительно небольшой мощности;
Достоинства МГД-генераторов:
1. Отсутствие подвижных узлов и деталей 2. Высокая надёжность
3. Снижение выброса вредных веществ, содержащихся в газах 4. Большая мощность
Недостатки:
Высокие требования к материалам электродов и стенок рабочей камеры
Вредные выбросы (продукты сгорания и примеси)