- •Расчет и оценка эколого-значимых параметров
- •Расчет и оценка эколого-значимых параметров
- •Содержание
- •Предисловие
- •Расчетная работа № 1 Составление приоритетного списка вредных примесей, подлежащих контролю в атмосфере Цель работы
- •Введение
- •1.1 Определение вредных примесей, подлежащих контролю
- •1.1.1 С учетом среднесуточного уровня загрязнения атмосферы
- •1.2 Составление приоритетного списка с одновременным учетом среднесуточного и максимально возможного уровней загрязнения атмосферы
- •Порядок выполнения работы
- •Задание к работе
- •Вопросы для проверки
- •Расчетная работа № 2 интегральная оценка экологического состояния природных вод Цель работы
- •Введение
- •2.1 Определение общесанитарного индекса качества воды (икв)
- •2.2 Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (изв)
- •2.3 Определение интегрального индекса экологического состояния (ииэс)
- •Порядок выполнения работы
- •Задание к работе
- •Вопросы для проверки
- •Расчетная работа № 3 внесение осадков сточных вод под сельскохозяйственные культуры Цель работы
- •Введение
- •3.1 Расчет массы осадка сточных вод для размещения на 1 га почвы без ухудшения её экологического состояния
- •3.2 Определение экономической эффективности внесения осадков сточных вод данного состава в качестве удобрения под зерновые культуры
- •Задание к работе Вариант задания соответствует номеру студента по рабочему журналу кафедры пэ и бт.
- •Вопросы для проверки
- •Расчетная работа № 4
- •4.1 Матрица Леопольда
- •4.1.1 Порядок работы с матрицей Леопольда
- •4.2 Сравнительный анализ
- •Порядок выполнения работы
- •Задание к работе
- •Вопросы для проверки
- •Приложение а Описание показателей, входящих в состав икв
- •Приложение б Меры природоохранной деятельности и методы улучшения качества воды
- •Приложение в Методы моделирования. Системный анализ, в том числе экологических проблем
- •Приложение г Краткая характеристика работы тепловой электростанции
- •Приложение д Краткая характеристика работы гидроэлектростанции
- •Приложение е Краткая характеристика работы атомной электростанции
- •Аэс с водо-водяными энергетическими реакторами с водой под давлением
- •Аэс с уран-графитовыми канальными реакторами (реактор большой мощности канальный, или рбмк)
- •Приложение ж Алтайский край. Общие сведения
- •Приложение и Общие положения, учитываемые при размещении электростанций
- •Хабарова Елена Ивановна
Приложение е Краткая характеристика работы атомной электростанции
Атомная станция — промышленное предприятие для производства определенных видов энергии, использующее для этой цели ядерный реактор (реакторы) и комплекс систем, оборудования и сооружений с необходимым персоналом. АЭС это атомная станция, предназначенная для производства электрической энергии. В ядерном реакторе почти вся энергия, высвобождаемая при делении ядер, превращается в тепловую энергию, преобразующуюся затем в электрическую. Процессы, осуществляемые на АЭС, являются частью ядерного топливного цикла.
Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) это совокупность технологических операций, включающих добычу урановой руды, изготовление уранового концентрата (в форме октооксида урана (III) U3О8 или диураната натрия Nа2U2О7); конверсию (производство гексафторида урана UF6 и его обогащение ураном-235); изготовление топлива для ядерных реакторов; его сжигание в реакторах с целью производства тепловой и электроэнергии; переработку отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и обращение с радиоактивными отходами.
Различают два вида ЯТЦ открытый (разомкнутый) и закрытый (замкнутый). В замкнутом ЯТЦ в отличие от разомкнутого на радиохимических предприятиях осуществляется переработка (репроцессинг) ОЯТ с целью возврата в цикл невыгоревшего ура-на-235, почти всей массы урана-238, а также изотопов энергетического плутония, образовавшихся при работе ядерных реакторов гражданского и военного назначения. Схема закрытого ЯТЦ представлена на рисунке Е.1.
Рисунок Е.1 Схема закрытого ЯТЦ
Реакторы. Ядерный реактор это устройство, в котором осуществляется контролируемая самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер некоторых тяжелых элементов под действием нейтронов. Центральная область ядерного реактора, содержащая ядерное топливо, где в основном и протекает цепная реакция, называется активной зоной. Здесь происходит цепная реакция деления и выделяется основная доля тепловой энергии. Активная зона, как правило, окружается отражателем — слоем материала (вода, уран, графит), эффективно возвращающего нейтроны, тем самым уменьшая их утечку из реактора, что приводит к сокращению размеров активной зоны и уменьшению загрузки ядерного реактора делящимся материалом.
В качестве ядерного топлива используют делящиеся изотопы уран-235, уран-233, плутоний-239. Ядерное топливо в составе специальных конструкций помещают в замедлитель - вещество, при взаимодействии с которым нейтроны быстро теряют энергию (замедляются), т.е. образуются т. н. тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии со средой, в которой происходит замедление. В качестве замедлителя чаще всего используется вода или графит - соответственно этому реакторы называют водными или графитовыми. Сталкиваясь с атомами замедлителя, нейтрон отдаёт им свою энергию, и его скорость падает. Такие медленные нейтроны, выйдя из слоя замедлителя, потом очень эффективно разваливают ядра урана на осколки.
Важной частью ядерного реактора является тепловыделяющий элемент (твэл) — некоторое количество ядерного топлива в одной оболочке. Простейший твэл представляет собой блок (стержень, трубка, пластина) из делящегося материала (уран, диоксид урана), заключенного в герметичную оболочку из алюминия, циркония, нержавеющей стали. Материал оболочки твэла не должен сильно поглощать нейтроны. Во многих реакторах твэлы объединяют в сборки или кассеты.
Тепло, генерируемое в твэлах, доставляется к парогенераторам или теплообменникам с помощью теплоносителя, циркулирующего через активную зону. В качестве теплоносителя применяют газы, обычную или тяжелую воду, жидкие металлы (например, натрий), органические жидкости. Теплоноситель омывает снаружи разогретые герметичные конструкции, внутри которых происходит реакция деления. В результате этого теплоноситель нагревается и, перемещаясь по специальным трубам, переносит энергию (в виде собственного тепла). Нагретый теплоноситель используется для создания пара, который под высоким давлением подается на турбину. В случае газового теплоносителя эта стадия отсутствует, и на турбину подается непосредственно нагретый газ.
Герметичные оболочки твэлов предохраняют теплоноситель от загрязнения его радиоактивными продуктами деления ядер тяжелых элементов. Проходя через активную зону, теплоноситель не только нагревается, но и подвергается облучению мощным потоком нейтронов, в результате чего приобретает наведенную активность. Это обстоятельство необходимо учитывать при конструировании и эксплуатации ядерных реакторов.
Наиболее значимой является классификация ядерных реакторов по назначению. Выделяют две большие группы:
ядерные реакторы, использующиеся в качестве источников тепловой энергии (энергетические);
ядерные реакторы, использующиеся для получения различных видов излучения.
Основные типы энергетических ядерных реакторов:
электроэнергетические ядерные реакторы АЭС (используются для выработки тепловой энергии, преобразующейся с помощью турбогенераторов в электрическую);
электроэнергетические (термоэлектрические или термоэмиссионные) ядерные реакторы (с безмашинным преобразованием тепловой энергии в электрическую);
высокотемпературные теплоэнергетические ядерные реакторы (производят высокопотенциальную тепловую энергию, непосредственно используемую в химической или металлургической промышленности для осуществления различных химических реакций или получения энергоносителей, например, водорода);
теплоэнергетические ядерные реакторы (производят тепловую энергию на атомных станциях теплоснабжения, предназначены для промышленной и бытовой теплофикации).
Ядерные реакторы подразделяются на различные типы не только по назначению, но и по физическим, техническим и эксплуатационным признакам.
По физическим признакам различают реакторы на тепловых и быстрых нейтронах; реакторы уранового, плутониевого или ториевого цикла; реакторы-размножители.
Техническая классификация проводится, как правило, по следующим признакам:
вид теплоносителя и замедлителя (водо-водяные тепловые ядерные реакторы с тяжеловодным или графитовым замедлителем, реакторы на быстрых нейтронах с натриевым или гелиевым теплоносителем, реакторы с органическим теплоносителем и замедлителем и т. д.);
агрегатное состояние водного теплоносителя (водо-водяные энергетические реакторы с водой под давлением, пароохлаждаемые реакторы на быстрых нейтронах);
элемент, в котором создается давление теплоносителя (корпусные, канальные, канально-корпусные ядерные реакторы);
число контуров теплоносителя (реакторы одноконтурные, с прямым паро- или газотурбинным циклом, двухконтурные с парогенератором и трехконтурные — с промежуточным контуром, отделяющим первый реакторный контур от паросилового контура);
структура и форма активной зоны (гетерогенные и гомогенные ядерные реакторы с активными зонами в форме цилиндра, параллелепипеда или сферы);
возможность перемещения (стационарные, транспортные или транспортабельные ядерные реакторы);
время действия (ядерные реакторы непрерывного действия, импульсные, прерывистого действия).
В России основными являются АЭС с водо-водяными реакторами с водой под давлением и уран-графитовые реакторы канального типа.