Ядерная энергетическая установка как объект радиационно‑технологического контроля
Ядерные энергетические установки (ЯЭУ) предназначены для преобразования энергии деления атомных ядер в другие виды энергии – электрическую, тепловую, механическую. ЯЭУ состоят из паропроизводящей (ППУ) и паротурбинной (ПТУ) установок. Интерес для проведения радиационно-технологического контроля представляет паропроизводящая установка ЯЭУ.
В активной зоне ядерного реактора ППУ происходит преобразование энергии деления ядер топлива в тепловую энергию, эта тепловая энергия от реактора передаётся рабочему телу (пару), вращающему турбины ПТУ. По числу контуров, с помощью которых передаётся энергия от активной зоны к рабочему телу, ППУ подразделяются на одно-, двух- и трёхконтурные.
На рис. 1 и 2 приведены схемы судовых одноконтурной и двухконтурной ЯЭУ.
Рис. 1. Одноконтурная судовая ЯЭУ с
паровой турбиной.
1 – реактор; 2 – турбина; 3 – конденсатор;
4 – конденсатный насос; 5 – деаэратор;
6 – питательный насос.
Рис. 2. Двухконтурная судовая ЯЭУ с
паротурбинной и гребной электрической
установками.
1 – реактор; 2 – парогенератор; 3 –
деаэратор; 4 – турбина; 5 – главный
генератор; 6 – ходовой электродвигатель;
7 – конденсатор; 8 – конденсатный насос;
9 – питательный насос; 10 – циркуляционный
насос первого контура.
Выделяемая в активной зоне реактора тепловая энергия отводится от неё с помощью жидкого или газообразного теплоносителя. Тип теплоносителя определяет особенности ЯЭУ. Наибольшее распространение получили установки, в которых в качестве теплоносителя используется вода. Реакторы, в которых и теплоносителем, и замедлителем нейтронов является вода, называют водо-водяными реакторами (ВВР).
В одноконтурных установках теплоноситель служит также и рабочим телом, преобразующим тепловую энергию в механическую. В активных зонах таких установок теплоноситель доводится до температуры насыщения и частично испаряется.
В двухконтурных установках теплоноситель, охлаждающий активную зону реактора, переносит тепло в парогенератор. В парогенераторе за счёт полученного тепла рабочее тело превращается в пар. В двухконтурных установках контур, по которому движется теплоноситель, называют первым, а контур рабочего тела – вторым.
Трёхконтурные схемы ППУ применяются в реакторах, в которых в качестве теплоносителя используется натрий в жидком виде. В такой схеме между первым и вторым контуром существует промежуточный контур.
Наиболее распространёнными на сегодняшний день являются двухконтурные ППУ, поэтому дальнейшее рассмотрение будет посвящено именно этим типам установок.
Заметное влияние на параметры, характеристики и свойства ППУ оказывает взаимное расположение элементов ППУ. В зависимости от того, размещается ли активная зона и парогенераторы в одном или в раздельных корпусах, разделяют моноблочную и петлевую компоновку ППУ. В петлевых схемах основные элементы ППУ размещают в отдельных корпусах, соединённых между собой трубопроводами большого диаметра. При моноблочной компоновке активная зона и поверхность теплообмена парогенератора располагается в одном общем корпусе. Среди петлевых схем выделяют схемы с раздельным размещением основных элементов, соединённых протяжёнными трубопроводами, и блочные, в которых реактор и парогенератор соединены патрубками.