
- •Курс лекций
- •Рецензия
- •Рецензия
- •Раздел 2 посвящен наиболее перспективным направлениям и разработкам в получении электрической энергии другими методами.
- •Содержание
- •Введение
- •Исторические условия возникновения и развития энергетической техники
- •Энергетические ресурсы и топливно-энергетический баланс.
- •Раздел 1. Тепловые электрические станции
- •Тема 1.1. Типы электрических станций
- •1.1.1. Классификация электрических станций
- •Контрольные вопросы.
- •1.1.2. Основные элементы паровых электростанций
- •1.1.3. Суточные графики потребления энергии
- •0 4 8 12 16 20 24 Часы суток
- •Тема 1.2. Технологическая схема тэс
- •1.2.1. Тепловая схема тэс
- •1.2.2. Тепловые нагрузки тэц
- •Контрольные вопросы.
- •1.2.3. Отопление и горячее водоснабжение (гвс)
- •1.2.4. Системы теплоснабжения
- •1.2.5. Подпитка тепловой сети
- •1.2.6. Основное и вспомогательное оборудование теплофикационных установок
- •Контрольные вопросы.
- •1.2.6. Топливный тракт электростанции
- •1.2.7. Сжигание жидкого топлива на электростанции
- •1.2.8. Сжигание газа на электростанции
- •Контрольные вопросы.
- •1.2.9. Газовоздушный тракт
- •1.2.10. Тракт шлакозолоудаления
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.3. Органическое топливо
- •1.3.1. Виды органического топлива
- •1.3.2. Элементарный состав топлива
- •Контрольные вопросы.
- •1.3.3. Характеристики топлива.
- •1.3.4. Выход летучих и кокса, твёрдость топлива и коэффициент размолоспособности
- •1.3.5. Свойства топлива
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.4. Элементы теории термодинамики
- •1.4.1. Общие определения в технической термодинамике и теплопередаче
- •1.4.2. Основные термодинамические параметры рабочего тела
- •1.4.3. Первый закон термодинамики
- •Контрольные вопросы.
- •1.4.4. Термодинамический процесс
- •1.4.5. Энтальпия
- •1.4.6. Основные термодинамические процессы в газах
- •1.4.7. Политропный процесс
- •1.4.8. Изохорный процесс
- •1.4.9. Изобарный процесс
- •1.4.10. Изотермический процесс
- •Контрольные вопросы.
- •1.4.12. Круговые процессы или циклы
- •1.4.13. Второй закон термодинамики
- •1.4.14. Цикл Карно
- •Контрольные вопросы.
- •1.4.15. Энтропия как параметр термодинамической системы.
- •1.4.16. Регенеративный цикл
- •1.4.17. Термодинамические процессы водяного пара
- •2. Удельную теплоту q1,2, подведённую к рабочему телу или отведённую от него находят по формулам:
- •4. При решении задач по h,s-диаграмме состояние рабочего тела определяют как точку пересечения любых двух линий и находят необходимые параметры пара.
- •1.4.18. Водяной пар
- •Контрольные вопросы.
- •1. Холодная вода при температуре 00с ― точки ɑ1, ɑ2, ɑ3.
- •1.4.20. Основные параметры воды и водяного пара
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.5. Основное тепловое оборудование тэс
- •1.5.1. Общие сведения о паровых котлах
- •1.5.2. Устройство парового котла
- •Контрольные вопросы.
- •1.5.3. Основные параметры и обозначения паровых котлов
- •1.5.4. Поверхности нагрева паровых котлов
- •1.5.4.1. Экономайзеры
- •1.5.4.2. Испарительные поверхности нагрева
- •1.5.4.3. Пароперегреватели
- •1.5.4.4. Воздухоподогреватели
- •Контрольные вопросы.
- •1.5.5. Паровые турбины
- •1.5.6. Основные узлы и конструкция паровой турбины
- •1.5.7. Принципиальная схема конденсационной установки, устройство конденсатора
- •1.5.8. Воздухоотсасывающие устройства
- •1.5.9 Питательные и циркуляционные насосы
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.6. Теплоэлектроцентрали (тэц)
- •1.6.1. Общие положения.
- •1.6.2. Регулирование тепловой нагрузки
- •1.6.3. Покрытие основной и пиковой отопительной нагрузок
- •1.6.3. Схемы включения сетевых подогревателей
- •1.6.4. Основное и вспомогательное оборудование теплофикационных установок
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.7. Компоновка главного корпуса и генеральный план тэс
- •1.7.1. Основные требования, предъявляемые к компоновке тепловых электрических станций
- •1.7.2. Компоновка главного корпуса электростанции. Общие положения.
- •1.7.3. Типы компоновок главного корпуса
- •I. Степень закрытия основных агрегатов (турбин и котлов). По этому признаку компоновки главного корпуса разделяются на:
- •1. Закрытые компоновки, при которых турбоагрегаты находятся внутри соответствующих помещений. Этот тип является основным.
- •II. Взаимное расположение помещений для турбогенераторов и парогенераторов. Этот признак характеризует в основном компоновки закрытого типа. По этому признаку различают следующие варианты:
- •2. Турбоагрегаты и парогенераторы размещаются в двух отдельных параллельных зданиях, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга и соединенных переходными
- •Контрольные вопросы.
- •1.7.3. Строительная компоновка главного корпуса тэс
- •1.7.4. Компоновка помещения парогенераторов
- •1.7.5. Компоновка машинного зала и деаэраторного отделения
- •1.7.6. Генеральный план электростанции
- •Контрольные вопросы.
- •Тема 1.8. Газотурбинные, парогазовые и атомные электрические станции
- •1.8.1. Газотурбинные электростанции
- •1. 8.2. Область применения гту
- •1.8.3. Парогазовые установки электростанции
- •1.8.2. Атомные электростанции. Общие сведения
- •2 Замедлитель 39Np нептуний
- •239Pu плутоний 235u Медленные нейтроны
- •1.8.3. Принципиальные тепловые схемы аэс
- •1.8.4. Сооружения, системы хранения и транспортировки топлива на аэс
- •Раздел 2. Альтернативные источники получения электрической энергии
- •Тема 2.1. Нетрадиционные способы получения электрической энергии
- •2.1.1. Электростанции, использующие нетрадиционные виды энергии
- •2.1.2. Гидроэлектростанции.
- •Тема 2.2. Энергетическое производство и окружающая среда
- •2.2.1. Экология
- •2.2.2. Экологические проблемы энергетики и влияние человека на окружающую среду
- •2.2.3. Экологические проблемы тепловой энергетики
- •2.2.4. Город и охрана природы
- •2.2.5. Экологические проблемы гидроэнергетики
- •2.2.6. Экологические проблемы ядерной энергетики
- •2.2.7. Некоторые пути решения проблем современной энергетики по охране окружающей среды
- •Алгоритм правильных ответов на вопросы, имеющие варианты ответа (для самопроверки).
- •Список литературы
- •1. Основная.
- •2. Дополнительная.
2 Замедлитель 39Np нептуний
239Pu плутоний 235u Медленные нейтроны
Рис.46.
Естественным и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. Достаточны ли его запасы, чтобы обеспечить широкое развитие ядерной энергетики оценочным данным, на всём земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется несколько миллионов тонн урана. Вообще говоря, это не мало, однако нужно учесть, что в получивших ныне широкое распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, практически лишь очень небольшая часть урана (около 1%) может быть использована для выработки энергии. Остальные 99% добываемого урана должны уходить в отвал. Поэтому оказывается, что при ориентации только на реакторы на тепловых нейтронах ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике ― всего лишь около 11%. Глобального решения надвигающейся проблемы энергетического голода не получается.
Совсем иная картина, иные перспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых используется практически весь добываемый уран. Это означает, что потенциальные ресурсы ядерной энергетики с реакторами на быстрых нейтронах примерно в 10 раз выше по сравнению с традиционной тепловой электростанцией на органическом топливе.
Основными элементами реактора на тепловых нейтронах являются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) и замедлитель, которые образуют так называемую активную зону. ТВЭЛ представляет собой заполненную ядерным топливом коррозионноустойчивую защитную трубку, то есть оболочку небольшого диаметра из специальных сплавов. Для уменьшения утечки нейтронов из активной зоны её окружают отражателем, выполненным из того же материала, что и замедлитель. Рабочим телом на АЭС служит водяной пар, работающий в паровой турбине. На АЭС с реакторами на тепловых нейтронах применяют перегретый или насыщенный пар. Для работы на водяном паре применяются турбины большой мощности (500 МВт и выше), специально сконструированные на пониженное число оборотов ― 1500 об/мин.
На АЭС с реакторами на быстрых нейтронах применяются серийные турбины на перегретом паре с докритическим или сверхкритическим начальным давлением пара. В энергоблоке атомной электростанции обычно работает один ядерный реактор на одну-две турбины.
Массивные ограждения вокруг реакторов необходимы поглощения различных излучений, например, гамма-лучей, вредных для жизни обслуживающего персонала, и представляющие собой жёсткое рентгеновское излучение. Такая защита от излучений называется биологической. Её выполняют из бетона или металла (стали, чугуну, свинца) толщиной 3÷4,5 м.
Ядерные реакторы на тепловых нейтронах выполняют двух основных типов: корпусные, в которых замедлителем служит вода, и канальные, в которых замедлителем является обычно графит, а теплоносителем может быть вода или газ (углекислый или гелий).
Тепловыделяющие элементы состоят из урановых стержней в оболочках, охлаждаемых водой или газом, поддерживающими температуру стержней не выше допустимой: у оболочки +3000С, в центре +20000С. Включение в работу и выключение реактора, изменение его мощности осуществляются специальными регулирующими стержнями из вещества с большим сечением захвата нейтронов, вводимыми в каналы или выводимыми из них. Положение регулирующих стержней в каналах реактора определяет его мощность.
Корпусные реакторы, в которых замедлителем и теплоносителем служит вода, называют водоводяными энергетическими (ВВЭР); канальные, в которых замедлителем является графит, называются уран-графитовыми. Водоводяные реакторы, производящие водяной пар, то есть являющиеся одновременно парогенераторами, называют реакторами кипящего типа.
Вода или другая жидкость, проходящая через реактор, в особенности содержащая твёрдые примеси (продукты коррозии и другие), приобретает радиоактивность, вредную для человека. В связи с этим помещения ядерных реакторов и другие, через которые проходят носители радиоактивных веществ, ограждаются бетонными стенами.
Управление работой ядерных реакторов и прочего оборудования ведётся дистанционно, со щитов, находящихся в специальных изолированных и безопасных помещениях.
Всё оборудование и трубопроводы, через которые проходят радиоактивные вещества, выполняют строго герметичными. Воздух из помещений ядерных реакторов и других отсасывается вентиляционными установками и после очистки и выдержки выбрасывается в верхние слои атмосферы через высокие вентиляционные трубы. При превышении допустимой радиоактивности воздуха в помещениях начинают действовать специальные сигнальные устройства.
Существующие нормы строительства атомных электростанций предусматривают специальные меры защиты, нейтрализующие потенциальную опасность крупных аварий: герметические оболочки реакторного помещения, выбор места строительства атомной электростанции и другие. Доза излучения в районах, прилегающих к атомной электростанции, по сравнению с естественным фоном, не увеличивается. При соблюдении необходимых условий здоровье персонала и населения в районе действия атомной электростанции не подвергается никакой опасности.