- •ЛЕКЦИЯ 16,17 (4 часа)
- •1. ТИПОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ
- •Теплоноситель нагревает воду до кипения и
- •Основные элементы ядерного реактора:
- •Нейтроны в зависимости от кинетической энергии делятся по группам:
- •Реакторы бывают с жидким замедлителем, который является одновременно и теплоно- сителем (вода); с
- •В реакторах на быстрых нейтронах деление ядер происходит ядрами быстрых нейтронов с энергией
- •Одно- и двухконтурные схемы применяются с реакторами на тепловых нейтронах с водяным теплоносителем,
- •Ядерные энергетические установки с ВВЭР-1000 и РБМК-1000.
- •Ядерные энергетические установки с ВВЭР-1000
- •Рис.1. Принципиальная схема АЭС з ВВЭР-1000: 1 корпус; 2 – защитная крышка; 3
- •Реактор обнесен защитой из воды и железобетона. Тепловая схема ВВЭР является двухконтурной.
- •Пар конденсируется в технологичском конденса- торе и при помощи насосов снова поступает в
- •Уран-графитовый реактор РБМК-1000. Особенность
- •Схема АЭС с реактором на тепловых нейтронах РБМК-1000 показана на рис. 2.
- •В каналах вода нагревается, частично испаря- ется и в виде пароводяной смеси поступает
- •Рис 2. Принципиальная схема АЭС з РБМК-1000: 1 турбогенератор; 2 стержни управления ;
- •Вреакторе установлены противоаварийные системы:
- •Преимущества РБМК-1000:
- •Недостатки:
- •Основные параментры реакторов ВВЭР-1000 и РБМК-1000
- •Схемные особенности установок
- •Реакторы на быстрых нейтронах. Такие реакто-
- •Например, при “сжигании” 1 кг Рu-239 в ядерном реакторе образуется около 1,2-1,6 кг
- •Рис 3. Пинципиальная схема АЭС с реактором на
- •На АЭС з реактором БН-600 трехконтурная
- •Первая такая АЭС пущена в 1973 г. в г.Шевченко (БН-150). В 1980 г.
- •2 воп. ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИИ НА ЧАЭС
- •время должен был вырабатывать электроэнергию для питания главных циркуляционных насосов (ГЦН), подающих воду
- •Отклонение от порядка выполнения программы испытаний, ошибки персонала создали условия для возникновения аварийной
- •Развитие аварии. 25 апреля в 1 час ночи персонал начал снижать мощность реактора
- •Около 1 час 26 апреля персоналу удалось поднять мощ- ность реактора до 200
- •1 час 23 мин 30 с. Мощность стала повышаться, кипение в активной зоне
- •1 час 23 мин 44 с. Мощность цепной реакции в несколько раз превысила
- •Его причиной является образование смеси водорода и окиси углерода с кислородом. Эти два
- •Приблизительно в 5 часов утра пожарными командами из Припяти и Чернобыля пожары были
- •Первоначальные результаты аварии на ЧАЭС и состояние разрушенного реактора
- •С учетом поступления в окружающую среду радиоактивных газов криптона и ксенона общая активность
- •Выброшенные из реактора радиоактивные ве- щества распространялись в соответствии с мете- оусловиями. Перенос
- •А 3 мая северные потоки воздуха увеличили радиоактивный фон в Израиле, Кувейте, Турции.
- •С 27 апреля по 1 мая активность уменьшилась
- •Со 2 по 5 мая после горения графита,
- •Одной из главных задач по ликвидации резуль- татов аварии на ЧАЭС является безопасное
- •Таблица. Радионуклидный состав чернобыльского выброса
- •С 27 апреля по 10 мая с вертолётов в провал
- •Поэтому все расчеты, связанные с оценкой обстановки, приводятся по уровню радиации по состоянию
- •герметичным “Саркофаг” не удалось (площадь щелей составляет около 1000 м2). Через щели, технологические
- •В одном из помещений ЧАЭС установлено оборудование и электронно-вычислительная техника для оперативного и
- •Объект "Укрытие-2« будет представлять собой
- •Особенности радиоактивного загрязнения территории Беларуси
- •Метеоусловия движения воздушных масс с 26 по 28 апреля и с 8 па
- •Дле всех пятен, кроме “южного”, механизм формирования одинковый – преимущественно за счет атмосферных
- •Первый – апрель-июнь 1986 г. Радиац. обстановка опреде- делялась короткоживущими радионуклидами (йод-131, -133,
- •В настоящее время гамма-активность почвы и рас- тений в основном обусловлена 137Cs и
- •Из табл.видно, что в Беларуси загрязнено 46 450 км2 (23 % от всей
- •Так, облучение дозой около 0,3 Зв выявлено у 84 % взрослых и 48
- •Коллективная доза облучения щитовидной железы у жителей республики в «йодный» период составила более
- •Рспределение населенных пунктов и площадь (тыс. км2) по
- •ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ
- •22 месторождения выведены из пользования (почти 5 млн. м3 строит. песка, песчано- гравийных
- •В зоне загрязнения с находится почти 340 промышленных предприятий, условия деятель- ности которых
- •Дополнительные затраты – это расходы по ликвидации последствий катастрофы и обеспечение нормального функционирования
- •Косвенные затраты вызваны нарушением или остановкой производства под воздействием ра- диации. Они отображают
- •Упущенная выгода – недополученный экономический эффект в связи с неплановым перераспределением ресурсов, их
- •Для последующего решения вопросов ликвидации последствий аварии на ЧАЭС Верховный Совет Беларуси в
- •В1995 г. Советом Министров была принята Государст- веннная программа РБ по минимизации последствий
- •В 2001 г. Советом Министров принята Государ- ственная программа Республики Беларусь по преодолению
- •Основные направления Государственной программы :
- •Закон Республики Беларусь “О правовом режиме тер- риторий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате
- •В зависимости от активности загрязнения почв радионуклидами с степени воздействия радиации на человека
- •1)Зона эвакуации(отчуждения). У 1986 87 гг. эта зона называлась 30-километровай зоной, у 1988-91
- •4)Зона с правом на отселение это территория с
- •где средняя эффективная доза облучения населения не должна превышать (над естесственным и технологически
- •В зоне первоочередного и последующего отселения работы проводятся в соответствиии с действующими НРБ
- •2)Земли ограниченного хозяйственного использования
- •Закон направлен на защиту прав и интересов граждан, которые принимали участие в ликвидации
- •На сегодня ЭТО ВСЁ !!!
Недостатки:
1)низкая стабильность на малых уровнях мощности;
2)сложность и низкое быстродействие системы управления–защиты;
3)использование одноконтурной схемы (возмож-
ность радиоактивного загрязнения турбогенератора радиоактив- ными веществами из технологических каналов);
4) большая протяженность контура циркуляции.
После аварии на ЧАЭС на реакторах типа РБМК проведены мероприятия по безопасности работы: 1)установлены дополнительные поглотители
нейтронов,
2)сокращено время опускания стержней управления,
3)увеличена степень обогащения топлива (с 1,8 до
2,4%). |
21 |
|
Основные параментры реакторов ВВЭР-1000 и РБМК-1000
№
пп
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Параметры |
Един. |
|
измер. |
||
|
||
2 |
3 |
|
Конструктивные параметры |
||
Высота активной зоны |
м |
|
Диаметр активной зоны |
м |
|
Замедлитель (графит), масса |
т |
|
Теплоноситель |
|
|
Давление воды в реакторах |
МПа |
|
Расход воды через реактор |
тыс. т/час |
|
Температура воды на выходе |
°С |
|
Количество топливных касет |
шт |
|
Кол-тво твэлов в касете |
шт |
|
Кол-во технологических каналов |
шт |
|
Количество твэлов в канале |
шт |
|
Масса топлива активной зоны (UO2) |
т |
|
Максимальная температура графита |
°С |
ВВЭР- РБМК- 1000 1000
4 5
3,56 7,0
3,16 11,8 1850
кипящая вода 15,7 7,0 80,0 29,0
322 |
284 |
151 |
|
317 |
|
|
1693 |
|
36 |
80 |
190 |
|
750 |
22
Схемные особенности установок
1ВВЭР двухконтурная схема с двумя турбинами с насыщенным
паром
2РВМК одноконтурная схема с двумя турбинами с насыщенным
паром
3 |
Электрическая мощность турбины |
МВт |
500 |
500 |
4 |
Давление пара перед турбиной |
МПа |
6 |
6,4 |
|
Основные характеристики установок |
|
||
1 |
Тепловая мощность реактора |
МВт |
3000 3200 |
3200 |
2 |
Электрическая мощность блока |
МВт |
1000 |
1000 |
3 |
КПД |
% |
33 |
32 |
4 |
Степень обогащения топлива (235U) |
% |
3,0 4,0 |
1,8 2,0 |
5 |
Проектный срок службы реактора |
год |
да 30 |
30 |
23
Реакторы на быстрых нейтронах. Такие реакто-
ры называют реакторами-размножителями (или бридерами). В них количество образовавшиших- ся ядер больше чем уничтоженных, т.е. происхо- дит обновление ядер. В таких реакторах ядер- ным топлива применяют 238U c высоким обогаще- нием 235U (до 30%). В перспективе ядерным топ- ливом будет служить смесь урана с плутонием, где будет использован природный или обеднен- ный уран (в мире его накоплено большое коли- чество). Такие реакторы и вырабатывают элек- троэнергию и осуществляют обновление ядерно- го топлива. Коэффициент обновления ядерного топлива Ко (отношение скорости образования
делящихся ядер к скорости уничтожения) реакто- ров с уран-плутониевым циклом равен 1,2-1,6.24
Например, при “сжигании” 1 кг Рu-239 в ядерном реакторе образуется около 1,2-1,6 кг новых ядер Рu-239. В таких реакторах отсутствует замедлитель, поэтому объем активной зоны реакторов типа БН-600 во много рах меньше, чем у РБМК или ВВЭР и составляет только около 2 м3. В активной зоне реактора БН-600 размещено 370 топливных сборок по 127 твэлов и 27 стержней системы управления ядерной реакцией и аварийной защиты. Оболочки твэлов изготавливают из нержавеющей стали. Активная зона реактора окружена со всех сторон зоной обновления , где находятся твэлы с диоксидом урана UO2, обедненнога изотопом 235U. Зона
обновления играет роль и отражателя нейтронов25 .
Рис 3. Пинципиальная схема АЭС с реактором на
быстрых нейтронах:
1 – твэлы активной зоны: 2 – твэлы зоны обновления: 3 – корпус реактора; 4 – бетонный корпус ректорного зала; 5 – теплоноситель первого контура; 6 – циркуляционный насос; 7 – промежуточный теплообменник; 8 – теплоноситель второго контура; 9 – пароге- нератор; 10 – теплоноситель тетьего контура; 11 – паровая турбина; 12 – технологический конденсатор; 13 – генератор
26
На АЭС з реактором БН-600 трехконтурная
технологическая схема для отвода тепла из активной зоны (около 90 %) и из зоны обновления (около 10%). Теплоносителем пер- вого и второго контуров является жидкий натрий, в третьем – вода и пар. Реактор, насосы и промежуточные теплообобменники находятся в одной емкости. Схема теплоотвода на АЭС с реакторам БН-600 имеет один радиоактивный и два нерадиоактивных контура. Такие реакторы имеют высокий КПД (42 %), это на 1/3 именьша- ет выброс тепла в окружающую среду и снизить тепловое загрязнение водоемов–охладителей.
27
Первая такая АЭС пущена в 1973 г. в г.Шевченко (БН-150). В 1980 г. был введен реактар БН-600 на Белоярскай АЭС. В России и Туркмении работают три АЭС на быстрых нейтронах. Крупнейший в мире бридер (“Суперфеникс” с электрической мощностью в 1200 МВт) построен во Франции, паказатели его близки до проектируемой в России АЭС с реактором БН-1600.
28
2 воп. ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИИ НА ЧАЭС
Чернобыльская АЭС (ЧАЭС) строилась в три этапа: в 1970- 78 гг. построен 1-ый и 2-й энергоблоки; в конце 1983 г. завершен 2-й этап (3-й и 4-ый); в результате ава- рии 1986 г строительство 5-го и 6-го энергоблоков было остановлено. На ЧАЭС установлены уран-графитовые реакторы на тепловых нейтронах типа РБМК-1000.
Авария на 4-м энергоблоке ЧАЭС произошедшая в ночь с 25 на 26 апреля 1986 г. является крупнейшей экологи- ческой катастрофой. Бедствие затронуло судьбы миллионов людей на большой территории.
Днем 25 апреля 1986 г. планировалась остановка 4-го энергоблока для проведения планового ремонта. Перед остановкой энергоблока руководство АЭС решило про- вести эксперимент. Суть эксперимента - один из двух турбогенераторов ректора после отключения подачи пара на турбину за счет инерции вращения какое-то
29
время должен был вырабатывать электроэнергию для питания главных циркуляционных насосов (ГЦН), подающих воду для аварийного охлаждения реактора. В программе испытаний было выявлено ряд наруше-ний эксплуатации энергоблока.
Во-первых , программа предусматривала отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР). Это ни в коем случае нельзя было делать, но САОР была отключена и 4-ый энергоблок з 14 час 25 апреля до последнего момента работал с отключеной аварийной системой охлаждения.
Во-вторых, электронагрузка имитировалась ГЦН, что также нельзя было делать, так как насосы прокачивали воду через активную зону реактора, а изменение режима их работы оказывает непосредственное воздействие на работу реактора в целом.
30