2.1. Система технологій теплових електростанцій

На теплових електростанціях (ТЕС) джерелом енергії є органічне паливо, насамперед вугілля, а також пальні сланці, нафтовий мазут, газ. Система технологій теплоенергетики складається з таких ланок (при роботі на вугіллі).

1. Видобуток вугілля (підземним або відкритим засобом).

2. Збагачення і підготовка до спалювання.

3. Спалювання вугілля й одержання пари високого тиску.

4. Конверсія теплової енергії пари послідовно в механічну енергію турбоелектрогенератора й електричну (в одному блоці турбоелектро­генератора).

Основне устаткування паротурбінних ТЕС:

1. котлоагрегат (паровий котел, пароперегрівник).

2. турбогенератор (парова турбіна, сполучена з електрогенератором).

Теплові електростанції, на яких у ролі приводу електрогенераторів застосовують так звані конденсаційні турбіни, називають конденсаційними електростанціями (КЕС).

Паротурбінні електростанції, що виробляють і відпускають споживачам одночасно 2 види енергії: електричну і тепло (одержуване в результаті часткового використання відпрацьованої пари), називають теплоелектроцентраллю (ТЕЦ).

Загальний ККД сучасних КЕС досягає 35-42%. Зазвичай КЕС працюють на місцевих твердих паливах, мазуті та природному газі.

Конденсаційні електростанції є основним типом потужних теплових електростанцій.

Теплові конденсаційні електростанції часто називають ДРЕС, тобто державні районні електростанції. Але зараз ця назва застаріла і не відповідає дійсності. Раніш, коли не було енергосистем, кожна ТЕС забезпечувала споживачів у межах того району, де сама розміщувалась. В даний час за наявності єдиних енергосистем країни слово “районна” втратило сенс.

Приклад. Щоб усвідомити екологічну проблему ТЕС, варто проаналізувати кількісні характеристики відходів у ланцюзі потоку енергії від видобутку вугілля до одержання електроенергії.

Для більшої наочності розглянемо ситуацію, що склалась біля потужної сучасної електростанції з установленою потужністю 3000 МВт.

За добу, тобто за 86400 с, викиди складають:

СO₂ (81270 т;

SO₂ 1290 т;

NO₂ 860 т і поглинання O₂

60270 т.

2.2. Система технологій аес і проблеми радіаційного захисту

В Україні зараз експлуатуються 4 атомних електростанції: Ровенська, Хмельницька, Південо-Українська і Запорізька (табл. 3.1). Атомна електростанція (АЕС) – складна технічна споруда, в якій атомна (ядерна) енергія перетворюється в електричну.

У загальному виді це відбувається в такий спосіб (рис. 3.2). Тепло, яке виділяють при розщеплені ядра радіоактивних речовин (ядерне пальне – на сьогодні це – уран (ізотопи, плутоній та торій ), нагріває теплоносій, який прокачують через активну зону реактора (рідина /вода, що містить 16% борної кислоти або газ), який відбирає тепло від ядерного пального. Ця замкнена система з теплоносіями називається першим контуром. У теплообміннику тепло першого контуру нагріває до кипіння воду другого контуру. Пара, що утворюється, надходить до звичайної турбіни, за допомогою якої виробляється електрика, а також використовується для обігріву будинків. Отже, атомні електростанції відрізняються від інших тільки засобом перетворення води в пару, що використовується для виробництва електроенергії.

У реакторі відбувається керована ядерна реакція. Вона відрізняється від ланцюгової реакції в атомній бомбі тим, що за допомогою спеці­альних регулюючих стрижнів із речовини, добре поглинаючої нейтрони, кількість нейтронів, що вступають у реакцію, підтримується на безпечному рівні.

Чим глибше занурені стрижні в активну зону реактора, тим менше там нейтронів, спроможних продовжувати реакцію і виділяти тепло, і навпаки.

Природна радіоактивність урану незначна (період піврозпаду урану 3600 років), проте в процесі роботи, завдяки накопиченню продуктів поділу ядерного палива, що є джерелом потужного гама-випромінювання, у ТВЕЛів з’являється дуже висока радіоактивність, порівняна з активністю декількох кілограмів радію. Тому вивантаження з реактора відпрацьованих ТВЕЛів здійснюється дистанційно, за допомогою спеціальних механізмів, за товстою захисною стіною, що охороняє від згубного випромінювання.

До 1986 року вчені і розроблювачі систем технології атомної енергетики особливо підкреслювали виняткову екологічну чистоту, технічну безпеку і низьку собівартість енергії, порівняно з тепловими електростанціями. Поряд з атомними реакторами з графітною кладкою типу РВПК-1000 (реактор великої потужності канальний) були впроваджені в реактори ВВЕР-1000.

Такі оцінки були до 26 квітня 1986 року, коли в Україні трапилася катастрофа – вибухнув атомний реактор РБМК-1000 Чорнобильської АЕС. Це була перша і єдина аварія такого великого масштабу. Всіма державами світу була переглянута і значно скорочена програма подаль­шого будівництва АЕС.

Сьогодні науковий потенціал економічно розвинених країн у галузі енергетики спрямований на вирішення проблем за рахунок потужнішого джерела – ядерного синтезу.