Классификация атомных реакторов

Все реакторы можно классифицировать по:

1) назначению:

- энергетические (основное требование к экономичности термодинамического цикла);

- исследовательские (пучки нейтронов с определенной энергией);

- транспортные (компактность, маневренность);

- промышленные (для наработки плутония, низкотемпературные, работают в форсированном режиме);- многоцелевые (например, для выработки электроэнергии и опреснения морской воды);

2) виду замедлителя:

- легководные (наиболее компактны);

- графитовые (в расчете на единицу мощности имеют наибольшие размеры);

- тяжеловодные (несколько меньших размеров по сравнению с графитовыми);

3) виду теплоносителя:

- легководные (наиболее распространенные);

- газоохлаждаемые (также широко распространены);

- тежеловоджные (редко применяемые и только там, где замедлитель тоже тяжелая вода);

- жидкометаллические (в реакторах на быстрых нейтронах);

4) энергетическому спектру нейтронов:

- на тепловых нейтронах (наиболее освоенные, требуют наименьшей удельной загрузки ядерного топлива по делящемуся изотопу);

- на быстрых нейтронах (так называемые «быстрые реакторы» предназначены также и для воспроизводства ядерного топлива);

- на промежуточных нейтронах (только в специальных исследовательских установках);

5) Структуре активной зоны:

- Гетерогенные (все работающие в настоящее время реакторы);

- Гомогенные (пока находятся в стадии исследования и отдельных опытных образцов).

Технологические схемы производства электроэнергии на аэс

Тепловые схемы атомных электростанций зависят от типа реактора, вида теплоносителя, состава оборудования. Тепловые схемы могут быть одно-, двух- и трехконтурными.

В одноконтурных схемах (рис.5) пар вырабатывается непосредственно в реакторе. Полученная пароводяная смесь (паросодержанием до 15 %) подается в барабан-сепаратор, отсепарированный насыщенный пар поступает в паровую турбину. Отработавший в турбине пар конденсируется, и конденсат циркуляционным насосом подается в реактор. Одноконтурная схема наиболее проста в конструктивном отношении и достаточно экономична. Однако рабочее тело на выходе из реактора становится радиоактивным, что предъявляет повышенные требования к биологической защите и затрудняет проведение контроля и ремонта оборудования.

Водоводяные реакторы (например тип ВВЭР) используются для строительства двухконтурных схем. Как следует из названия, такая АЭС (рис 4.8.1) состоит из двух контуров. Первый контур расположен в реакторном отделении. Он включает реактор типа ВВЭР, через который с помощью ГЦИ прокачивается вода под давлением 15,7 МПа (160 ат). На входе в реактор вода имеет температуру 289 °С, на выходе — 322 °С. При давлении в 160 а г вода может закипеть, только при температуре 346 °С и, таким образом, в первом контуре двухконтурной АЭС всегда циркулирует только вода без образования пара.

Рисунок 4.8.1. Схема двухконтурной ФЭС с водо-водяным реактором типа ВВЭР (приведенные цифры относятся к ВВЭР-1000)

Из ядерного реактора вода с температурой 322 °С поступает в парогенератор. Парогенератор — это горизонтальный цилиндрический сосуд (барабан), частично заполненный питательной водой второго контура; над водой имеется паровое пространство. В воду погружены многочисленные трубы парогенератора ПГ, в которые поступает вода из ядерного реактора. Можно сказать, что парогенератор — это кипятильник, выпаривающий воду при повышенном давлении. С помощью питательного насоса ПН и соответствующего выбора турбины в парогенераторе создается давление существенно меньшее, чем в первом контуре (для реактора ВВЭР-1000 и турбины мощностью 1000 МВт это давление свежего пара Р_о -60 ат). Поэтому уже при нагреве до 275 °С вода в парогенераторе закипает вследствие нагрева ее теплоносителем, имеющим температуру 322 °С. Таким образом, в парогенераторе, являющимся связывающим звеном первого и второго контура (но расположенном в реакторном отделении), генерируется сухой насыщенный пар с давлением Р₀ - 60 ат и температурой to- 275 °С (свежий пар).