Ташкентский Государственный Технический Университет им. Ислама Каримова
Факультет Электроэнергетики
Кафедра «Электрические станции, сети и системы»
Реферат на тему: «Производство электроэнергии на атомной электростанции»
Выполнила:
Проверила: Доцент Радионова О.В.
План
Введение
1. История
2. Классификация
3. Принцип действия и схема производства электроэнергии
4. Достоинства и недостатки
5. Воздействие на окружающую среду
6. Обеспечение безопасности АЭС
7. Требования к строительству
8. Перспективы АЭС
Список литературы
Введение
Общее понятие
Атомная электростанция (АЭС) -- комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путём использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.
1. История
Во второй половине 40-х гг., еще до окончания работ по созданию первой атомной бомбы (ее испытание, как известно, состоялось 29 августа 1949 года), советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.
В 1948 г. по предложению И.В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии.
В мае 1950 года близ поселка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС.
Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт (полная проектная мощность 600 МВт). В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС.
За пределами СССР первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 в Колдер-Холле (Великобритания).Через год вступила в строй АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США).
Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США (788,6 млрд кВт·ч/год), Франция (426,8 млрд кВт·ч/год), Япония (273,8 млрд кВт·ч/год), Германия (158,4 млрд кВт·ч/год) и Россия (154,7 млрд кВт·ч/год).
Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата -- в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два продвинутых кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГигаВатт.
2. Классификация
По типу реакторов:
-Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива;
-Реакторы на лёгкой воде;
-Реакторы на тяжёлой воде;
-Реакторы на быстрых нейтронах;
-Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов;
-Термоядерные реакторы.
По виду отпускаемой энергии:
-Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии;
-Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию.
3. Принцип действия и схема производства электроэнергии
По принципу действия АЭС также делятся на три вида:
А) Одноконтурная АЭС
Полученный в котле перегретый пар направляется в паровую турбину, расширяется в ней и при глубоком разрежении поступает в конденсатор, где конденсируется и превращается в воду.
Из конденсатора с помощью насоса вода под давлением подается в котел. атомный электростанция ядерный
В одноконтурной схеме АЭС рабочее вещество в турбоустановку поступает прямо из реактора и одновременно является его теплоносителем. Одноконтурные схемы АЭС возможны при использовании в качестве теплоносителя обычной или тяжелой кипящей воды или газа с высокой температурой на выходе из реактора.
А) Одноконтурная АЭС: 1-реактор; 2-турбогенератор; 3-конденсатор; 4-питательный насос
Б) Двухконтурная АЭС
Если контуры теплоносителя и рабочего тела разделены, то АЭС называют двухконтурной. Соответственно контур теплоносителя называют первым, а контур рабочего тела -- вторым. В такой схеме реактор охлаждается теплоносителем, прокачиваемым через него и парогенератор главным циркуляционным насосом.
Пар из парогенератора двухконтурной АЭС поступает в турбину, затем в конденсатор, а конденсат из него насосом возвращается в парогенератор.
Б) Двухконтурная АЭС: 1-реактор; 2-турбогенератор; 3-конденсатор; 4-питательный насос; 5-парогенератор; 6-циркуляционный насос
В) Трехконтурная АЭС
Трехконтурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН-600. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом схема получается трехконтурной.
В) Трехконтурная АЭС: 1-реактор; 2-турбогенератор; 3-конденсатор; 4-питательный насос; 5-парогенератор
4. Достоинства и недостатки
Достоинства атомных станций:
-Отсутствие вредных выбросов;
-Выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше угольной эл. станции аналогичной мощности;
-Небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки;
-Высокая мощность: 1000--1600 МВт на энергоблок;
-Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.
Недостатки атомных станций:
-Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению;
-Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах;
-Последствия возможного инцидента крайне тяжелые, хотя его вероятность достаточно низкая;
-Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700--800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также в случае возможной ликвидации.
5. Воздействие на окружающую среду
Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.
Наиболее существенные факторы:
локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,
повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,
сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,
изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,
изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Даже когда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов
Обычно, когда говорят о радиационном загрязнении, имеют в виду гамма-излучение, легко улавливаемое счетчиками Гейгера и дозиметрами на их основе.
Нельзя не упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых вод практически вокруг всех АЭС
6. Обеспечение безопасности АЭС
На современных АЭС имеется четыре уровня барьеров на пути распространения ядерных материалов: сама топливная таблетка, металлическая оболочка тепловыделяющего элемента (твэла), корпус реактора (первый контур) и бетонная герметичная оболочка реакторного помещения (контейнмент), которая содержит все оборудование первого контура с радиоактивным теплоносителем: реактор, парогенераторы, трубопроводы первого контура и т.д.
Конструкция контейнмента позволяет выдерживать все виды внешних воздействий: землетрясения, смерчи, ураганы, пыльные бури, воздушные ударные волны и даже падение самолета. Есть также система управления и защиты (СУЗ), которая способна управлять ядерной реакцией вплоть до ее полного прекращения. Кроме того, все станции оснащены несколькими поясами ограждений, контрольно-пропускными пунктами и прочими элементами защиты.
Основным принципом обеспечения безопасности ядерных объектов является оптимальное сочетание четырех направлений деятельности: юридического, организационного, кадрового и технического.
Юридическое - заключается в разработке и совершенствовании ядерного законодательства, в котором вопросам безопасности эксплуатации объектов принадлежит главенствующая роль.
Кадровое - предусматривает систему мер, исключающую найм на такие объекты психически неуравновешенных или профессионально непригодных сотрудников.
Организационное - состоит в неукоснительном соблюдении действующих норм, правил и регламентов по безопасной эксплуатации ядерных объектов, а также совокупности инструктивных мер, предусматривающих комплекс необходимых действий при возникновении аварийных ситуаций.
Технические мероприятия включают создание и поддержание в работоспособном состоянии автоматических систем защиты и диагностики. На каждом объекте атомной отрасли установлены датчики автоматизированной системы контроля радиационной обстановки. На крайний случай предусмотрено обязательное резервирование сил и средств, необходимых для предотвращения аварии или ликвидации ее последствий.
7. Требования к строительству
Одним из основных требований при оценке возможности строительства АЭС является обеспечение безопасности её эксплуатации для окружающего населения, которая регламентируется нормами радиационной безопасности. Одним из мероприятий защиты окружающей среды -- территории и населения от вредных воздействий при эксплуатации АЭС является организация вокруг неё санитарно-защитной зоны При выборе места строительства АЭС должна учитываться возможность создания санитарно-защитной зоны, определяемой кругом, центром которого является вентиляционная труба АЭС. В санитарно-защитной зоне запрещается проживать населению. Исходя, из возможности аварийной протечки активных жидкостей предпочтение отдается площадкам с глубоким стоянием грунтовых вод.
При выборе площадки для строительства атомной электростанции большое значение имеет техническое водоснабжение. Атомная электростанция -- крупный водопользователь. Потребление воды АЭС незначительно, а использование воды велико, то есть в основном вода возвращается в источник водоснабжения. К АЭС, так же как и ко всем строящимся промышленным сооружениям, предъявляются требования по сохранению окружающей среды
При выборе площадки для строительства атомной электростанции необходимо руководствоваться следующими требованиями:
-земли, отводимые для сооружения АЭС, непригодны или малопригодны для сельскохозяйственного производства;
-площадка строительства располагается у водоемов и рек, на прибрежных незатапливаемых паводковыми водами территориях;
-грунты площадки допускают строительство зданий и сооружений без проведения дополнительных дорогостоящих мероприятий;
-уровень грунтовых вод находится ниже глубины заложения подвалов зданий и подземных инженерных коммуникаций и на водопонижение при строительстве АЭС не требуется дополнительных затрат;
-площадка имеет относительно ровную поверхность с уклоном, обеспечивающим поверхностный водоотвод, при этом земляные работы сведены к минимуму.
Площадки строительства АЭС, как правило, не допускается располагать:
-в зонах активного карста;
-в районах тяжелых (массовых) оползней и селевых потоков;
-в районах возможного действия снежных лавин;
-в районах заболоченных и переувлажненных с постоянным притоком напорных грунтовых вод,
-в зонах крупных провалов в результате горных выработок;
-в районах, подверженных воздействию катастрофических явлений, как цунами и т. п.
-в районах залегания полезных ископаемых;
Для определения возможности строительства АЭС в намеченных районах и сравнения вариантов по геологическим, топографическим и гидрометеорологическим условиям на стадии выбора площадки проводятся конкретные изыскания по каждому рассматриваемому варианту размещения электростанции.
8. Перспективы АЭС
Несмотря на указанные недостатки, атомная энергия представляется самой перспективной. Альтернативные способы получения энергии, за счёт энергии приливов, ветра, Солнца, геотермальных источников и др. на данный момент отличаются невысоким уровнем добываемой энергии и её низкой концентрацией. К тому же данные виды получения энергии несут в себе собственные риски для экологии и туризма.
Ввод в эксплуатацию первой в Узбекистане атомной электростанции запланирован на 2028 год. Её строительство оценивается в $11 млрд. АЭС будет состоять из двух энергоблоков поколения «3+» с реакторами ВВЭР-1200. Общая мощность АЭС -- 2,4 ГВт.
Прогнозируется, что АЭС будет вырабатывать около 15 - 30 % всей электроэнергии в стране.
Список литературы
1. Бадев В.В., Егоров Ю.А., С.В. Казаков "Охрана окружающей среды при эксплуатации АЭС", Москва, Энергоатомиздат, 1990 г.