Питання №36

Р ис. 2. 1 Принципова схема АЕС: 1 - реактор; 2 - парогенератор; 3 - головний циркуляційний насос (ГЦН); 4 - турбіна; 5 - турбогенератор; 6 - конденсатор; 7 - конденсатний насос; 8 - система регенерації низького тиску; 9 - живильний насос; 10 - система регенерації високого тиску

В ядерному реакторі 1 вивільнена ядерна енергія перетворюється на теплову, яка відводиться теплоносієм по трубопроводах першого контуру в парогенератор 2, де через поверхні нагріву тепло передасться робочому тілу (звичайна вода, що генерує водяну пару). Охолоджений в парогенераторі теплоносій з допомогою головного циркуляційного насосу (ГЦН) 3 знову спрямовується в реактор і, таким чином, контур циркуляції теплоносія зами­кається. Пара (робоче тіло), що утворилася в парогенераторі 2 по трубопроводу робочого контуру прямує в парову турбіну 4, де теплова енергія перетворюється в механічну енергію обертання валу турбіни. Вал турбіни 4 зєднаний з турбогенератором 5, де механічна енергія перетворюється в елек- тричну. Відпрацьована пара конденсується в конденсаторі 6 і перекачується конденсатними насосами 7 через регенеративну систему низького тиску 8. Далі з допомогою живильних насосів 9 вода, пройшовши через регенеративну систему високого тиску 10, знову надходить у парогенератор 2. Отже контур робочого тіла (пара, вода) виявляється також замкнутим [20].

Ось такою є спрощена принципова схема так званої двоконтурної АЕС, найрозповсюдженіша на сьогодні. Залежно від типу ядерного реактора існують і одноконтурні, і двоконтурні, і трьохконтурні АЕС.

Як природне ядерне паливо для ядерних реакторів використовують уран (II) або його сполуки.

Питання №37

Залежно від характерних ознак, ядерні реактори класифікують за призна­ченням, енергетичним спектром нейтронів, видом сповільнювача, теплоносієм, конструктивним оформленням тощо.

1) За призначенням реактори поділяють на енергетичні, дослідні, транспортні, промислові, багатоцільові.

2)За енергетичним спектрам нейтронів, що визначають основну частину ділення ядер палива, розрізняють реактори на теплових; швидких і проміжних нейтронах.

3)За видом сповільнювача нейтронів реактори на теплових нейтронах поділяють на легководні, важководні, графітові. Найбільш компактними є реактори зі сповільнювачем нейтронів у вигляді звичайної води. Графітові реактори в розрахунку на одиницю потужності мають найбільші розміри. Дещо менших розмірів важководні реактори.

4)За видом теплоносія і його агрегатного стану реактори поділяють на водоохолоджувані, газоохолоджувані, рідкометалічні і органічні. Через радіаційну і термічну нестійкість органічні теплоносії застосовують дуже обмежено.

5) За структурою активної зони розрізняють реактори гетеро- і гомо­генні. В гетерогенних реакторах ядерне паливо, сповільнювач нейтронів і теплоносій просторово розділені, Тверде ядерне паливо таких реакторів зосереджене в герметичних тепловидільних елементах (гаслах), що унеможливлює контакт палива із сповільнювачем і теплоносієм.

6)За конструктивним виконанням реактори поділяють на корпусні і канальні. В корпусних реакторах тиск теплоносія несе (вигримує) весь корпус реактора. У канальних реакторах контакт між теплоносієм і сповільнювачем нейтронів неможливий через їхню несумісність (наприклад, вода і графіт).

7)Реактори з водним теплоносієм ділять на киплячі і з водою під тиском (без кипіння води). Це передусім стосується реакторів, що охолоджуються звичайною водою, як корпусних так і канальних. Більшість корпусних реакторів - не реактори з водою під тиском, канальні реактори - переважно киплячі.

8) За ступенем відтворення нового ядерного палива реактори поділяють на конвертери,де відтворюється нове ядерне паливо в кількостях менших, ніж спалюване, і розмножувачі (брідери), де відтворюється нове ядерне паливо в більших кількостях, ніж спалюване.

Питання №38

Щоб якось можна було орієнтуватись в багаточисленних типах реакторів, що нині існують, і прогнозувати появу нових типів реакторів, розглянемо можливі поєднання для ядерних енергетичних реакторів залежно від двох основних компонентів - сповільнювача і теплоносія.

З рідкокристалічних теплоплоносіїв сьогодні практично використовують лише розтоплений натрій, поєднання якого з водним сповільнювачем є недопус­тимим унаслідок бурхливої хімічної реакції. Отже, в легководннх реакторах із звичайною водою, як сповільнювача нейтронів і теплоносія, застосування інших теплоносіїв е недоцільним і малоперспективним. Тому такі легководні реактори знайшли найширше застосування, добре вивчені і відомі як водо-водяні реактори на теплових нейтронах корпусного типу з водою під тиском або киплячі,

В графітних реакторах теплоносієм слугує звичайна вода або газ, а сповільнювачем нейтронів є графіт. Графітні реактори з водяним теплоносієм (водографітові) виготовляють лише канального типу, щоб вода з графітом не дотикалися. Грофітогазові реактори- це реактори корпусного типу, бо застосовувані гази практично не взаємодіють з графітом до досить високих температур

Газовий теплоносій має слабку корозійну активність, майже не активується і тому перший контур таких реакторів не потребує громіздкого біологіч­ного захисту. Однак газовим теплоносіям характерні і певні недоліки - мала теплопровідність і. як наслідок цього, порівняно низький коефіцієнт тепло­віддачі Обидві ці характеристики пропорційні до густини газу і для їхнього покрашення потрібно збільшувати тиск у контурі циркуляції. Все це веде до зростання витрат на переміщення теплоносія, в деяких типах реакторів - до застосування спеціальних оребрених твелів (щоб збільшити площу тепло- передавальної поверхні).

Як теплоносій у важководних реакторах найбільше застосування отри­мали важка і звичайна вода