1.2.3. Атомні електростанції

На атомних ПТЕС використовується атомний реактор, у якому відбувається процес розподілу ядер з виділенням тепла. Схема АЕС може бути одно-, дво- і триконтурної.

На АЕС із одноконтурними схемами пара, що утвориться в реакторі, безпосередньо надходить у турбіну з радіоактивними забрудненнями. Одноконтурна схема проста, однак у ній потрібна захист від випромінювання й утрудняється контроль роботи встаткування і його ремонт.

При дво- і триконтурних схемах відвід тепла з реактора здійснюється теплоносієм, що передає це тепло робітничому середовищу Безпосередньо або через теплоносія проміжного контуру. Робоче середовище й теплоносій другого контуру неактивна, тому експлуатація АЕС із дво- і триконтурними схемами істотно полегшується, але капітальні витрати зростають.

На АЕС застосовуються реактори на теплові (повільних) і швидких нейтронах. Реактори на теплових нейтронах підрозділяються на два основних види: водо-водяні корпусного типу з водою під тиском у металевому корпусі (ВВЕР);

водографітні канального типу з одержанням пару в каналах реактора (РБМК).

Як пальне на АЕС використовуються тепловиділяючому елементи (ТВЕЛ) із природного або слабозбагаченого урану, як сповільнювач реакції - графіт або звичайна вода, як теплоносій - вода.

У цей час споруджуються АЕС потужністю 4-6 млн. кВт (по чотирьох - шести блоків потужністю 1000-1500 МВТ).

Найбільше поширення в цей час у більшості країн миру одержали АЕС із водо- водяними реакторами, сповільнювачем нейтронів і теплоносієм у яких служить вода. Для поліпшення техніко-економічних показників таких станцій ведуться розробки по створенню реакторів типу ВВЕР потужністю до 2000 Мвт.

Особливостями канальних реакторів є відсутність складних корпусів, розрахованих на високий тиск, а також можливість перевантаження палива при роботі реактора. У цей час ведуться розробки АЕС із реакторами типу РБМК потужністю до 2400 тис. кВт.

Вирішальне значення для розвитку ядерної енергетики майбутнього має спорудження станцій з реакторами-розмножувачами (бридерами) на швидких нейтронах. Головна їхня перевага - більше ефективне використання ядерного пального й можливість залучення в паливний цикл урану-238 і торію. У реакторах на повільних нейтронах з використанням урано-плутонієвого циклу поряд з виробленням енергії частина завантаженого в них природнього урану перетворюється в нове ядерне пальне - плутоній, однак при цьому речовини, що ділиться, споживається більше, ніж виробляється нового. У реакторах же на швидких нейтронах відтворюється пального більше, ніж спалюється; коефіцієнт відтворення пального в деяких конструкціях може доходити до 1,7.

Перший промисловий реактор БН-350 на швидких нейтронах з рідкометалевим теплоносієм установлений на Шевченківської АЕС і використовується для вироблення електроенергії й опріснення морської води. В 1980 р. уведений у лад третій блок з реактором БН-600 на швидких нейтронах на Білоярській АЕС. Розробляються реакторні установки на швидких нейтронах потужністю 1200-1600 Мвт.

Питомі капіталовкладення в АЕС приблизно в 2 рази вище; ніж у ГРЕС на твердому органічному паливі. Однак, якщо крім капіталовкладень у будівництво самої електростанції врахувати й капіталовкладення в будівництво відповідних паливних підприємств і в транспорт палива, то різниця в сумарних капіталовкладеннях ГРЕС і АЕС зменшується. Разом з тим собівартість електроенергії на АЕС значно нижче, ніж на ГРЕС. Тому економічна ефективність спорудження АЕС і ГРЕС у Європейській частині СРСР приблизно однакова, але відзначимо істотну перевагу АЕС- Скорочення витрати органічного палива на виробництво електроенергії й відповідне зниження навантаження на транспорт.

Крім конденсаційних, у країні споруджуються атомні ТЕЦ (АТЕЦ) і котельні для постачання теплом житлових районів і промислових підприємств.

Атомна ТЕЦ не може бути одноконтурної, оскільки пар або гаряча вода, що передають тепло споживачеві, не повинні бути радіоактивними. Навіть при двоконтурній схемі на станціях з водяним теплоносієм пряма відпустка пари споживачеві з відборів турбіни неприпустимий, тому що з появою протікань у парогенераторі радіоактивних пар може потрапити до теплового споживача. Тому на такий АЕС відпустку пари може вироблятися тільки через пароперетворювачі. При трехконтурной схемі радіоактивні речовини навіть із появою протікань у парогенераторі в робітниче середовище проникнути не можуть. Пара подається споживачеві безпосередньо від турбіни.

Перші атомні ТЕЦ потужністю 2000 МВТ споруджуються із двома енергоблоками, у кожний з яких входить ядерна паропродуктивна установка з реактором типу ВВЕР-1000 і дві теплофікаційні турбіни, що забезпечують номінальну електричну потужність 500 МВТ у конденсаційному режимі роботи.

У цей час ведуться роботи й по створенню АЕС, призначених для централізованого теплопостачання (ACT) і промислового теплопостачання (АСПТ) У металевий корпус реакторів таких станцій вбудовують теплообмінники, у яких нагрівається вода, що надходить потім у мережний підігрівник. Ступінь радіаційної безпеки тут підвищена за рахунок щодо низького робочого тиску в корпусі реактора й застосування додаткового страхового корпуса.