Pag-uuri ng mga nuclear power plant. Thermal power plants Magbigay ng mga klasipikasyon ng mga nuclear power plant sa mundo

Ang posibilidad na ang mga thermal neutron ay masipsip ng uranium ay tinutukoy ng θ. Ang halagang ito ay tinatawag na thermal neutron utilization factor. Kung gayon ang bilang ng mga thermal neutron na hinihigop ng uranium ay magiging katumbas ng n εφθ .

Para sa bawat pagsipsip ng thermal neutron ng uranium, a η bagong mabilis na mga neutron. Dahil dito, sa pagtatapos ng cycle na isinasaalang-alang, ang bilang ng mga mabilis na neutron na ginawa mula sa fission ay naging katumbas ng n εφθη .

Ang neutron multiplication factor sa isang infinite medium ay kaya katumbas ng

Ang pagkakapantay-pantay (3.4) ay tinatawag na formula ng apat na salik. Ito ay nagpapakita ng pag-asa ng K∞ sa iba't ibang mga kadahilanan na tumutukoy sa pagbuo ng isang nuclear chain reaction sa isang pinaghalong uranium at moderator.

Sa isang tunay na daluyan ng pag-aanak ng mga may hangganan na sukat, ang pagtagas ng neutron ay hindi maiiwasan, na hindi isinasaalang-alang kapag ipinasok ang formula para sa K∞. Ang neutron multiplication factor para sa isang daluyan ng may hangganang sukat ay tinatawag na epektibong multiplication factor na Kef; Bukod dito, tinukoy pa rin ito bilang ratio ng bilang ng mga neutron ng isang naibigay na henerasyon sa kaukulang bilang ng mga neutron ng nakaraang henerasyon. Kung gagamitin namin ang Рз at Рд upang tukuyin ang mga probabilidad ng pag-iwas sa pagtagas ng neutron sa proseso ng pag-moderate at pagsasabog, ayon sa pagkakabanggit, pagkatapos ay maaari naming isulat

Kef= K∞ Rz Rd. (3.5)

Malinaw, ang kondisyon para sa pagpapanatili ng isang chain reaction sa isang daluyan ng may hangganan na mga dimensyon ay ang ratio Kef ≥ 1. Ang produkto РзРд ay palaging mas mababa sa isa, samakatuwid, upang magsagawa ng self-sustaining chain reaction sa isang sistema ng may hangganan na sukat, kinakailangan na ang K∞ ay palaging mas malaki kaysa sa isa.

Ang pagtagas ng mga neutron mula sa isang reaktor ay nakasalalay sa mga geometric na sukat nito. Dahil ang produksyon ng mga neutron ay nangyayari sa buong dami ng core, at ang kanilang pagtagas sa pamamagitan lamang ng ibabaw ng reaktor, kung gayon, malinaw naman, na may pagtaas sa mga linear na sukat ng reaktor, ang kamag-anak na proporsyon ng mga neutron na nawala sa ibabaw ay bumababa. , at ang mga posibilidad na maiwasan ang pagtaas ng pagtagas.

Ang pinakamababang laki ng isang reactor kung saan maaaring mangyari ang isang self-sustaining chain reaction ay tinatawag na critical size.

Kaya, ang kondisyon ng pagiging kritikal para sa mga reactor ay isusulat sa form

1 = K∞RzRd.

Kung matugunan ang kundisyon (3.5), ang bilang ng mga neutron na ginawa sa panahon ng fission ng uranium ay katumbas ng bilang ng mga neutron na umalis sa reaktor at nasipsip ng mga materyales sa panahon ng mga proseso ng pagmo-moderate at pagsasabog. Sa kaso kapag Kef>1, ang bilang ng mga neutron sa reactor ay patuloy na tataas. Sa subcritical reactor na si Kef< 1.

Ang equation ng balanse ng neutron (para sa isang kritikal na reaktor ay isusulat sa form

, (3.6)

D - koepisyent ng pagsasabog ng neutron

F – neutron flux

Ang S ay ang bilang ng mga nabuong thermal neutron.

Ang bilang ng mga thermal neutron S ay tinutukoy batay sa mga sumusunod. Para sa isang thermal neutron na nasisipsip sa reactor core na materyales, ang bilang ng mga thermal neutron na nasisipsip ng uranium ay magiging θ, at para sa isang thermal neutron absorption ng uranium, η fast neutrons ang ginawa. Nangangahulugan ito na ang bilang ng mga mabilis na neutron ay magiging katumbas ng θη. Ang mga neutron na ito ay maaaring makagawa ng fission na may multiplication factor na ε, kung gayon ang huling bilang ng mga mabilis na neutron ay magiging katumbas ng θηε. Ang mga mabilis na neutron sa proseso ng pagbagal ay iniiwasan ang matunog na pagsipsip na may posibilidad na φ at pagtagas na may koepisyent na Рз. Nangangahulugan ito na ang bilang ng mga thermal neutron na nabuo ay magiging katumbas ng θηεφРз.

Kaya, na may kabuuang pagsipsip ng mga thermal neutron sa bawat dami ng yunit ng mga pangunahing materyales na katumbas ng ΣaF, ang mga thermal neutron na ΣaФθηεφРз ay muling nabuo. Ang huling bilang ng mga thermal neutron ay matutukoy sa sumusunod na paraan:

(3.7)

Isinasaalang-alang ang formula (3.7), ang equation ng balanse ng neutron (3.6) ay muling isusulat sa anyo

(3.8)

(3.9)

Sa equation (3.9), ang dami depende sa mga katangian ng mga materyales ay tinatawag na parameter ng materyal at tinutukoy ang B2

(3.10)

pagkatapos ay ang pag-asa (3.8) ay muling isusulat tulad ng sumusunod

(3.11)

Ang parehong mga equation (3.10) at (3.11), na nakuha batay sa equation ng balanse ng neutron para sa nakatigil na kaso, ay tumutugma sa isang kritikal na reaktor kung saan ang epektibong multiplication factor ay katumbas ng pagkakaisa (Kef = 1). Isinasaalang-alang na mula sa equation (3.10) ito ay sumusunod

kung saan ang L ay ang haba ng pagsasabog.

Mula sa mga equation (3.12) sumusunod na ang posibilidad na maiwasan ang pagtagas ng neutron sa panahon ng proseso ng pagsasabog ay tinutukoy ng expression (1 + B2L2)-1. Ang posibilidad ng pag-iwas sa pagtagas ng neutron sa panahon ng proseso ng pag-moderate ay kinakalkula batay sa pagsasaalang-alang sa proseso ng pag-moderate at lumalabas na katumbas ng

kung saan ang τ ay isang dami na tinatawag na neutron age at may sukat na cm2.

Sa pangkalahatan, kapag ang multiplication factor sa reactor ay naiiba sa unity, ang equation (3.12) ay isusulat tulad ng sumusunod:

(3.14)

Ang equation (3.14) ay ang pangunahing equation ng reactor, na nagpapakita ng pag-asa ng epektibong neutron multiplication factor sa komposisyon at laki ng core. Ang equation na ito ay wasto para sa homogenous at heterogenous na mga reactor. Ang kakaiba ng heterogeneity ng core ay makikita sa diskarte sa pagkalkula ng mga parameter ng equation ng apat na mga kadahilanan, lalo na ang mga dami ε, φ at θ.

Sa isang nakatigil na proseso

(3.15)

kung saan ang M2 = L2 + τ ay isang value na tinatawag na migration area, cm2.

Ginagawang posible ng paglutas ng equation (3.11) na matukoy ang halaga ng B2. SA sa kasong ito ang parameter na ito ay isang function ng laki at geometric na hugis ng core. Sa partikular, para sa isang cylindrical reactor

(3.16)

kung saan ang R ay ang radius, at ang H ay ang taas ng core. Sa kasong ito, ang halaga B2 ay tinatawag na isang geometric na parameter.

Dahil ang parehong mga halaga ng B2 na nakuha mula sa mga equation (3.10) at (3.16) ay tumutugma sa isang kritikal na reaktor, kung gayon para sa naturang estado ng reaktor ang materyal na parameter ay dapat na katumbas ng geometriko. Batay dito, depende sa ibinigay na mga kondisyon, ang equation (3.15) ay ginagamit upang malutas ang dalawang uri ng mga problema: upang matukoy ang komposisyon ng core, kung ang mga sukat at geometry nito ay ibinigay, at upang matukoy ang laki ng reactor sa kaso ng isang ibinigay na komposisyon ng core.

Kapag nilulutas ang mga problema ng unang uri, ang halaga ng geometric na parameter ay kinakalkula. Halimbawa, para sa isang cylindrical reactor - ayon sa formula (3.16). Sa kasong ito, ang komposisyon ng core, halimbawa, ang pagpapayaman ng uranium na may 235U isotope, ay tinutukoy mula sa equation (3.15) sa pamamagitan ng paunang pagtatasa ng pagpapayaman at pagkalkula ng halaga ng Kef para sa bawat kaso.

Kapag nilulutas ang mga problema ng pangalawang uri, ang pamamaraan ng pagkalkula ay maaaring gamitin bilang mga sumusunod. Batay sa komposisyon ng core, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpapayaman ng uranium, uri ng moderator, mga materyales sa istruktura, atbp., ang mga halaga ng K∞, τ at L2 ay kinakalkula. Ang halaga ng geometric na parameter na B2 para sa isang ibinigay na halaga ng Kef ay matatagpuan sa pamamagitan ng graphically solving equation (3.15). Sa kasong ito, ang ilang mga halaga ng B2 ay na-pre-set at isang graph ng Kef = f(B2) ay binuo.

Ang pagkakaroon ng pagtukoy sa halaga ng Thermal Energy "href="/text/category/teployenergetika/" rel="bookmark">thermal energy, at ang L2 ay naglalarawan ng distansya sa isang tuwid na linya na nilakbay ng isang thermal neutron hanggang sa punto ng pagkuha. ang mga distansyang ito, mas maliit ang posibilidad na ang neutron ay maiiwasan ang pagtagas sa mga proseso ng retardation at diffusion, ibig sabihin, mas malaki ang sukat ng reaktor upang matiyak ang isang self-sustaining chain reaction.

Halimbawa, ang isang reactor kung saan ang ordinaryong tubig ay ginagamit bilang isang moderator, lahat ng iba pang mga bagay ay pantay, ay magkakaroon ng makabuluhang mas maliit na sukat kaysa sa isang reactor na may isang graphite moderator, dahil para sa tubig L = 2.73 cm at τ = 31 cm2, at para sa graphite L = 54 cm at τ = 364 cm2.

3.2.1.3. NEUTRON FLUX

Ang solusyon ng equation (3.11) ay humahantong din sa isang dependence na nagpapakilala sa pamamahagi ng neutron flux sa dami ng core. Para sa isang cylindrical reactor na may taas na H at isang radius R, ang dependence na ito ay may anyo

(3.17)

kung saan ang Фmax ay ang halaga ng neutron flux sa gitna ng core;

h, r - kasalukuyang mga coordinate kasama ang taas at radius ng aktibong zone;

Ang kasalukuyang halaga ng zero-order Bessel function ng unang uri.

Ang pinakamataas na halaga ng thermal neutron flux sa isang reactor na walang reflector ay itinatag sa geometric center ng aktibong zone at unti-unting bumababa sa zero habang lumalapit ito sa mga extrapolated na hangganan. Sa isang cylindrical reactor, ang pagbabago sa neutron flux sa taas sa r = 0, kapag Jo(0) = 1, ay magaganap ayon sa dependence.

(3.18)

Ang koepisyent ng hindi pantay ng neutron flux kasama ang taas ng core ay tinutukoy bilang mga sumusunod:

(3.19)

Ang koepisyent ng hindi pantay ng neutron flux kasama ang radius ng isang cylindrical reactor ay magiging katumbas ng

(3.20)

Ang produkto ng mga coefficient na Kh at Kr ay tinatawag na koepisyent ng hindi pantay ng neutron flux sa dami ng core

(3.21)

Batay sa mga kilalang halaga ng neutron flux non-uniformity coefficients at sa isang naibigay na halaga ng average na neutron flux, posibleng matukoy ang halaga ng maximum na neutron flux sa reaktor

Фmax = KvФср, (3.22)

kung saan ang Fsr ay ang average na neutron flux sa reactor, na hinati sa core volume. Ang average na neutron flux ay maaaring matukoy batay sa mga sumusunod. Ang bilang ng mga fission ng uranium sa 1 cm3 sa 1 s ay ΣfФср, at ang kabuuang bilang ng mga fission sa buong volume ng core ay magiging katumbas ng ΣfФсрVаз. Kung ang kapangyarihan ng 1 kW ay tumutugma sa 3.1∙1013 dibisyon bawat segundo, kung gayon ang kapangyarihan ng reaktor ay maaaring ipahayag ng equation

, (3.23)

(3.24)

Ang mga average na halaga ng neutron flux sa mga power reactor ay nasa hanay na 1012 ÷ 1014.

Sa isang operating reactor, ang mga neutron ay tumutulo mula sa core. Upang mabawasan ang pagtagas na ito, ang reaktor ay napapalibutan ng isang reflector. Ang mga neutron na pumapasok sa reflector ay bahagyang nakakalat pabalik sa core, sa gayon ay nakakamit ang "pagtitipid" ng mga neutron.

Ang nagresultang "pag-save" ng mga neutron dahil sa pag-install ng isang reflector ay maaaring magamit sa dalawang direksyon: alinman upang bawasan ang laki ng core nang hindi binabago ang komposisyon nito, o, na iniiwan ang mga sukat na hindi nagbabago, upang mabawasan ang pagpapayaman ng gasolina na may isang fissile isotope. Sa parehong mga kaso, ang isang pagbawas sa kabuuang pagkarga ng fissile isotope ng uranium ay nakuha. Ang isang pantay na mahalagang papel ng reflector para sa mga power reactor ay upang makabuluhang ipantay ang pamamahagi ng thermal neutron flux sa core volume.

Kapag ang mga mabilis na neutron ay tumagas mula sa isang reaktor, dahil sa kanilang pagmo-moderate sa materyal ng reflector, ang mga neutron ay maaaring bumalik sa reaktor bilang mga thermal. Ito ay humahantong sa pagtaas ng thermal neutron flux malapit sa core boundary. Ang materyal ng reflector ay dapat magkaroon ng parehong mga katangian tulad ng moderator, lalo na ang mahusay na retardation at mga katangian ng scattering. Samakatuwid, ang parehong sangkap ay madalas na ginagamit para sa moderator at reflector.

Ang epektibong multiplication factor ng isang reactor na may reflector ay tinutukoy ng parehong formula (3.14) tulad ng para sa isang reactor na walang reflector. Gayunpaman, sa kasong ito, kapag kinakalkula ang geometric na parameter B2, ang aktwal na mga sukat ng aktibong zone ay nadagdagan ng dami ng epektibong additive. Halimbawa, para sa isang cylindrical reactor ay magkakaroon ito

(3.25)

R" = R + Δ. (3.26)

Sa pamamaraang ito ng pagkalkula, ang reaktor na may isang reflector ay, parang, pinalitan ng isang "hubad" na reaktor, ang mga sukat na lumampas sa mga sukat ng aktibong zone ng aktwal na reaktor sa pamamagitan ng dami ng epektibong additive.

Ang mga koepisyent ng hindi pantay ng neutron flux ng core ng isang cylindrical reactor sa pagkakaroon ng isang reflector ay tinutukoy ng mga formula:

Sa pamamagitan ng taas ng reactor

Sa pamamagitan ng radius ng reactor

Sa pagkakaroon ng isang reflector, tulad ng sumusunod mula sa (3.27) at (3.28), ang mga coefficient ng hindi pagkakapareho ng neutron flux ay bumababa, samakatuwid, ang paglabas ng enerhiya sa buong core volume ay magiging mas pare-pareho.

MGA TANONG SA PANSARILING PAGSUSULIT

1. Anong mga elementarya ang bumubuo sa isang atom at ang nucleus ng isang atom?

2. Ano ang masa ng isang proton at neutron?

3. Ano ang atomic mass unit?

4. Ano ang mass defect at nuclear binding energy?

5. Paano nagbabago ang nagbubuklod na enerhiya ng mga nucleon sa isang nucleus depende sa mass number ng nucleus?

6. Ano ang mabilis at thermal neutron? Paano sila nailalarawan?

7. Bakit ang uranium-235 fission, ngunit ang uranium-238 ay hindi kapag nakakuha ito ng thermal neutron?

8. Ano ang ibig sabihin ng microscopic at macroscopic effective cross sections ng nuclei?

9. Paano nagbabago ang microscopic cross section para sa fission at absorption ng uranium-235 at uranium-238 nuclei depende sa neutron energy?

10. Ano ang ibig sabihin ng neutron flux?

11. Paano natutukoy ang bilang ng mga absorption at fission ng uranium nuclei kapag nakakuha sila ng mga neutron?

12. Ipahayag ang kapangyarihan ng reactor sa mga tuntunin ng neutron flux.

13. Isulat ang thermal neutron balance equation at ipaliwanag ang mga bahagi nito.

14. Ano ang pinagmulan ng mga thermal neutron sa isang reactor?

15. Paano natutukoy ang pagtagas ng neutron sa panahon ng kanilang pagmo-moderate at pagsasabog?

16. Ano ang ibig sabihin ng epektibong neutron multiplication factor na Kef?

17. Ipaliwanag ang mga dami na kasama sa equation para sa Kef.

18. Sabihin sa amin ang pamamaraan para sa paglutas ng equation para sa Kef ng isang reactor para sa isang ibinigay na uranium enrichment?

19. Ano ang pamamaraan para sa paglutas ng equation para sa Kef reactor para sa ibinigay geometric na mga parameter aktibong sona?

20. Anong mga dependency ang nagpapakilala sa pagbabago sa neutron flux sa taas at radius ng reactor core?

21. Ano ang epekto ng isang neutron reflector sa neutron flux sa reactor?

3.2.2. ENERGY REACTOR DESIGN

AT TEKNOLOHIKAL NA DIAGRAM NG NPP

3.2.2.1. REACTOR DEVICE

Ang paglikha ng isang homogenous na reactor ay nauugnay sa mga makabuluhang teknikal na paghihirap, samakatuwid, sa kasalukuyan ang lahat ng mga operating, under construction at dinisenyo na mga power reactor ay heterogenous.

Ang pangunahing bahagi ng reactor ay ang core. Ang core ng isang nuclear reactor ay isang set ng assembly units na lumilikha ng mga kondisyon para sa pagsisimula at pagpapanatili ng isang kinokontrol na chain reaction ng nuclear fission. Ang mga sukat ng core ay dapat na tulad na ang chain reaction na may umiiral na uranium enrichment ay pinananatili sa buong panahon ng pagpapatakbo ng reaktor at kung saan ang maaasahang pag-alis ng init ay sinisiguro sa isang ibinigay na reactor power.

Ang core ay naglalaman ng nuclear fuel (fuel). Ang uranium at ang mga haluang metal nito, pati na ang plutonium at ang mga haluang metal nito ay ginagamit bilang panggatong. Sa heterogenous reactors, fuel ay ginagamit sa anyo ng mga rods, plates, atbp (Fig. 3.2), sa homogenous reactors - sa anyo ng isang solusyon ng uranium salts, atbp Isang moderator (tubig, grapayt, beryllium, atbp. ) ay inilalagay din sa core ng mga thermal reactor .), na nagsisilbing bawasan ang enerhiya ng fission neutrons.

https://pandia.ru/text/78/544/images/image051_2.jpg" width="515" height="254 src=">

kanin. 3.3. Mga uri ng mga elemento ng gasolina:

a – pamalo; b – lamellar; c – spherical; g – pantubo; d - cylindrical block; e – fuel array na may mga tubo;

1 - materyal ng gasolina; 2 – shell; 3 – tip; 4 – gilid; 5 – coolant

Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">collectors at coolant flow distribution path, installation parts - shanks, casing o frame, protective plugs at parts para sa transportasyon at teknolohikal na layunin.

kanin. 3.5. Gumagana ang cassette ng VVER-440 reactor:

1 – shank; 2, 3 – lower at middle spacer grids; 4 – takip ng pipe-cassette; 5 – TVEL; 6 – upper spacer grid; 7 – gitnang tubo; 8 - ulo; 9 - spring clamps; 10 - pin

Ang fuel assembly o cassette ay naka-install sa teknolohikal na channel ng isang nuclear reactor, kung saan ang supply, pag-alis at organisasyon ng isang direktang daloy ng coolant na paghuhugas ng mga fuel rod ay isinasagawa, at ang posibilidad ng pag-load at pag-unload ng mga fuel assemblies o cassette ay ibinigay.

Binubuo ito ng isang shank, isang ulo at isang hexagonal tube-cover, na may 126 fuel rods na inilagay sa loob nito, na nakaayos sa isang triangular na sala-sala na may pitch na 12.2 mm. Ang pag-aayos ng mga fuel rod sa cassette ay isinasagawa ng spacer grids: mas mababa (dala), upper at middle guide grids na gawa sa hindi kinakalawang na asero. Ang mga grating na ito ay mekanikal na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng isang gitnang tubo na gawa sa zirconium alloy. Ang mas mababang mga dulo ng mga rod ng gasolina ay mahigpit na naayos sa mas mababang sumusuporta sa grid, ang mga itaas na dulo ay umaangkop sa mga butas ng itaas na grid nang walang pangkabit upang matiyak ang kanilang libreng thermal expansion. Ang cassette head ay may anim na spring clip para hindi ito lumulutang at makabawi sa thermal expansion. Tinitiyak ng disenyo ng shank ang oryentasyon at pag-aayos ng cassette kasama ang anggulo sa plano at ang pagkakalagay nito sa basket socket. Ang masa ng gumaganang cassette ay 220 kg, ang masa ng VO2 sa cassette ay 127 kg.

Ang isang bahagi ng isang nuclear reactor, na isang sisidlan na idinisenyo upang ilagay ang core at panloob na mga aparato, na mayroong mga tubo para sa pag-supply at pagdiskarga ng coolant, pati na rin ang mga aparato para sa pag-seal sa espasyo ng intra-reactor, ay tinatawag na isang nuclear reactor vessel. Ang naaalis na bahagi ng isang nuclear reactor, na idinisenyo upang takpan ang sisidlan at sumipsip ng panloob na presyon sa reaktor, ay tinatawag na nuclear reactor cover.

Ang pangunahing seal assembly ng isang nuclear reactor ay isang assembly unit na may slip-on flange at isang seal sa pagitan ng takip at sisidlan ng isang nuclear reactor, na tinitiyak ang higpit ng nuclear reactor sa lahat ng mga mode ng operasyon nito.

Ang singsing na nag-uugnay sa takip ng nuclear reactor sa katawan at pinipiga ang mga panloob na gasket ay tinatawag na pressure ring ng pangunahing selyo ng isang nuclear reactor.

6. Ano ang thermal at fast reactors?

7. Ano ang mga pakinabang at disadvantage ng boiling water reactor nuclear power plants?

8. Ano ang mga pakinabang at disadvantages ng mga reactor na gumagamit ng mga likidong metal bilang isang coolant?

9. Gumuhit ng mga pangunahing teknolohikal na diagram ng mga nuclear power plant: Mga NPP na may VVER; NPP na may RBMK; ATEC; NPP at BN; AST; ASPT.

10. Ano ang layunin ng control rods?

11. Ano ang layunin ng pagpapakumplikado ng mga baras?

12. Bakit naka-on ang mga reactor mabilis na mga neutron nangangako ba sila?

13. Anong mga gas ang ginagamit bilang mga coolant?

14. Ano ang layunin ng cassette wall?

15. Paano matatagpuan ang gasolina sa TVEL?

Mga prinsipyo ng pag-uuri ng mga power plant. Mga klase, subclass, grupo, subgroup.

Pag-uuri ng mga power plant

IKALAWANG BAHAGI

MGA PAG-INSTALL NG POWER,
NAGTATRABAHO PARA SA
LIBRENG ENERHIYA

Klase– tinutukoy ng pangunahing proseso at ang uri ng paunang (natupok) na enerhiya.

Subclass– tinutukoy ng mga katangiang katangian at tinatanggap (karaniwan) na mga pangalan.

Grupo– tinutukoy ng uri ng enerhiya na ginawa (nabuo).

Subgroup– tinutukoy ang uri ng pag-install batay sa mga pagkakaiba sa disenyo.

Depende sa mga partikular na tampok at estado ng pag-unlad, ang dibisyong ito ay maaaring hindi palaging mahigpit na sinusunod. Mayroong walong pangunahing klase:

1- thermal mga halaman ng kuryente: sa kanila ang pangunahing proseso ng paglabas ng enerhiya ay isang phase transition ng pinakamataas na pagkakasunud-sunod (PHPT), iyon ay, bahagyang o kumpletong paghahati ng mga atomo sa elementarya na mga particle - electrino at electron. Ang paunang enerhiya ay ang potensyal na nagbubuklod na enerhiya ng elementarya na mga particle sa isang atom - ang enerhiya na naipon sa sangkap.

2- natural mga planta ng kuryente, iyon ay, mga pag-install na direktang gumagamit ng enerhiya ng mga natural na phenomena.

3- Coriolis mga halaman ng kuryente - ang pangunahing proseso ng paggawa ng enerhiya ay nauugnay sa self-spin ng rotor ng mga puwersa ng Coriolis. Ang paunang enerhiya ng radial na daloy ng bagay ay maaaring magkakaiba: haydroliko, kemikal, magnetic,...

4- electromagnetic power plants - ang pangunahing proseso ay ang conversion ng electrino flows into iba't ibang uri enerhiya: mekanikal, thermal, elektrikal.

5- vibration resonance power plant - ang pangunahing proseso ay ang pagpapalitan ng enerhiya ng gumaganang likido sa ilalim ng mga kondisyon ng vibration resonance. Ang panimulang punto ay enerhiya panlabas na kapaligiran, sa partikular, mga molekula ng hangin sa atmospera.

6- ethereal mga halaman ng kuryente - ang pangunahing proseso ay ang nakadirekta na paghalay ng eter, sa partikular, electric gas. Ang paunang enerhiya ay eter.

7- rechargeable power plant - ang pangunahing proseso ay ang akumulasyon ng enerhiya (electrical, chemical, thermal,...) at ang paglabas nito kapag na-discharge ang baterya.

8- pinagsama-sama mga planta ng kuryente – mga pag-install na may maraming iba't ibang uri ng mga proseso ng pagpapalabas ng enerhiya, na mahirap iuri sa isa sa mga tinukoy na klase.

Kasama sa klase na ito ang lahat ng tradisyonal na fossil fuel power plant, nuclear, hydrogen at mga bagong natural na planta ng enerhiya.

Kasama sa mga tradisyonal ang: panloob at panlabas na combustion engine, gas at steam turbine unit, pati na rin ang iba't ibang thermal at boiler unit.

Kasama sa nuklear ang modernong nuclear power at thermal power plants, kung saan ang proseso ng pagpapalabas ng enerhiya ay nangyayari sa kumpletong pagkabulok ng mga radioactive substance.

Gumagamit ang mga planta ng hydrogen power ng hydrogen, na tumutugon sa oxygen upang makagawa ng tubig.

Ang mga nakalistang power plant ay lubos na kilala at mayroong maraming teknikal na literatura sa mga ito, kaya hindi na kailangang ilarawan ang mga ito nang detalyado.

Dapat itong bigyang-diin na gumagamit sila ng limitadong likas na yaman: karbon, langis, gas, uranium..., na hindi napupunan ng kalikasan nang mabilis hangga't sila ay natupok. Ang mga pag-install na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang depektong ekolohiya na pumipinsala sa sangkatauhan.

Ang mga pag-install ng natural na enerhiya /1/ ay libre mula sa mga kawalan na ito, dahil gumagamit lamang sila ng bahagyang, banayad na pagkawatak-watak ng sangkap (hangin, tubig) nang walang pagbabago mga katangian ng kemikal dahil sa isang maliit na mass depekto ng pagkakasunud-sunod ng 10 -6%, na kung saan ay replenished sa ilalim ng natural na mga kondisyon.

Ang mga thermonuclear power plant, kung saan ang pag-unlad ay nagpapatuloy sa loob ng ilang dekada na walang resulta, ay hindi kasama sa pag-uuri, dahil, alinsunod sa modernong teorya /1,2/, ang mga ito ay hindi gumagana.

Karaniwan, ang paghahati ng mga power plant sa mga CPP, CHPP, CCGT, GTPP, nuclear power plant, at hydroelectric power plants ay kasalukuyang ginagamit. Para sa isang mas kumpletong paglalarawan, ang mga power plant ay maaaring uriin ayon sa isang bilang ng mga pangunahing katangian:

Sa pamamagitan ng uri ng pangunahing mapagkukunan ng enerhiya;

Sa mga proseso ng conversion ng enerhiya;

Sa pamamagitan ng dami at uri ng mga carrier ng enerhiya;

Sa pamamagitan ng uri ng enerhiya na ibinibigay;

Ayon sa saklaw ng mga consumer na sakop;

Ayon sa operating mode.

1. Ayon sa mga uri ng pangunahing mapagkukunan ng enerhiya na ginagamit, ang mga planta ng kuryente ay gumagamit ng: organic fuel (TPP); nuclear fuel (NPP); hydropower (hydroelectric power plants, pumped storage power plants at power plants); solar energy (SES); enerhiya ng hangin (WPP); init sa ilalim ng lupa (geothermal geothermal power plants).

2. Batay sa mga proseso ng conversion ng enerhiya na ginamit, ang mga power plant ay nakikilala kung saan: ang nagreresultang thermal energy ay na-convert sa mekanikal at pagkatapos ay sa electrical energy (CHP, NPP); ang nagreresultang thermal energy ay direktang na-convert sa elektrikal na enerhiya (mga power plant na may mga generator ng MHD, MHD-ES, SES na may mga photocell, atbp.); ang enerhiya ng tubig at hangin ay na-convert sa mekanikal na rotational energy, pagkatapos ay sa electrical energy (hydroelectric power plants, pumped storage power plants, thermal power plants, wind-electric wind power plants, air-storage gas turbine power plants).

3. Ang mga power plant ay naiiba sa bilang at uri ng mga carrier ng enerhiya na ginamit: na may isang carrier ng enerhiya (CPS at CHP, nuclear CPP at steam CHP, nuclear power plant na may gas energy, gas turbine power plants); na may dalawang carrier ng enerhiya na magkaiba sa phase state (steam-gas power plants, kabilang ang SG-CPP at SG-CHP); na may dalawang magkaibang carrier ng enerhiya ng parehong phase state (binary power plants).

4. Ang mga planta ng kuryente ay nakikilala sa pamamagitan ng mga uri ng ibinibigay na enerhiya: yaong nagbibigay lamang o pangunahin sa mga de-koryenteng enerhiya (hydroelectric power plants, pumped storage power plants, pinagsamang init at power plants, nuclear power plants, gas turbine power plants, PG-KPPs, atbp. .); pagbibigay ng elektrikal at thermal energy (CHP, nuclear CHPP, GT-CHP, atbp.). Kamakailan, ang IES at nuclear IES ay lalong tumataas ang supply ng thermal energy. Ang pinagsamang init at mga planta ng kuryente (CHPs) ay gumagawa ng init bilang karagdagan sa kuryente; Ang paggamit ng exhaust steam heat sa pinagsamang produksyon ng enerhiya ay nagbibigay ng makabuluhang pagtitipid sa gasolina. Kung ang singaw ng tambutso o mainit na tubig ay ginagamit para sa teknolohikal na proseso ov, pagpainit at bentilasyon ng mga pang-industriyang negosyo, pagkatapos ay tinatawag na pang-industriya ang mga thermal power plant. Kapag gumagamit ng init para sa pagpainit at supply ng mainit na tubig sa mga tirahan at pampublikong gusali sa mga lungsod, ang mga halaman ng CHP ay tinatawag na communal (heating) plants. Pang-industriya heating CHP halaman ay nagbibigay ng init bilang mga negosyong pang-industriya, at ang populasyon. Sa mga planta ng pagpainit ng CHP, kasama ang mga unit ng heating turbine, mayroong mga hot water boiler para sa pagbibigay ng init sa mga panahon ng peak heat load.

5. Batay sa saklaw ng mga konsyumer na sakop, ang mga sumusunod ay nakikilala: mga planta ng kuryente sa distrito (station ng kuryente ng distrito ng estado - istasyon ng kuryente ng distrito ng estado); mga lokal na planta ng kuryente upang magbigay ng kuryente sa indibidwal mga pamayanan; harangan ang mga istasyon para sa suplay ng kuryente sa mga indibidwal na mamimili.

6. Ayon sa operating mode sa EPS, ang mga power plant ay nakikilala: base; mapaglalangan o half-peak; tugatog.

Kasama sa unang grupo ang malalaki, pinaka-matipid na CPP, nuclear CPP, pinagsamang init at power plants at bahagyang hydroelectric power plants, ang pangalawang grupo ay kinabibilangan ng maneuverable condensing power plants, SG-CPPs at CHP plants, ang ikatlong grupo ay kinabibilangan ng peak hydroelectric power plants, hydroelectric mga istasyon ng kuryente, at mga planta ng kuryente ng gas turbine. Ang CHP at hindi gaanong matipid na mga CPP ay bahagyang gumagana sa peak mode.

Bilang karagdagan sa mga pangkalahatang pangunahing katangian ng pag-uuri ng mga power plant na nakalista sa itaas, ang bawat uri ay may sariling mga katangian ng panloob na pag-uuri. Halimbawa, ang IES at CHP ay naiiba sa mga paunang parameter, teknolohikal na pamamaraan(block at cross-linked), kapasidad ng yunit ng mga bloke, atbp. Ang mga NPP ay inuri ayon sa uri ng reaktor (thermal at fast neutrons), ayon sa disenyo ng reaktor, atbp.

Kasama ang mga pangunahing uri ng power plant na tinalakay sa itaas, ang pinagsamang cycle at purong gas turbine power plant ay ginagawa din sa Russia. Ang mga pinagsamang-cycle na power plant (CGPPs) ay ginagamit sa dalawang bersyon: na may high-pressure na steam generator at may mga exhaust gas na idinidischarge sa mga conventional boiler unit. Sa unang opsyon, ang mga produktong combustion mula sa combustion chamber sa ilalim ng pressure ay ipinapadala sa isang high-pressure compact steam generator, kung saan nabubuo ang singaw mataas na presyon, at ang mga produkto ng pagkasunog ay pinalamig sa 750-800ºС, pagkatapos nito ay ipinadala sa gas turbine, at ang high-pressure na singaw ay ibinibigay sa steam turbine.

Sa pangalawang pagpipilian, ang mga produkto ng pagkasunog mula sa silid ng pagkasunog na may karagdagan kinakailangang bilang ang hangin upang bawasan ang temperatura sa 750-800ºС ay ipinadala sa isang gas turbine, at mula doon ang mga maubos na gas sa temperatura na humigit-kumulang 350-400ºС na may mataas na nilalaman ng oxygen ay pumapasok sa mga maginoo na boiler ng steam turbine thermal power plants, kung saan sila ay kumikilos bilang isang oxidizer at ibigay ang kanilang init.

At sa unang pamamaraan, ang natural na gas o espesyal na gas turbine na likidong gasolina ay dapat sunugin sa pangalawang pamamaraan, ang naturang gasolina ay dapat sunugin lamang sa silid ng pagkasunog ng gas turbine, at sa mga yunit ng boiler - langis ng gasolina o solidong gasolina, na kung saan kumakatawan sa isang tiyak na kalamangan. Ang pagsasama-sama ng dalawang cycle ay tataas ang pangkalahatang kahusayan ng steam power plant ng humigit-kumulang 5-6% kumpara sa steam turbine power plant. Ang kapangyarihan ng mga gas turbine ng steam power plant ay humigit-kumulang 20-25% ng kapangyarihan ng pinagsamang cycle unit. Dahil sa ang katunayan na ang mga partikular na pamumuhunan sa kapital sa bahagi ng gas turbine ay mas mababa kaysa sa bahagi ng steam turbine, isang pagbawas sa mga partikular na pamumuhunan sa kapital ng 10-12% ay nakakamit sa planta ng kuryente ng steam turbine. Ang mga pinagsamang-cycle na unit ay may higit na kakayahang magamit kaysa sa mga conventional condensing unit, at maaaring magamit para sa operasyon sa kalahating peak zone, dahil ang mga ito ay mas matipid kaysa sa maneuverable na IES.

Nuclear power plant kumakatawan sa mga instalasyong nuklear na gumagawa ng enerhiya, habang sinusunod ang mga tinukoy na rehimen sa ilang kundisyon. Para sa mga layuning ito, ginagamit ang isang teritoryo na tinukoy ng proyekto, kung saan ang mga nuclear reactor ay ginagamit kasama ng mga kinakailangang sistema, mga kagamitan, kagamitan at istruktura. Upang maisagawa ang mga naka-target na gawain, ang mga dalubhasang tauhan ay kasangkot.

Lahat ng mga nuclear power plant sa Russia

Kasaysayan ng nuclear energy sa ating bansa at sa ibang bansa

Ang ikalawang kalahati ng 40s ay minarkahan ng simula ng trabaho sa paglikha ng unang proyekto na kinasasangkutan ng paggamit ng mapayapang mga atomo upang makabuo ng kuryente. Noong 1948, ang I.V. Si Kurchatov, na ginagabayan ng mga tagubilin ng partido at ng gobyerno ng Sobyet, ay gumawa ng isang panukala upang simulan ang trabaho sa praktikal na paggamit ng atomic energy upang makabuo ng kuryente.

Pagkalipas ng dalawang taon, noong 1950, hindi kalayuan sa nayon ng Obninskoye, na matatagpuan sa rehiyon ng Kaluga, ang pagtatayo ng unang nuclear power plant sa planeta ay inilunsad. Ang paglunsad ng unang pang-industriya na planta ng nuclear power sa mundo, na ang kapangyarihan ay 5 MW, ay naganap noong Hunyo 27, 1954. Ang Unyong Sobyet ang naging unang kapangyarihan sa mundo na gumamit ng atom para sa mapayapang layunin. Ang istasyon ay binuksan sa Obninsk, na sa oras na iyon ay natanggap ang katayuan ng isang lungsod.

Ngunit ang mga siyentipiko ng Sobyet ay hindi tumigil doon; nagpatuloy sila sa gawaing ito, lalo na, pagkaraan ng apat na taon lamang noong 1958, nagsimula ang operasyon ng unang yugto ng Siberian Nuclear Power Plant. Ang kapangyarihan nito ay maraming beses na mas malaki kaysa sa istasyon sa Obninsk at umabot sa 100 MW. Ngunit para sa mga domestic scientist hindi ito ang limitasyon sa pagkumpleto ng lahat ng trabaho, ang kapasidad ng disenyo ng istasyon ay 600 MW.

Sa kalakhan ng Unyong Sobyet, ang pagtatayo ng mga nuclear power plant ay ipinapalagay, sa oras na iyon, isang napakalaking sukat. Sa parehong taon, nagsimula ang pagtatayo Beloyarsk NPP, ang unang yugto kung saan nagtustos sa mga unang mamimili noong Abril 1964. Ang heograpiya ng pagtatayo ng mga nuclear power plant ay buhol sa buong bansa sa network nito sa parehong taon, ang unang yunit ng nuclear power plant ay inilunsad sa Voronezh, ang kapasidad nito ay 210 MW, ang pangalawang yunit, na inilunsad makalipas ang limang taon; 1969, ipinagmamalaki ang kapasidad na 365 MW. Ang boom sa pagtatayo ng nuclear power plant ay hindi humupa sa buong panahon ng Sobyet. Ang mga bagong istasyon, o karagdagang mga yunit ng mga naitayo na, ay inilunsad sa pagitan ng ilang taon. Kaya, noong 1973, natanggap ni Leningrad ang sarili nitong nuclear power plant.

Gayunpaman, hindi lamang ang kapangyarihan ng Sobyet sa mundo ang nakagawa ng mga naturang proyekto. Sa UK, hindi rin sila natutulog at, napagtanto ang pangako ng lugar na ito, aktibong pinag-aralan ang isyung ito. Pagkalipas lamang ng dalawang taon, pagkatapos ng pagbubukas ng istasyon sa Obninsk, inilunsad ng British ang kanilang sariling proyekto upang bumuo ng mapayapang atom. Noong 1956, sa bayan ng Calder Hall, inilunsad ng British ang kanilang sariling istasyon, na ang kapangyarihan ay lumampas sa katapat nitong Sobyet at umabot sa 46 MW. Hindi sila nagpahuli sa kabilang panig ng Atlantiko pagkaraan ng isang taon, taimtim na inilunsad ng mga Amerikano ang istasyon sa Shippingport. Ang kapasidad ng pasilidad ay 60 MW.

Gayunpaman, ang pag-unlad ng mapayapang atom ay puno ng mga nakatagong banta, na sa lalong madaling panahon nalaman ng buong mundo. Ang unang palatandaan ay isang malaking aksidente sa Three Mile Island na naganap noong 1979, ngunit pagkatapos nito ay nagkaroon ng kalamidad na tumama sa buong mundo, sa Unyong Sobyet, noong maliit na bayan Isang malaking sakuna ang naganap sa Chernobyl noong 1986. Ang mga kahihinatnan ng trahedya ay hindi na mababawi, ngunit bukod dito, ang katotohanang ito ay nagpaisip sa buong mundo tungkol sa pagpapayo ng paggamit ng nuclear energy para sa mapayapang layunin.

Ang mga pinuno ng mundo sa industriyang ito ay seryosong nag-iisip tungkol sa pagpapabuti ng kaligtasan ng mga pasilidad na nuklear. Ang resulta ay ang pagdaraos ng isang constituent assembly, na inorganisa noong Mayo 15, 1989 sa kabisera ng Sobyet. Ang kapulungan ay nagpasya na lumikha ng isang World Association, na dapat isama ang lahat ng mga nuclear power plant operator; Sa kurso ng pagpapatupad ng mga programa nito, sistematikong sinusubaybayan ng organisasyon ang pagpapabuti ng antas ng kaligtasan ng mga nuclear power plant sa mundo. Gayunpaman, sa kabila ng lahat ng mga pagsisikap na ginawa, kahit na ang pinakamoderno at sa unang tingin ay tila ligtas na mga bagay ay hindi makatiis sa pagsalakay ng mga elemento. Ito ay dahil sa isang endogenous na sakuna, na nagpakita ng sarili sa anyo ng isang lindol at ang kasunod na tsunami, na isang aksidente ang naganap sa istasyon ng Fukushima-1 noong 2011.

Atomic blackout

Pag-uuri ng NPP

Ang mga nuclear power plant ay inuri ayon sa dalawang pamantayan: ang uri ng enerhiya na ginagawa nila at ang uri ng reactor. Depende sa uri ng reaktor, ang dami ng enerhiya na nabuo, ang antas ng kaligtasan, at kung anong uri ng mga hilaw na materyales ang ginagamit sa istasyon ay tinutukoy.

Ayon sa uri ng enerhiya na ginawa ng mga istasyon, nahahati sila sa dalawang uri:

Ang kanilang pangunahing pag-andar ay upang makabuo ng elektrikal na enerhiya.

Nuclear thermal power plant. Dahil sa mga pag-install ng pag-init na naka-install doon, gamit ang pagkawala ng init na hindi maiiwasan sa istasyon, nagiging posible ang pagpainit ng tubig sa network. Kaya, bilang karagdagan sa kuryente, ang mga istasyong ito ay bumubuo ng thermal energy.

Ang pagkakaroon ng pagsusuri sa maraming mga pagpipilian, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang pinaka-makatuwiran ay tatlo sa kanilang mga varieties, na kasalukuyang ginagamit sa buong mundo. Nag-iiba sila sa maraming paraan:

Ginamit na gasolina;
Ginamit ang mga coolant;
Ang mga aktibong zone ay pinatatakbo upang mapanatili ang kinakailangang temperatura;
Isang uri ng moderator na nagpapababa ng bilis ng mga neutron na inilalabas sa panahon ng pagkabulok at kinakailangan upang suportahan ang isang chain reaction.

Ang pinakakaraniwang uri ay isang reaktor na gumagamit ng enriched uranium bilang gasolina. Ang ordinaryong o magaan na tubig ay ginagamit dito bilang isang coolant at moderator. Ang mga naturang reactor ay tinatawag na light water reactors; Sa una, ang singaw na ginamit upang paikutin ang mga turbin ay nabuo sa isang core na tinatawag na boiling water reactor. Sa pangalawa, ang pagbuo ng singaw ay nangyayari sa isang panlabas na circuit, na konektado sa unang circuit sa pamamagitan ng mga heat exchanger at steam generator. Ang reaktor na ito ay nagsimulang mabuo noong ikalimampu ng huling siglo ang batayan para sa kanila ay ang programa ng US Army. Kaayon, sa parehong oras, ang Union ay bumuo ng isang kumukulong reactor, kung saan ang isang graphite rod ay kumilos bilang isang moderator.

Ito ay ang uri ng reactor na may moderator ng ganitong uri na nakahanap ng aplikasyon sa pagsasanay. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang gas-cooled reactor. Nagsimula ang kasaysayan nito noong huling bahagi ng apatnapu't at unang bahagi ng ikalimampu ng ika-20 siglo sa simula, ang mga pag-unlad ng ganitong uri ay ginamit sa paggawa ng mga sandatang nuklear. Sa pagsasaalang-alang na ito, dalawang uri ng gasolina ang angkop para dito: plutonium na may grade na armas at natural na uranium.

Ang huling proyekto, na sinamahan ng komersyal na tagumpay, ay isang reaktor kung saan ang mabigat na tubig ay ginagamit bilang isang coolant, at ang natural na uranium, na pamilyar na sa amin, ay ginagamit bilang gasolina. Sa una, maraming mga bansa ang nagdisenyo ng mga naturang reactor, ngunit sa huli ang kanilang produksyon ay puro sa Canada, na dahil sa pagkakaroon ng napakalaking deposito ng uranium sa bansang ito.

Thorium nuclear power plants - ang enerhiya ng hinaharap?

Kasaysayan ng pagpapabuti ng mga uri ng nuclear reactor

Ang reaktor ng unang nuclear power plant sa planeta ay isang napaka-makatwiran at mabubuhay na disenyo, na napatunayan sa loob ng maraming taon ng hindi nagkakamali na operasyon ng istasyon. Kabilang sa mga bumubuo nito ay ang:

lateral na proteksyon ng tubig;
masonry casing;
itaas na palapag;
koleksyon manifold;
channel ng gasolina;
tuktok na plato;
pagmamason ng grapayt;
ilalim na plato;
pamamahagi manifold.

Ang hindi kinakalawang na asero ay pinili bilang pangunahing materyal sa istruktura para sa mga shell ng baras ng gasolina at mga teknolohikal na channel sa oras na iyon, walang kaalaman sa mga haluang metal na zirconium na maaaring magkaroon ng mga katangian na angkop para sa pagtatrabaho sa mga temperatura na 300°C. Ang paglamig ng naturang reaktor ay isinasagawa gamit ang tubig, at ang presyon kung saan ito ibinibigay ay 100 at. Sa kasong ito, ang singaw ay inilabas na may temperatura na 280°C, na isang medyo katamtamang parameter.

Ang mga channel ng nuclear reactor ay idinisenyo sa paraang maaari silang ganap na mapalitan. Ito ay dahil sa limitasyon ng mapagkukunan, na tinutukoy ng oras na ang gasolina ay nananatili sa zone ng aktibidad. Ang mga taga-disenyo ay walang nakitang dahilan upang asahan na ang mga materyales sa istruktura na matatagpuan sa zone ng aktibidad sa ilalim ng pag-iilaw ay magagawang maubos ang kanilang buong buhay ng serbisyo, lalo na mga 30 taon.

Tulad ng para sa disenyo ng TVEL, napagpasyahan na magpatibay ng isang tubular na bersyon na may isang panig na mekanismo ng paglamig

Binawasan nito ang posibilidad na ang mga produkto ng fission ay makapasok sa circuit kung sakaling masira ang fuel rod. Upang ayusin ang temperatura ng shell ng elemento ng gasolina, ginamit ang isang komposisyon ng gasolina ng uranium-molybdenum na haluang metal, na may anyo ng mga butil na nakakalat sa pamamagitan ng isang warm-water matrix. Ang nuclear fuel na naproseso sa ganitong paraan ay naging posible upang makakuha ng lubos na maaasahang mga fuel rod. na may kakayahang gumana sa ilalim ng mataas na thermal load.

Ang isang halimbawa ng susunod na yugto ng pag-unlad ng mapayapang mga teknolohiyang nukleyar ay maaaring ang kasumpa-sumpa na Chernobyl nuclear power plant. Sa oras na iyon, ang mga teknolohiyang ginamit sa pagtatayo nito ay itinuturing na pinaka-advanced, at ang uri ng reaktor ay itinuturing na pinakamoderno sa mundo. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa RBMK-1000 reactor.

Ang thermal power ng isang naturang reactor ay umabot sa 3200 MW, habang mayroon itong dalawang turbogenerator, ang electrical power na umaabot sa 500 MW, kaya ang isang power unit ay may electrical power na 1000 MW. Ang enriched uranium dioxide ay ginamit bilang gasolina para sa RBMK. Sa paunang estado bago magsimula ang proseso, ang isang tonelada ng naturang gasolina ay naglalaman ng mga 20 kg ng gasolina, lalo na ang uranium - 235. Sa isang nakatigil na pag-load ng uranium dioxide sa reaktor, ang masa ng sangkap ay 180 tonelada.

Ngunit ang proseso ng pag-load ay hindi kumakatawan sa isang bulto ng mga elemento ng gasolina, na kilala na sa amin bilang mga rod ng gasolina, ay inilalagay sa reaktor. Mahalaga, ang mga ito ay mga tubo na ginawa mula sa isang zirconium alloy. Bilang mga nilalaman, naglalaman ang mga ito ng uranium dioxide tablet, na may cylindrical na hugis. Sa reactor activity zone, inilalagay sila sa mga fuel assemblies, na ang bawat isa ay pinagsasama ang 18 fuel rods.

Mayroong hanggang 1,700 tulad ng mga pagtitipon sa naturang reactor, at inilalagay ang mga ito sa isang graphite stack, kung saan ang mga vertical na teknolohikal na channel ay partikular na idinisenyo para sa mga layuning ito. Nasa kanila na ang coolant ay nagpapalipat-lipat, ang papel nito, sa RMBK, ay nilalaro ng tubig. Ang water whirlpool ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga circulation pump, kung saan mayroong walo. Ang reaktor ay matatagpuan sa loob ng baras, at ang graphic masonry ay matatagpuan sa isang cylindrical casing na 30 mm ang kapal. Ang suporta ng buong apparatus ay isang kongkretong base, sa ilalim ng kung saan mayroong isang pool - isang bubbler, na nagsisilbing localize ang aksidente.

Ang ikatlong henerasyon ng mga reactor ay gumagamit ng mabigat na tubig

Ang pangunahing elemento nito ay deuterium. Ang pinakakaraniwang disenyo ay tinatawag na CANDU, ito ay binuo sa Canada at malawakang ginagamit sa buong mundo. Ang core ng naturang mga reactor ay matatagpuan sa isang pahalang na posisyon, at ang papel ng heating chamber ay nilalaro ng mga cylindrical tank. Ang channel ng gasolina ay umaabot sa buong silid ng pag-init, bawat isa sa mga channel na ito ay may dalawang concentric tubes. May mga panlabas at panloob na tubo.

Sa panloob na tubo, ang gasolina ay nasa ilalim ng presyon ng coolant, na nagpapahintulot sa karagdagang refueling ng reaktor sa panahon ng operasyon. Ang mabigat na tubig na may formula D20 ay ginagamit bilang isang retarder. Sa panahon ng isang closed cycle, ang tubig ay pumped sa pamamagitan ng pipe ng isang reactor na naglalaman ng fuel bundle. Ang nuclear fission ay gumagawa ng init.

Ang cycle ng paglamig kapag gumagamit ng mabigat na tubig ay binubuo ng pagdaan sa mga generator ng singaw, kung saan kumukulo ang ordinaryong tubig mula sa init na dulot ng mabigat na tubig, na nagreresulta sa pagbuo ng singaw na lumalabas sa ilalim ng mataas na presyon. Ibinahagi ito pabalik sa reactor, na nagreresulta sa isang closed cooling cycle.

Sa landas na ito naganap ang sunud-sunod na pagpapabuti ng mga uri mga nuclear reactor, na ginagamit at ginagamit sa iba't ibang bansa sa buong mundo.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Na-post sa http://www.allbest.ru/

Panimula

2. Nuclear reactor. Mga uri ng nuclear reactor

Konklusyon

Panimula

Sa ikalawang kalahati ng 40s. Sinimulan ng mga siyentipikong Sobyet ang pagbuo ng mga unang proyekto para sa mapayapang paggamit ng atomic energy, ang pangkalahatang direksyon kung saan ay agad na naging electric power.

Ang unang pang-industriya na planta ng nuclear power sa mundo na may kapasidad na 5 MW ay inilunsad noong Hunyo 27, 1954 sa USSR, sa lungsod ng Obninsk, na matatagpuan sa rehiyon ng Kaluga.

Ang modernong sibilisasyon ay hindi maiisip kung walang elektrikal na enerhiya. Ang produksyon at paggamit ng kuryente ay tumataas bawat taon. Ang enerhiya na inilabas sa mga reaksyong nuklear ay milyun-milyong beses na mas mataas kaysa sa ginawa ng mga karaniwang kemikal na reaksyon (halimbawa, mga reaksyon ng pagkasunog), upang ang calorific value ng nuclear fuel ay hindi masusukat na mas malaki kaysa sa conventional fuel. Pangunahing prinsipyo operasyon ng isang nuclear power plant - ang paggamit ng nuclear fuel upang makabuo ng kuryente.

Ang proyektong ito ay nakatuon sa paksang "Nuclear Power Plants". Ang kaugnayan ng paksang ito ay dahil sa tumaas na interes modernong agham sa enerhiyang nuklear kaugnay ng dumaraming pangangailangan ng enerhiya ng sangkatauhan. Ang layunin ng trabaho ay pag-aralan ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, ang kagamitan na ginagamit sa nuclear power plant, ang mga mekanismo ng nuclear reactions, pati na rin ang mga pamamaraan para sa pagtiyak ng kaligtasan ng nuclear installations. Ang gawain ay nagtatanghal: ang pinakamahalagang pag-uuri ng mga pag-install ng nukleyar, ang istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear reactor, mga thermodynamic cycle. planta ng steam turbine at mga pamamaraan para sa pagtaas ng kahusayan nito, pati na rin ang mga halimbawa ng mga reaksyong nuklear at mga reaksyon ng pagsasanib ng thermonuclear.

1. Pag-uuri ng mga nuclear power plant

nuclear power plant nuclear energy

Ang mga nuclear power plant ay nahahati ayon sa mga sumusunod na parameter:

1. Bilang ng mga circuit.

2. Uri ng mga reactor. Ang mga reactor ay nahahati sa thermal at fast neutron reactors.

3. Uri ng turbine: saturated o superheated steam.

4. Uri ng coolant - gas, tubig, likidong metal.

5. Mga tampok ng disenyo ng reactor, halimbawa mga channel-type reactor o vessel-type reactor.

6. Uri ng moderator: grapayt o mabigat na tubig.

Ang pinakamahalagang pag-uuri ng mga nuclear power plant ay ang pag-uuri ayon sa bilang ng mga circuit. Ang bilang ng mga circuit ay pinili na isinasaalang-alang ang mga kinakailangan para sa pagtiyak ng ligtas na operasyon ng yunit sa lahat ng posibleng mga sitwasyong pang-emergency. Ang pagtaas sa bilang ng mga circuit ay nauugnay sa paglitaw ng mga karagdagang pagkalugi sa cycle at, nang naaayon, isang pagbawas sa kahusayan ng nuclear power plant.

Ang operasyon ng mga nuclear power plant ay batay sa conversion ng enerhiya na nakuha sa panahon ng nuclear reaction sa electrical energy. Ang pagbabagong ito ay nangyayari sa maraming yugto.

Sa sistema ng anumang nuclear power plant, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng coolant at ang gumaganang likido. Gaya ng nalalaman, sa mga operating station ang proseso ng pag-convert ng source energy sa init ay nangyayari nang tuluy-tuloy at kung itinigil ang pag-alis ng init, ang pag-install ay hindi maiiwasang mag-overheat. Samakatuwid, kasama ang pinagmulan, ang isang mamimili ng thermal energy ay kinakailangan, na kukuha ng init at alinman sa i-convert ito sa iba pang mga anyo ng enerhiya o ilipat ito sa ibang mga sistema. Ang init ay inililipat mula sa pinagmulan patungo sa mamimili gamit ang isang coolant, i.e. Ang layunin ng coolant ay alisin ang init na inilabas sa reactor. Ang tubig ay naging laganap sa mga power reactor, na, dahil sa mataas na kapasidad ng init nito, ay hindi nangangailangan ng mataas na gastos, ngunit nangangailangan ng mas mataas na presyon. Isang daluyan na nagpapalit ng thermal energy sa mechanical energy, i.e. gumagana at isang gumaganang likido. Ang gumaganang likido sa isang nuclear power plant ay singaw ng tubig. Ang mga kinakailangan para sa kadalisayan ng gumaganang likido na pumapasok sa turbine at ang coolant, na palaging radioactive, ay napakataas, kaya nangangailangan sila ng mga closed circuit. Kung ang coolant at working fluid circuit ay hindi pinaghihiwalay, ang nuclear power plant ay tinatawag na single-circuit. Ang pagbuo ng singaw ay nangyayari sa reaktor, ang singaw ay ipinadala sa isang turbine, kung saan ito ay gumagawa ng trabaho, na na-convert sa kuryente sa isang generator. Matapos ang lahat ng singaw ay condensed sa condenser, ang condensate ay pumped pabalik sa reactor. Ang ganitong mga reaktor ay nagpapatakbo sa sapilitang sirkulasyon ng coolant, kung saan naka-install ang isang pangunahing sirkulasyon ng bomba. Kaya, ang coolant circuit ay ang working fluid circuit din. Sa mga single-circuit circuit, ang lahat ng kagamitan ay gumagana sa radiation-active na mga kondisyon, na nagpapalubha sa pagkumpuni nito.

kanin. 1 Thermal diagram ng isang nuclear power plant: a - single-circuit; b - double-circuit; c - tatlong-circuit; 1 - reaktor; 2 - turbina; 3- turbogenerator; 4- yunit ng paghalay; 5- condensate pump; b - regenerative heating system para sa feed water; 7 - feed pump; 8 - generator ng singaw; 9 - circulation pump ng reactor circuit; 10 - intermediate circuit circulation pump

Kung ang coolant at working fluid circuits ay pinaghiwalay, ang nuclear power plant ay tinatawag na double-circuit. Alinsunod dito, ang coolant circuit ay tinatawag na una, at ang working fluid circuit ay tinatawag na pangalawa. Sa isang double-circuit station, kinakailangan ang isang steam generator, na naghihiwalay sa una at pangalawang circuit. Sa ganitong mga scheme, tanging ang reactor circuit ay radioactive, kung saan ang coolant ay pumped sa pamamagitan ng isang steam generator, kung saan ito ay naglilipat ng init sa gumaganang likido ng pangalawang circuit nang hindi nakikipag-ugnayan dito, at ibinibigay pabalik sa reactor sa pamamagitan ng isang circulation pump. Kasama sa pangalawang circuit ang mga kagamitan na nagpapatakbo sa kawalan ng aktibidad ng radiation - pinapasimple nito ang pag-aayos ng kagamitan. Ang singaw mula sa steam generator ay pumapasok sa turbine, pagkatapos ay sa condenser at ibinalik sa steam generator sa pamamagitan ng isang bomba. Ang paglipat ng init sa isang steam generator ay nangangailangan ng pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng coolant at ng working fluid. Para sa water coolant, nangangahulugan ito na ang presyon sa unang circuit ay dapat na mas mataas kaysa sa pangalawa.

Kung ang isang nuclear power plant ay hindi gumagamit ng tubig bilang isang coolant, ngunit, halimbawa, isang coolant tulad ng likidong sodium, pagkatapos ay para sa normal na operasyon ng istasyon ito ay kinakailangan upang lumikha ng isang karagdagang intermediate circuit. Sa panahon ng operasyon, ang mga pagtagas ay maaaring mangyari sa ilang mga lugar ng steam generator dahil sa pagkakaiba ng presyon sa pagitan ng pangunahin at pangalawang circuit. Kaya, maaaring mangyari ang pagtagas ng coolant, na humahantong sa radioactive na kontaminasyon ng pangalawang circuit. Dahil ang likidong sodium ay masinsinang nakikipag-ugnayan sa singaw at tubig, may panganib ng paglabas ng mga radioactive substance sa lugar na siniserbisyuhan. Samakatuwid, ang isang karagdagang intermediate circuit ay nilikha upang kahit na sa mga emerhensiyang sitwasyon ay maiiwasan ang pakikipag-ugnay ng radioactive sodium na may tubig o singaw ng tubig. Ang nasabing nuclear power plant ay tinatawag na three-circuit nuclear power plant.

Ang radioactive liquid metal coolant ay ibinobomba sa pamamagitan ng reactor at isang intermediate heat exchanger, kung saan inililipat nito ang init sa non-radioactive liquid metal coolant. Ang huli ay pumped sa pamamagitan ng steam generator sa pamamagitan ng isang sistema na bumubuo ng isang intermediate circuit. Ang presyon sa intermediate circuit ay pinananatiling mas mataas kaysa sa una. Samakatuwid, ang daloy ng radioactive sodium mula sa pangunahing circuit hanggang sa intermediate circuit ay imposible. Kaugnay nito, kung may tumagas sa pagitan ng intermediate at secondary circuits, ang tubig o singaw ay mapupunta lamang sa non-radioactive sodium.

2. Nuclear reactor at mga uri nito

Ang puso ng bawat nuclear power plant ay isang nuclear reactor, isang aparato kung saan nangyayari ang isang kontroladong nuclear chain reaction. Sa kasalukuyan, ang uranium isotopes U235 at U238, pati na rin ang Pu239, ay maaaring gamitin bilang nuclear fuel. Ang nuclear fission ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga neutron na may isang tiyak na enerhiya (ang halaga ng enerhiya na ito ay dapat na nasa isang tiyak na hanay: ang isang mas mabagal o mas mabilis na particle ay tataboy lamang mula sa nucleus nang hindi tumagos dito). Mayroong dalawang uri ng neutron: mabilis at mabagal. Mga neutron iba't ibang uri naiiba ang epekto sa nuclei ng mga elemento ng fissile.

Sa mga nuclear reactor na gumagamit ng mga thermal neutron, ang uranium isotope U235 ay ginagamit bilang nuclear fuel, ang fission na nangyayari lamang kung ang mga neutron ay pinabagal ng 3-4 beses kumpara sa mga mabilis. Samakatuwid, upang makontrol ang reaksyon ng kadena sa mga reaktor, ginagamit ang mga materyales kung saan ang mga neutron ay nawawalan ng ilan sa kanilang enerhiya. Ang ganitong mga materyales na nagpapababa sa bilis ng mga neutron ay tinatawag na nuclear reaction moderators. Ang mga mahusay na moderator ng neutron ay graphite, ordinaryong at mabigat na tubig, at mga compound ng beryllium.

Ang isang nuclear reactor ay binubuo ng isang aktibong zone at isang reflector. Ang core ay naglalaman ng moderator at nuclear fuel, na nakapaloob sa mga elemento ng gasolina na tinatawag na fuel rods. Ang coolant ay dumadaloy sa reactor core. Kadalasan ito ay ordinaryong tubig, ngunit ang likidong grapayt at mabigat na tubig ay maaari ding gamitin. Ang isang reactor ay nagsisimula kapag ang mga neutron-absorbing rod ay tinanggal mula sa core nito.

kanin. 2 Schematic na istraktura ng isang thermal neutron reactor: 1 -- control rod; 2 -- proteksyon sa radiation; 3 -- thermal insulation; 4 - moderator; 5 -- nuclear fuel; 6 -- coolant

Sa kasalukuyan, mayroong dalawang uri ng nuclear reactor: VVER (water-cooled power reactor) at RBMK (high-power channel reactor). Ang pagkakaiba ay ang RBMK ay isang boiling reactor, at ang VVER ay gumagamit ng tubig sa ilalim ng presyon ng 120 atmospheres.

TVEL - elemento ng gasolina. Ang mga ito ay mga tungkod sa isang zirconium shell, sa loob nito ay may mga uranium dioxide na tablet.

Ginagamit ng mga fast neutron reactor ang isotope ng uranium U238 at plutonium Pu239 bilang nuclear fuel. Ang ganitong mga reaktor ay ibang-iba sa lahat ng iba pang uri ng mga reaktor. Ang pangunahing layunin nito ay upang magbigay ng pinalawak na pag-aanak ng fissile plutonium mula sa U238 para sa layunin ng pagsunog ng lahat o isang makabuluhang bahagi ng natural na uranium, pati na rin ang mga umiiral na reserbang uranium. Sa pagbuo ng mabilis na neutron reactor energy, malulutas ang problema ng self-sufficiency kapangyarihang nukleyar panggatong.

Una sa lahat, walang moderator sa isang mabilis na neutron reactor. Sa pagsasaalang-alang na ito, hindi U235 ang ginagamit bilang gasolina, ngunit ang Pu239 at U238, na maaaring ma-fission ng mabilis na mga neutron. Kailangan ang plutonium upang makapagbigay ng sapat na neutron flux density na hindi kayang ibigay ng U238 lamang. Ang paglabas ng init ng isang mabilis na neutron reactor ay sampu hanggang labinlimang beses na mas mataas kaysa sa paglabas ng init ng mga mabagal na neutron reactor, at samakatuwid sa halip na tubig (na hindi lamang makayanan ang ganoong dami ng enerhiya para sa paglipat), ang sodium melt ay ginagamit (ang temperatura nito sa pumapasok ay 370 degrees, at sa labasan - 550). Samakatuwid, para sa normal na operasyon ng isang nuclear power plant na may mabilis na neutron reactor, kinakailangan ang ikatlong circuit. Kapag ang naturang reactor ay nagpapatakbo, ang isang napakatinding pagpapalabas ng mga neutron ay nangyayari, na nasisipsip ng U238 layer na matatagpuan sa paligid ng core. Sa kasong ito, ang uranium ay na-convert sa Pu239, na, sa turn, ay maaaring magamit sa reaktor bilang isang elemento ng fissile.

Sa kasalukuyan, ang mga mabilis na neutron reactor ay hindi malawakang ginagamit, pangunahin dahil sa pagiging kumplikado ng disenyo at ang problema sa pagkuha ng sapat na matatag na mga materyales para sa mga bahagi ng istruktura. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga naturang reactor ay magiging laganap sa hinaharap.

3. Operasyon ng pangunahing teknolohikal na kagamitan ng nuclear power plant

Mga pangunahing kaalaman kagamitan sa teknolohiya Ang nuclear power plant ay ipinapakita sa Fig. 1.

Sa pamamagitan ng pag-ikot sa core ng reactor at paghuhugas ng mga fuel rod, ang coolant ay tumatanggap ng init. Ang sirkulasyon na ito ay isinasagawa ng pangunahing sirkulasyon ng bomba. Ang single-phase na katangian ng coolant ay nangangailangan ng pagsasama ng isang volume (pressure) compensator sa kagamitan ng NPP, ang gawain kung saan sa isang single-circuit NPP ay ginagampanan ng isang separator drum. Ang isang ipinag-uutos na yunit ng isang double-circuit at three-circuit nuclear power plant ay isang steam generator. Ang pagpasa sa loob ng mga heat exchange tubes ng steam generator, ang coolant ng pangunahing circuit ay nagbibigay ng init sa tubig ng pangalawang circuit, na nagiging singaw. Ang singaw ay ipinapadala sa isang steam turbine, isang aparato na idinisenyo upang i-convert ang thermal energy sa mekanikal na enerhiya. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng anumang turbine ay katulad ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang windmill. Ang singaw sa turbine ay umiikot sa mga blades na nakaayos sa isang bilog sa rotor. Ang turbine rotor ay mahigpit na konektado sa generator rotor, na gumagawa kuryente. Ang mga parameter ng turbine at ang disenyo nito ay naiiba - para sa isang water coolant ito ay isang medium-pressure saturated steam turbine, para sa isang likidong metal coolant ito ay isang high-pressure superheated steam turbine. Sa isang turbine, gumagana ang singaw, na lumalawak nang adiabatically. Mula doon, ang singaw ng tambutso ay ipinadala sa condenser. Ang condenser ay gumaganap ng dalawahang papel sa pag-install: una, mayroon itong mga puwang ng singaw at tubig, na pinaghihiwalay ng isang ibabaw kung saan ang init ay ipinagpapalit sa pagitan ng singaw ng tambutso at ng tubig na nagpapalamig. Samakatuwid, ang steam condensate ay maaaring gamitin bilang perpektong tubig na hindi naglalaman ng mga dissolved salts. Pangalawa, sa condenser, dahil sa isang matalim na pagbaba sa tiyak na dami ng singaw sa panahon ng pagbabagong-anyo nito sa isang drop-liquid na estado, isang vacuum ang pumapasok, na, na pinapanatili sa buong operasyon ng pag-install, ay nagpapahintulot sa singaw na lumawak sa ang turbine sa pamamagitan ng isa pang kapaligiran at sa gayon ay magsagawa ng karagdagang trabaho.

Ang nagreresultang condensate ay patuloy na sinisipsip mula sa condenser ng isang pump, pinipiga at muling ipinadala sa steam-generating apparatus - isang reactor o steam generator.

Kaya, ang teknolohikal na proseso ng pagbuo ng kuryente sa isang nuclear power plant ay kinabibilangan ng: pagtaas ng temperatura ng condensate sa saturation temperature at paggawa ng singaw mula dito, pagpapalawak ng singaw sa turbine na may pagbaba sa presyon at temperatura mula sa paunang halaga sa harap ng ang turbine sa isang halaga na tumutugma sa vacuum sa condenser. Kaya, ang pag-install ng reaktor ay maaaring katawanin bilang isang heat engine kung saan ang isang tiyak na termodinamikong cycle ay isinasagawa. Ang theoretical cycle ng isang modernong steam power plant ay ang Rankine cycle.

Ang Linya K sa mga diagram ay isang linya ng paghahati: na may naaangkop na mga parameter, para sa lahat ng mga punto na nakahiga sa diagram sa itaas ng linyang ito, mayroon lamang singaw, sa ibaba - isang halo ng singaw-tubig.

Ang basang singaw sa condenser ay ganap na na-condensed kasama ang isobar p2=const (linya 2 - 3). Pagkatapos ang tubig ay pinipiga ng isang bomba mula sa presyon P2 hanggang sa presyon ng P1, ang prosesong adiabatic na ito ay inilalarawan sa T-S diagram sa pamamagitan ng vertical segment 3-4.

Ang maliit na halaga ng adiabatic segment 3-4 ay nagpapahiwatig maliit na gawain ginugol ng bomba sa pag-compress ng tubig. Ang maliit na halaga ng trabaho ng compression kumpara sa dami ng trabaho na ginawa ng singaw ng tubig sa panahon ng proseso ng pagpapalawak 1-2 ay isang mahalagang bentahe ng Rankine cycle.

Mula sa pump, ang tubig sa ilalim ng presyon P2 ay pumapasok sa steam generator, kung saan ang init ay ibinibigay dito sa isang isobaric na paraan (proseso 4-5 P1=const). Una, ang tubig sa steam generator ay pinainit hanggang kumulo (seksyon 4-5 ng isobar P1=const) at pagkatapos, sa pag-abot sa boiling point, ang proseso ng vaporization ay nangyayari (seksyon 5-6 ng isobar P1=const) . Sa seksyon 6-1, ang singaw ay sobrang init sa generator ng singaw, pagkatapos nito ang singaw ay pumasok sa turbine. Ang proseso ng pagpapalawak sa turbine ay kinakatawan ng adiabat 1-2 Ang tambutso na basang singaw ay pumapasok sa condenser, at ang cycle ay nagsasara.

Ang kahusayan ng pag-convert ng init sa trabaho sa isang reversible cycle ay nailalarawan sa pamamagitan ng thermal efficiency, na tinutukoy ng formula:

kung saan ang lc ay ang cycle work, ang q1 ay ang heat input.

Sa cycle na ito, ang gawain ng cycle lc ay ang pagkakaiba sa trabaho na natanggap sa turbine lt at ginugol sa pump ln.

Samakatuwid, ang expression para sa thermal efficiency ng cycle ay kukuha ng form:

Lt - ln / q1

Ang lahat ng mga proseso na bumubuo sa cycle ng isang planta ng steam turbine ay nangyayari sa isang daloy ng bagay. Samakatuwid, kapag pinag-aaralan ang mga ito, dapat ilapat ng isa ang equation ng unang batas ng thermodynamics para sa daloy:

q1 = i2 - i1 + w22 / 2 - w12/2 + ltech

Isinasaalang-alang namin ang gawain ng turbine at pump bilang gawaing teknikal ltech. Sa kasong ito, ang gawain ng proseso ng adiabatic na pagpapalawak ng singaw sa turbine, sa kondisyon na ang kinetic energy nito sa inlet at outlet ng turbine ay pantay:

Sa ilalim ng parehong kondisyon, ang ganap na halaga ng gawain ng proseso ng adiabatic ng water compression sa pump ay magiging:

Kung gayon ang thermal efficiency ng Rankine cycle ay maaaring katawanin bilang:

? =[(i2 - i1) - (i3 - i2)]/(i1 - i3)

Tukoy na trabaho ng bomba ganap na halaga ay karaniwang mas mababa sa 3-4% ng trabaho ng turbine, kaya minsan ang gawaing ito ay napapabayaan sa mga kalkulasyon.

ii ay ang mga halaga ng enthalpy ng tubig at singaw sa mga kaukulang punto ng cycle;

Ang posibilidad ng pagtaas ng thermal efficiency ng Rankine cycle sa pamamagitan ng pagtaas ng paunang presyon ng singaw ay nililimitahan ng kinakailangang hindi lalampas limitahan ang halaga steam humidity sa dulo ng expansion sa turbine upang matiyak ang kaligtasan ng operasyon nito. Ito ay maiiwasan sa pamamagitan ng pagpapalit ng cycle configuration sa pamamagitan ng pagpapapasok ng pangalawang superheating ng singaw sa ilang intermediate pressure. Para sa layuning ito, ginagamit ang isang two-stage turbine, na binubuo ng isang high-pressure cylinder at ilang mga low-pressure cylinder. Ang tinatawag na superheating ng singaw ay nangyayari sa isang espesyal na elemento ng pag-install - isang superheater, kung saan ang singaw ay pinainit sa isang temperatura na lumampas sa temperatura ng saturation sa isang naibigay na presyon P1. Sa kasong ito, ang average na temperatura ng supply ng init ay tumataas kumpara sa temperatura ng supply ng init sa isang cycle na walang overheating at, samakatuwid, ang thermal efficiency ng cycle ay tumataas. Ang Rankine cycle na may superheated steam ay ang pangunahing cycle ng thermal power plant na ginagamit sa modernong thermal power engineering.

kanin. 3 Rankine cycle na may pangalawang steam superheating sa T-S diagram

Ang singaw mula sa steam generator ay nakadirekta sa high pressure cylinder (HPC), at ang bahagi ng singaw ay kinukuha para sa superheating. Lumalawak sa isang high-pressure cylinder (ang proseso sa diagram 1-a), gumagana ang singaw. Pagkatapos ng HPC, ang singaw ay ipinadala sa superheater, kung saan, dahil sa paglamig ng bahagi ng singaw na kinuha sa simula, ito ay pinatuyo at pinainit sa mas mataas na temperatura (ngunit sa mas mababang presyon, proseso a-b sa diagram) at pumapasok sa mga low pressure cylinders ng turbine (LPC). Sa LPC, lumalawak ang singaw, muling gumagana (proseso b-2 sa diagram) at pumapasok sa condenser. Ang natitirang mga proseso ay tumutugma sa mga proseso sa Rankine cycle na tinalakay sa itaas. Ang kahusayan ng isang cycle na may intermediate steam superheating ay tinutukoy ng formula:

? = (lChVD + lChND - lN) / q1 = ((i1 - ia) + (ib - i2) - (i3 - i2)) / ((i1 - i3) + (ib - ia)

Depende sa pagpili ng presyon kung saan isinasagawa ang pangalawang superheating ng singaw, ang kahusayan ng cycle na may pangalawang superheating ay maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa kahusayan ng cycle na walang pangalawang superheating. Sa katunayan, ang isang cycle na may pangalawang superheating ng singaw ay maaaring katawanin bilang isang kumbinasyon ng dalawang cycle - ang unang cycle 1-с-2ґ-3-1 at ang karagdagang a-b-2-c-a. Dahil ang parehong mga cycle ay may parehong temperatura ng pag-aalis ng init na T2, ang kabuuang cycle ay magkakaroon ng thermal efficiency na mas mataas kaysa sa orihinal, sa kondisyon na ang average na heat input temperature na Tav sa karagdagang cycle ay mas mataas kaysa sa orihinal. Sa turn, ang average na temperatura ng supply ng init sa karagdagang cycle ay nakasalalay sa temperatura kung saan nagsisimula ang pangalawang overheating, na tinutukoy ng presyon kung saan nangyayari ang overheating na ito. Sa isang pagbaba sa presyon at, nang naaayon, temperatura, ang average na temperatura ng supply ng init sa karagdagang cycle ay bumababa, ngunit ang trabaho na nakuha sa cycle na ito at ang kontribusyon nito sa kabuuang gawain ng kumplikadong cycle ay tumataas. Dahil sa magkasalungat na impluwensya ng dalawang salik na ito, mayroong pinakamainam na temperatura para sa pagsisimula ng pangalawang steam superheating, kung saan ang pinakamataas na pagtaas sa thermal efficiency ng cycle na may intermediate steam superheating ay natiyak. Ang paggamit ng pangalawang superheating ng singaw ay ginagawang posible upang madagdagan ang kahusayan ng isang steam turbine unit ng 4-5%.

Regenerative feedwater heating

Sa heating engineering, ang salitang "regeneration" ay nangangahulugan ng pagbabalik ng bahagi ng waste heat para sa karagdagang paggamit nito sa pag-install. Ang regenerative heating ng feedwater ay ang pag-init ng condensate na dumadaloy mula sa condenser papunta sa reactor (sa kaso ng single-circuit nuclear power plant) o papunta sa steam generator (sa kaso ng double-circuit nuclear power plant). Ang mababang halaga ng kahusayan ng Rankine cycle kumpara sa Carnot cycle ay dahil sa katotohanan na malaking bilang ng Ang thermal energy sa panahon ng condensation ng steam ay inililipat sa cooling water sa condenser.

Upang mabawasan ang mga pagkalugi, ang bahagi ng singaw mula sa turbine ay pinili at ipinadala sa mga pampainit ng pagbabagong-buhay, kung saan ang thermal energy na inilabas sa panahon ng paghalay ng napiling singaw ay ginagamit upang init ang tubig na nakuha pagkatapos ng paghalay ng pangunahing daloy ng singaw. Sa totoong mga siklo ng kapangyarihan ng singaw, ang pagbabagong-buhay ay isinasagawa gamit ang pagbabagong-buhay, ibabaw o paghahalo, mga heat exchanger, na ang bawat isa ay tumatanggap ng singaw mula sa mga intermediate na yugto ng turbine (ang tinatawag na regenerative selection).

4. Mga reaksyong nuklear. Thermonuclear fusion

Ang atom ay ang bloke ng gusali ng Uniberso. Mayroon lamang halos isang daang iba't ibang uri ng mga atomo. Karamihan sa mga elemento ay matatag (halimbawa, oxygen at nitrogen sa atmospera; carbon, oxygen at hydrogen ang mga pangunahing bahagi ng ating katawan at lahat ng iba pang nabubuhay na organismo). Ang iba pang mga elemento, karamihan ay napakabigat, ay hindi matatag, ibig sabihin ay kusang nabubulok ang mga ito sa ibang mga elemento. Ang pagbabagong ito ay tinatawag na nuclear reaction.

Ang mga reaksyong nuklear ay mga pagbabagong-anyo ng atomic nuclei kapag nakikipag-ugnayan sa elementarya na mga particle, g-quanta o sa isa't isa.

Ang mga reaksyong nuklear ay nahahati sa dalawang uri: nuclear fission at thermonuclear fusion.

Ang nuclear fission reaction ay ang proseso ng paghahati ng atomic nucleus sa dalawa (mas madalas tatlong) nuclei na may magkatulad na masa, na tinatawag na fission fragment. Bilang resulta ng fission, maaaring lumitaw ang iba pang mga produkto ng reaksyon: light nuclei (pangunahin ang mga alpha particle), neutron at gamma ray. Ang paghahati ay maaaring kusang-loob (spontaneous) at sapilitang.

Ang kusang (spontaneous) ay nuclear fission, kung saan ang ilang medyo mabigat na nuclei ay nabubulok sa dalawang fragment na may humigit-kumulang pantay na masa.

Ang spontaneous fission ay unang natuklasan para sa natural na uranium. Tulad ng anumang iba pang uri ng radioactive decay, ang spontaneous fission ay nailalarawan sa pamamagitan ng kalahating buhay (fission period). Ang kalahating buhay para sa spontaneous fission ay nag-iiba-iba para sa iba't ibang nuclei sa loob ng napakalawak na limitasyon (mula 1018 taon para sa 93Np237 hanggang ilang ikasampu ng isang segundo para sa mga elemento ng transuranium).

Ang sapilitang nuclear fission ay maaaring sanhi ng anumang mga particle: mga photon, neutron, proton, deuteron, b-particle, atbp., Kung sapat ang enerhiya na kanilang naiaambag sa nucleus upang malampasan ang fission barrier. Para sa enerhiyang nuklear, ang fission na dulot ng mga neutron ay mas mahalaga. Ang reaksyon ng fission ng mabigat na nuclei ay isinagawa sa unang pagkakataon sa uranium U235. Upang ang uranium nucleus ay mabulok sa dalawang fragment, binibigyan ito ng activation energy. Ang uranium nucleus ay tumatanggap ng enerhiya na ito sa pamamagitan ng pagkuha ng isang neutron. Ang nucleus ay dumating sa isang nasasabik na estado, nagiging deformed, isang "tulay" ay lumilitaw sa pagitan ng mga bahagi ng nucleus, at sa ilalim ng impluwensya ng Coulomb repulsive forces, ang nucleus ay nahahati sa dalawang fragment ng hindi pantay na masa. Ang parehong mga fragment ay radioactive at naglalabas ng 2 o 3 pangalawang neutron.

kanin. 4 Fission ng uranium nucleus

Ang mga pangalawang neutron ay hinihigop ng kalapit na uranium nuclei, na nagiging sanhi ng mga ito sa fission. Sa ilalim ng naaangkop na mga kondisyon, maaaring mangyari ang isang self-developing na proseso ng mass nuclear fission, na tinatawag na nuclear chain reaction. Ang reaksyong ito ay sinamahan ng pagpapalabas ng napakalaking enerhiya. Halimbawa, ang kumpletong pagkasunog ng 1 g ng uranium ay naglalabas ng 8.28·1010 J ng enerhiya. Ang isang nuclear reaction ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang thermal effect, na kung saan ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga natitirang masa ng nuclei na pumapasok sa nuclear reaction at ang mga nabuo bilang isang resulta ng reaksyon, i.e. Ang epekto ng enerhiya ng isang reaksyong nuklear ay pangunahing tinutukoy ng pagkakaiba sa masa ng pangwakas at paunang nuclei. Batay sa equivalence ng enerhiya at masa, posibleng kalkulahin ang enerhiya na inilabas o ginugol sa panahon ng isang nuclear reaction kung alam natin nang eksakto ang masa ng lahat ng nuclei at mga particle na kalahok sa reaksyon. Ayon sa batas ni Einstein:

E = (mA + mx - mB - my)c2

kung saan ang mA at mx ay ang mga masa ng target na nucleus at ang bombarding nucleus (particle), ayon sa pagkakabanggit;

Ang mB at my ay ang mga masa ng nuclei na nabuo bilang resulta ng reaksyon.

Ang mas maraming enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng isang nucleus, mas malakas ito. Ang enerhiyang nagbubuklod ng nukleyar ay ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang mabulok ang nucleus ng isang atom sa mga bahaging bahagi nito - mga nucleon (proton at neutron).

Ang isang halimbawa ng isang hindi nakokontrol na reaksyon ng kadena ng fission ay isang pagsabog. bomba atomika, ang isang kinokontrol na reaksyong nuklear ay isinasagawa sa mga nukleyar na reaktor.

Ang Thermonuclear fusion ay isang reaksyon na kabaligtaran sa atomic fission, ang reaksyon ng pagsasanib ng magaan na atomic nuclei sa mas mabigat na nuclei, na nagaganap sa napakataas na temperatura at sinamahan ng paglabas malalaking dami enerhiya. Ang pagpapatupad ng kinokontrol na thermonuclear fusion ay magbibigay sa sangkatauhan ng isang bagong environment friendly at halos hindi mauubos na mapagkukunan ng enerhiya, na batay sa banggaan ng nuclei ng hydrogen isotopes, at ang hydrogen ay ang pinaka-masaganang sangkap sa Uniberso.

Ang proseso ng pagsasanib ay nangyayari nang may kapansin-pansing intensity lamang sa pagitan ng light nuclei na may maliit na positibong singil at lamang sa mataas na temperatura, kapag ang kinetic energy ng nagbabanggaan na nuclei ay sapat na upang malampasan ang potensyal na hadlang ng Coulomb. Ang mga reaksyon sa pagitan ng mabibigat na isotopes ng hydrogen (deuterium 2H at tritium 3H) ay nangyayari sa isang hindi maihahambing na mas mataas na bilis sa pagbuo ng malakas na nakagapos na helium nuclei.

2D + 3T > 4He (3.5 MeV) + 1n (14.1 MeV)

Ang mga reaksyong ito ay may pinakamalaking interes para sa problema ng kontroladong thermonuclear fusion. Ang Deuterium ay matatagpuan sa tubig dagat. Ang mga reserba nito ay magagamit sa publiko at napakalaki: ang deuterium ay bumubuo ng humigit-kumulang 0.016% ng kabuuang bilang ng mga hydrogen atom na bumubuo sa tubig, habang ang mga karagatan sa mundo ay sumasakop sa 71% ng ibabaw ng Earth. Ang reaksyon na kinasasangkutan ng tritium ay mas kaakit-akit, dahil ito ay sinamahan ng isang malaking pagpapalabas ng enerhiya at nagpapatuloy sa isang makabuluhang bilis. Ang tritium ay radioactive (kalahating buhay 12.5 taon) at hindi nangyayari sa kalikasan. Dahil dito, upang matiyak ang pagpapatakbo ng iminungkahing thermonuclear reactor gamit ang tritium bilang isang nuclear fuel, ang posibilidad ng tritium reproduction ay dapat ibigay.

Ang reaksyon sa tinatawag na lunar isotope 3Siya ay may isang bilang ng mga pakinabang kumpara sa reaksyon ng deuterium-tritium, na pinakamadaling matamo sa ilalim ng mga kondisyong panlupa.

2D + 3He > 4He (3.7 MeV) + 1p (14.7 MeV)

Mga kalamangan:

1. 3Hindi siya radioactive.

2. Sampu-sampung beses na mas mababa ang neutron flux mula sa reaction zone, na makabuluhang binabawasan ang induced radioactivity at pagkasira ng reactor structural materials;

3. Ang mga resultang proton, hindi tulad ng mga neutron, ay madaling makuha at maaaring magamit para sa karagdagang henerasyon ng kuryente.

Ang natural na isotopic abundance ng 3He sa atmospera ay 0.000137%. Karamihan sa 3He sa Earth ay napanatili mula noong ito ay nabuo. Ito ay natunaw sa mantle at unti-unting pumapasok sa atmospera. Sa Earth ito ay mina sa napakaliit na dami, na umaabot sa ilang sampu-sampung gramo bawat taon.

Ang Helium-3 ay isang byproduct ng mga reaksyong nagaganap sa Araw. Bilang isang resulta, sa Buwan, na walang kapaligiran, mayroong hanggang sa 10 milyong tonelada ng mahalagang sangkap na ito (ayon sa kaunting mga pagtatantya - 500 libong tonelada). Sa panahon ng thermonuclear fusion, kapag ang 1 tonelada ng helium-3 ay tumutugon sa 0.67 tonelada ng deuterium, ang enerhiya ay inilabas na katumbas ng pagkasunog ng 15 milyong tonelada ng langis (gayunpaman, ang teknikal na pagiging posible ng reaksyong ito ay hindi pa napag-aaralan). Dahil dito, ang lunar na mapagkukunan ng helium-3 ay dapat sapat para sa populasyon ng ating planeta sa hindi bababa sa susunod na milenyo. Ang pangunahing problema ay nananatiling katotohanan ng pagkuha ng helium mula sa lunar na lupa. Ang nilalaman ng helium-3 sa regolith ay ~1 g bawat 100 tonelada Samakatuwid, upang kunin ang isang tonelada ng isotope na ito, hindi bababa sa 100 milyong tonelada ng lupa ang dapat iproseso. Ang temperatura kung saan posible ang reaksyon ng thermonuclear fusion ay umabot sa isang halaga ng pagkakasunud-sunod ng 108 - 109 K. Sa temperatura na ito, ang sangkap ay nasa ganap na ionized na estado, na tinatawag na plasma. Kaya, ang pagtatayo ng isang reactor ay nagsasangkot ng: paggawa ng plasma na pinainit sa temperatura na daan-daang milyong digri; pagpapanatili ng pagsasaayos ng plasma sa paglipas ng panahon para mangyari ang mga reaksyong nuklear.

Ang Thermonuclear energy ay may mahahalagang pakinabang sa mga nuclear power plant: ito ay gumagamit ng ganap na non-radioactive deuterium at ang helium-3 isotope at radioactive tritium, ngunit sa dami ng libu-libong beses na mas maliit kaysa sa nuclear energy. At sa mga posibleng sitwasyong pang-emergency, ang radioactive na background na malapit sa thermonuclear power plant ay hindi lalampas sa mga natural na indicator. Kasabay nito, sa bawat yunit ng timbang ng thermonuclear fuel, humigit-kumulang 10 milyong beses na mas maraming enerhiya ang nakukuha kaysa sa panahon ng pagkasunog ng organikong gasolina, at humigit-kumulang 100 beses na higit pa kaysa sa panahon ng fission ng uranium nuclei. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang mga reaksyon ng thermonuclear ay nangyayari sa kalaliman ng mga bituin, lalo na sa mga panloob na rehiyon ng Araw, at nagsisilbing patuloy na mapagkukunan ng enerhiya na tumutukoy sa kanilang radiation. Ang pagkasunog ng hydrogen sa mga bituin ay nangyayari sa isang mababang rate, ngunit ang napakalaking sukat at density ng mga bituin ay nagsisiguro ng patuloy na paglabas ng malalaking daloy ng enerhiya sa loob ng bilyun-bilyong taon.

Ang lahat ng mga kemikal na elemento ng ating planeta at ang Uniberso sa kabuuan ay nabuo bilang resulta ng mga reaksiyong thermonuclear na nagaganap sa mga core ng mga bituin. Ang mga thermonuclear na reaksyon sa mga bituin ay humantong sa isang unti-unting pagbabago sa kemikal na komposisyon ng stellar matter, na nagiging sanhi ng muling pagsasaayos ng bituin at ang pagsulong nito sa landas ng ebolusyon. Ang unang yugto ng ebolusyon ay nagtatapos sa pagkaubos ng hydrogen sa mga gitnang rehiyon ng bituin. Pagkatapos, pagkatapos ng pagtaas ng temperatura na dulot ng compression ng mga gitnang layer ng bituin, na pinagkaitan ng mga mapagkukunan ng enerhiya, ang mga thermonuclear na reaksyon ng helium combustion ay nagiging epektibo, na pinalitan ng pagkasunog ng C, O, Si at mga kasunod na elemento - hanggang sa Fe at Ni. Ang bawat yugto ng stellar evolution ay tumutugma sa ilang mga thermonuclear reactions. Ang una sa kadena ng naturang mga reaksyong nuklear ay mga reaksyong thermonuclear ng hydrogen. Nagpapatuloy sila sa dalawang paraan depende sa paunang temperatura sa gitna ng bituin. Ang unang landas ay ang hydrogen cycle, ang pangalawang landas ay ang CNO cycle.

Ikot ng hydrogen:

1H + 1H = 2D + e+ + v +1.44 MeV

2D + 1H = 3He + g +5.49 MeV

I: 3Siya + 3Siya = 4Siya + 21H + 12.86 MeV

o 3He + 4He = 7Be + g + 1.59 MeV

7Be + e- = 7Li + v + 0.862 MeV o 7Be + 1H = 8B + g +0.137 MeV

II: 7Li + 1H = 2 4He + 17.348 MeV 8B = 8Be* + e+ + v + 15.08 MeV

III. 8Be* = 2 4Siya + 2.99 MeV

Ang hydrogen cycle ay nagsisimula sa banggaan ng dalawang proton (1H, o p) upang bumuo ng deuterium nucleus (2D). Ang Deuterium ay tumutugon sa isang proton upang mabuo ang liwanag (lunar) na isotope ng helium 3He, na naglalabas ng gamma photon (g). Ang lunar isotope 3He can react in two different ways: two 3He nuclei collide to form 4He with the elimination of two protons, or 3He combined with 4He and gives 7Be. Ang huli, sa turn, ay kumukuha ng alinman sa isang electron (e-) o isang proton at isa pang sumasanga ng proton-proton chain ng mga reaksyon ay nangyayari. Bilang resulta, ang hydrogen cycle ay maaaring magtapos sa tatlong magkakaibang paraan I, II at III. Upang ipatupad ang sangay I, ang unang dalawang reaksyon ng V. c. dapat mangyari nang dalawang beses, dahil sa kasong ito, dalawang 3He nuclei ang nawawala nang sabay-sabay. Sa sangay III, partikular na ang mga energetic na neutrino ay ibinubuga sa panahon ng pagkabulok ng 8B boron nucleus na may pagbuo ng isang hindi matatag na beryllium nucleus sa isang excited na estado (8Be*), na halos agad na nabubulok sa dalawang 4He nuclei. Ang CNO cycle ay isang set ng tatlong naka-link o, mas tiyak, bahagyang magkakapatong na cycle: CN, NO I, NO II. Ang synthesis ng helium mula sa hydrogen sa mga reaksyon ng siklo na ito ay nangyayari sa pakikilahok ng mga catalyst, ang papel na ginagampanan ng mga maliliit na admixture ng C, N at O isotopes sa stellar matter.

Ang pangunahing pathway ng reaksyon ng CN cycle ay:

12C + p = 13N + g +1.95 MeV

13N = 13C + e+ + n +1.37 MeV

13C + p = 14N + g +7.54 MeV (2.7 106 taon)

14N + p = 15O + g +7.29 MeV (3.2 108 taon)

15O = 15N + e+ + n +2.76 MeV (82 segundo)

15N + p = 12C + 4He +4.96 MeV (1.12 105 taon)

Ang kakanyahan ng cycle na ito ay ang hindi direktang synthesis ng isang b particle mula sa apat na proton sa kanilang sunud-sunod na pagkuha ng nuclei, simula sa 12C.

Sa reaksyon sa pagkuha ng isang proton ng 15N nucleus, ang isa pang resulta ay posible - ang pagbuo ng isang 16O nucleus at isang bagong NO I cycle ay ipinanganak.

Mayroon itong eksaktong parehong istraktura tulad ng CN cycle:

14N + 1H = 15O + g +7.29 MeV

15O = 15N + e+ + n +2.76 MeV

15N + 1H = 16O + g +12.13 MeV

16O + 1H = 17F + g +0.60 MeV

17F = 17O + e+ + n +2.76 MeV

17O + 1H = 14N + 4He +1.19 MeV

Ang NO I cycle ay nagpapataas ng rate ng paglabas ng enerhiya sa CN cycle, na nagpapataas ng bilang ng catalyst nuclei sa CN cycle.

Ang huling reaksyon ng cycle na ito ay maaari ding magkaroon ng ibang kinalabasan, na nagbubunga ng isa pang NO II cycle:

15N + 1H = 16O + g +12.13 MeV

16O + 1H = 17F + g +0.60 MeV

17F = 17O + e+ + n +2.76 MeV

17O + 1H = 18F + g +5.61 MeV

18O + 1H = 15N + 4He +3.98 MeV

Kaya, ang CN, NO I at NO II cycle ay bumubuo ng ternary CNO cycle.

May isa pang napakabagal na ikaapat na cycle, ang OF cycle, ngunit ang papel nito sa produksyon ng enerhiya ay bale-wala. Gayunpaman, ang cycle na ito ay napakahalaga sa pagpapaliwanag ng pinagmulan ng 19F.

17O + 1H = 18F + g + 5.61 MeV

18F = 18O + e+ + n + 1.656 MeV

18O + 1H = 19F + g + 7.994 MeV

19F + 1H = 16O + 4He + 8.114 MeV

16O + 1H = 17F + g + 0.60 MeV

17F = 17O + e+ + n + 2.76 MeV

Sa panahon ng paputok na pagkasunog ng hydrogen sa mga layer sa ibabaw ng mga bituin, halimbawa, sa panahon ng pagsabog ng supernova, napaka mataas na temperatura, at ang kalikasan ng CNO cycle ay kapansin-pansing nagbabago. Ito ay lumiliko sa tinatawag na mainit na CNO cycle, kung saan ang mga reaksyon ay nagpapatuloy nang napakabilis at convolutedly.

Ang mga elemento ng kemikal na mas mabigat kaysa sa 4Siya ay nagsisimulang ma-synthesize lamang pagkatapos ng kumpletong pagkasunog ng hydrogen sa gitnang rehiyon ng bituin:

4Siya + 4Siya + 4Siya > 12C + g + 7.367 MeV

Mga reaksyon ng pagkasunog ng carbon:

12C + 12C = 20Ne + 4He +4.617 MeV

12C + 12C = 23Na + 1H -2.241 MeV

12C + 12C = 23Mg + 1n +2.599 MeV

23Mg = 23Na + e+ + n + 8.51 MeV

12C + 12C = 24Mg + g +13.933 MeV

12C + 12C = 16O + 24Siya -0.113 MeV

24Mg + 1H = 25Al + g

Kapag ang temperatura ay umabot sa 5·109 K sa mga bituin sa ilalim ng mga kondisyon ng thermodynamic equilibrium, maraming iba't ibang reaksyon ang nagaganap, na nagreresulta sa pagbuo ng atomic nuclei hanggang sa Fe at Ni.

5. Nuclear power at kapaligiran

Ang pagiging posible ng pagtatayo at pagpapatakbo ng mga nuclear power plant ay madalas na pinagdududahan dahil sa panganib ng mga aksidente na humahantong sa paglabas ng mga radioactive substance sa atmospera. Kilalang-kilala na mayroon ang mga radioactive substance (radionuclides). masamang epekto sa kapaligiran at tao. Ang radionuclides ay maaaring pumasok sa katawan sa pamamagitan ng mga baga habang humihinga, kasama ng pagkain, o kumikilos sa balat. Ang mga kahihinatnan ng radiation ay iba-iba at lubhang mapanganib. Ang pinakamalubhang pinsala sa radiation ay sanhi ng radiation sickness, na maaaring humantong sa pagkamatay ng tao. Ang sakit na ito ay nagpapakita mismo nang napakabilis - mula sa ilang minuto hanggang isang araw. Ang sangkatauhan ay mayroon nang mapait na karanasan sa mga sakuna na bunga ng pagpapalabas ng mga radioactive substance. Isang halimbawa nito ay ang aksidente sa Chernobyl nuclear power plant noong 1986. Bilang resulta ng pagsabog sa istasyon, napakalaking dami ng radioactive substance ang inilabas sa nakapalibot na espasyo. Ang paggalaw ng isang radioactive na ulap sa atmospera, ang pagtitiwalag ng mga radionuclides na may alikabok at ulan, ang pagkalat ng lupa at tubig sa ibabaw na kontaminado ng radioactive isotopes - lahat ng ito ay humantong sa pag-iilaw ng daan-daang libong mga tao sa isang lugar na higit pa. 23 libong km2.

Kung tuluyan nating abandunahin ang enerhiyang nuklear, ang panganib ng pagkakalantad ng tao at ang banta ng mga aksidenteng nuklear ay ganap na maaalis. Ngunit pagkatapos, upang matugunan ang mga pangangailangan sa enerhiya, kakailanganing dagdagan ang pagtatayo ng mga thermal power plant at hydroelectric power plant. At ito ay tiyak na hahantong sa malaking polusyon ng atmospera na may mga nakakapinsalang sangkap, sa akumulasyon ng labis na dami ng carbon dioxide sa atmospera, at sa pagkagambala ng thermal balance sa isang planetary scale. Ang radyasyon ay isang kakila-kilabot at mapanganib na puwersa, ngunit sa tamang pag-uugali ay posible na magtrabaho kasama nito. Karaniwan na ang mga hindi gaanong natatakot sa radiation ay ang mga patuloy na nakikitungo dito at alam na alam ang lahat ng mga panganib na nauugnay dito. Sa kasalukuyan, ang kaligtasan ng reaktor ay binibigyan ng maraming pansin. Ito ay pinatunayan, sa partikular, sa pamamagitan ng sumusunod na figure: tungkol sa 70% ng lahat ng mga gastos sa reaktor ay nauugnay sa proteksyon ng mga tao sa teritoryo ng nuclear power plant at higit pa. Ang mga isyu sa kaligtasan ng pagpapatakbo ng mga nuclear reactor ay tinalakay nang detalyado at makatwiran, at ang mga garantiya ng kaligtasan ng populasyon malapit sa mga nuclear power plant ay hindi gaanong masigasig na tinalakay.

Ang mga mahigpit na kinakailangan para sa pangangalaga sa kapaligiran ay humahantong sa mga eksperto na nagmumungkahi na magtayo ng mga uri ng nuclear center sa mga angkop na lokasyon, kung saan maaaring magkonsentrato ang ilang mga high-power na reactor, pati na rin ang planta ng reprocessing ng gasolina at pasilidad ng imbakan. radioactive na basura. Sa paligid ng naturang mga atomic center ay magkakaroon ng mga pang-industriya at pang-agrikulturang complex na gumagamit ng nabuong enerhiya (kabilang ang sa anyo ng hydrogen at sariwang tubig). Ang ganitong kumplikado ay hindi lamang magiging mas mahusay at matipid, ngunit mas mahusay na protektado mula sa mga posibleng aksidente (o sabotahe) kaysa sa mga indibidwal, nagkalat na mga planta ng kuryente at mga negosyo.

Ang mga pangatlong henerasyong nuclear power plant ay mas ligtas, dahil marami silang mga sistema ng proteksyon. Sa panahon ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant, ang kasiguruhan sa kaligtasan ay pangunahing nakabatay sa naaangkop na mga pamamaraan ng pagtuklas at pagkontrol, na ginagarantiyahan ang posibilidad ng napapanahong pag-iwas sa mga mapanganib na sitwasyon. Sa kaganapan ng isang aksidente, ang sistema ng kaligtasan ay dapat na limitahan ang oras ng pagtagas ng mga produkto ng fission at mapadali ang mabilis na pagbawi normal na kondisyon ang mga aksyon ng mga kagamitan, pangunahin ang tinatawag na mga hadlang, na dapat na maiwasan o limitahan ang pagtagas.

Konklusyon

Ang pagkakaroon ng pag-aaral sa pagpapatakbo ng mga nuclear power plant, maaari tayong makarating sa konklusyon na sila ang pinaka maaasahan at epektibong paraan produksyon ng kuryente. Ang isang nuclear power plant ay hindi gumagawa ng carbon dioxide at iba pang nakakapinsalang impurities na nabuo sa panahon ng pagkasunog nito, na pangunahing makukuha mula sa karbon at langis, lalo na't ang mga mapagkukunang ito ay mauubos at mauubos sa nakikinita na hinaharap. Imposibleng umasa sa mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya, tulad ng hangin, sikat ng araw, enerhiya ng tidal, dahil hindi nila ganap na maibibigay ang enerhiya sa sangkatauhan. Ang enerhiyang nuklear ay isang industriya na nasa paunang yugto ng pag-unlad nito.

Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwan ay ang mga double-circuit nuclear power plant, dahil mas ligtas ang mga ito kaysa sa single-circuit at mas matipid kaysa sa three-circuit. Ang pangunahing cycle ng isang planta ng steam turbine ay ang Rankine cycle na may pangalawang steam superheating, na pupunan ng isang regenerative feedwater heating system.

Ang pagkakaroon ng iba't ibang mga teknolohiyang nuklear, napatunayang pagiging mapagkumpitensya sa ekonomiya at kaligtasang teknikal, ang pag-asam ng pagbuo ng mga nuclear reactor gamit ang mga thermal neutron, pati na rin ang mga reactor na nagsasagawa ng kinokontrol na mga reaksyon ng thermonuclear fusion, sa aking opinyon, ginagawang paborito ang enerhiya ng nuklear sa pagbibigay ng malaking bahagi ng produksyon ng enerhiya sa kasalukuyan at sa hinaharap.

Bibliograpiya

1. T.H. Margulov "Mga halaman ng kapangyarihang nukleyar". 1978

2. A.A. Alexandrov "Thermodynamic na pundasyon ng mga siklo ng mga thermal power plant" M.: MPEI Publishing House, 2004.

Nai-post sa Allbest.ru

...

Mga katulad na dokumento

Kasaysayan ng paglikha ng mga pang-industriyang nuclear power plant. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang nuclear power plant na may double-circuit water-cooled pressurized power reactor. Mga katangian ng pinakamalaking planta ng kuryente sa mundo. Epekto ng mga nuclear power plant sa kapaligiran. Mga prospect para sa paggamit ng nuclear energy.

abstract, idinagdag 03/27/2015

Produksyon ng elektrikal na enerhiya. Pangunahing uri ng mga planta ng kuryente. Epekto ng thermal at nuclear power plants sa kapaligiran. Konstruksyon ng mga modernong hydroelectric power plant. Mga kalamangan ng mga istasyon ng tidal. Porsiyento ng mga uri ng power plant.

pagtatanghal, idinagdag noong 03/23/2015

Scheme ng pagpapatakbo ng mga nuclear power plant. Mga uri at disenyo ng mga reaktor. Ang problema sa pagtatapon ng nuclear waste. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang thermonuclear installation. Kasaysayan ng paglikha at pag-unlad ng proyekto para sa pagtatayo ng unang planta ng kuryente sa karagatan, mga prospect para sa aplikasyon.

abstract, idinagdag noong 01/22/2011

Pisikal na pundasyon ng nuclear energy. Mga pundasyon ng teorya ng mga nuclear reactor - ang prinsipyo ng pagbuo ng kuryente. Mga diagram ng disenyo ng reaktor. Disenyo ng mga kagamitan sa nuclear power plant (NPP). Mga isyu sa kaligtasan sa mga nuclear power plant. Mga mobile nuclear power plant.

abstract, idinagdag 04/16/2008

Ang mga nuclear power plant (NPPs) ay mga thermal power plant na gumagamit ng thermal energy ng nuclear reactions. Mga nuclear reactor na ginagamit sa mga nuclear power plant sa Russia: RBMK, VVER, BN. Ang mga prinsipyo ng kanilang trabaho. Mga prospect para sa pagpapaunlad ng nuclear energy sa Russian Federation.

pagsusuri ng libro, idinagdag noong 12/23/2007

Kasaysayan at mga prospect para sa pag-unlad ng industriya ng nuclear power. Ang mga pangunahing uri ng mga nuclear power plant (NPP), pagsusuri ng kanilang mga pakinabang at disadvantages, pati na rin ang mga tampok ng pagpili ng isang reactor para sa kanila. Mga katangian ng nuclear complex ng Russian Federation at partikular na nagpapatakbo ng mga nuclear power plant.

course work, idinagdag noong 11/02/2009

Mga uri ng mga planta ng kuryente, ang kanilang mga tampok, pakinabang at disadvantages, epekto sa kapaligiran. Mga mapagkukunan ng enerhiya para sa kanilang mga aktibidad. Pag-unlad at mga problema ng nuclear energy. Mga prinsipyo ng konsepto ng kaligtasan ng mga nuclear power plant. Pinahihintulutan at mapanganib na mga dosis ng radiation.

pagtatanghal, idinagdag 03/06/2015

Isang prototype ng isang nuclear reactor na itinayo sa USA. Pananaliksik sa larangan ng nuclear energy na isinagawa sa USSR, pagtatayo ng isang nuclear power plant. Prinsipyo ng pagpapatakbo nuclear reactor. Mga uri ng nuclear reactor at ang kanilang disenyo. Operasyon ng isang nuclear power plant.

pagtatanghal, idinagdag noong 05/17/2015

Disenyo at pangunahing mga yunit ng nuclear power plant ng nuclear power plant iba't ibang uri. Mga tampok na disenyo ng mga nuclear power plant na may mga reactor na may gas-cooled, water-cooled at water-graphite na enerhiya, na may mga reactor na nakabatay sa mga fast neuron.

abstract, idinagdag noong 10/19/2012

Mga pinuno ng mundo sa pagbuo ng nuclear power. Pag-uuri ng mga nuclear power plant. Ang prinsipyo ng kanilang pagkilos. Mga uri at komposisyong kemikal nuclear fuel at ang esensya ng pagkuha ng enerhiya mula dito. Ang mekanismo ng chain reaction. Paghahanap ng uranium sa kalikasan.