Атомната електроцентрала е промишлено предприятие, което произвежда електричество чрез овладяване на ядрена енергия, която се освобождава като топлинна енергия по време на верижна реакция на ядрено делене в корпус на реактор. Много хора не знаят как работи атомната електроцентрала.
Поради тази причина ще ви разкажем подробно как работи атомната електроцентрала отвътре.
Основни елементи на атомната електроцентрала
Ядреният реактор е основният елемент на електроцентрала, тъй като съдържа ядрено гориво (обикновено уран) и е оборудван със системи, които позволяват стартиране, поддръжка и контролирано спиране на ядрената реакция. Работата на атомната електроцентрала е подобна на тази на традиционната топлоелектрическа централа, в която топлинната енергия се генерира от изгарянето на изкопаеми горива. За разлика от това, ядреният реактор получава топлинна енергия от верижни реакции на ядрено делене, които се случват в атомите на урана, присъстващи в ядреното гориво.
Генерираната топлинна енергия се използва за нагряване на вода, докато достигне точката на изпаряване, превръщайки се в пара при високо налягане и температура. Тази пара Той задвижва турбина, свързана с генератор, който преобразува механичната енергия, произведена от въртенето на турбината, в електрическа енергия.
Въпреки че има няколко типа ядрени реактори, два специфични дизайна се открояват, които заедно представляват повече от 80% от почти 450-те оперативни единици по света: реактор с вода под налягане (PWR) и реактор с вода под налягане (BWR).
Работа на реактор с вода под налягане (PWR)
Важно е да се отбележи, че по време на ядрено делене ядрата на тежките атоми, които са ударени от неутрони, се разпадат на по-малки, по-леки ядра. Този процес освобождава енергията, която свързва протоните и неутроните и води до излъчване на два или три неутрона. Тези излъчени неутрони Те са в състояние да предизвикат допълнително делене чрез взаимодействие с други тежки ядра, което от своя страна ще освободи повече неутрони, увековечавайки цикъла. Този каскаден ефект е известен като верижна реакция на ядрено делене.
Работата на атомната електроцентрала може да се обобщи в следните фази:
- В ядрения реактор, Уранът претърпява делене, което генерира значително количество енергия, която загрява охлаждащата вода под високо налягане, циркулираща през системата. Тази нагрята вода след това се транспортира през първичната верига до топлообменник, известен като парогенератор, където улеснява производството на водна пара.
- Турбогенераторният възел получава парата през вторична верига. При пристигането си парата върти лопатките на турбината. Това въртене на вала на турбината впоследствие задвижва алтернатора, преобразувайки механичната енергия в електричество.
- След като водната пара премине през турбината, тя отива в кондензатор, където се охлажда и се трансформира обратно в течна вода.
- След това водата се връща в парогенератора, за да генерира отново пара, като работи в затворен цикъл.
Основни компоненти на атомна електроцентрала
По-рано казахме, че ядреният реактор е съоръжение, предназначено да инициира, поддържа и прекратява верижни реакции на делене по контролиран начин, оборудвано с необходимите механизми за извличане на произведената топлина. Реакторът е основният елемент на електроцентралата и функционира като място, където се съхранява ядрено гориво.
Основните елементи на атомната електроцентрала са:
- Гориво: Това е материалът, в който протичат реакции на делене, които обикновено използват обогатен уранов диоксид. Това вещество има двойна функция: действа като източник на енергия и като доставчик на неутрони, необходими за поддържане на верижната реакция. Доставя се в твърда форма, състояща се от цилиндрични таблетки, обвити в метални пръти с дължина приблизително четири метра.
- модератор: Вещество, което намалява скоростта на бързите неутрони, произведени по време на делене, като по този начин улеснява допълнително делене и поддържа верижната реакция.
- хладилен агент: Това е същата вода, която действа като модератор и се използва за отстраняване на топлината, произведена от реакцията на делене, която възниква в урановото гориво.
- Контролни ленти: Те са контролните компоненти на реактора и функционират като абсорбери на неутрони. Съставени от борен карбид или индий-кадмий, тези пръти позволяват непрекъснато управление на неутронната популация, осигурявайки стабилността на реактора и улеснявайки спирането му, когато е необходимо.
- броня: Той служи за спиране на изтичането на радиация и неутрони от реактора към външната среда. Обикновено за тази цел се използват материали като бетон, стомана или олово.
- Функции за безопасност: Всяко ядрено съоръжение е оборудвано с множество системи за безопасност, предназначени да предотвратят изпускането на радиоактивност в околната среда, включително защитната конструкция.
- Регулатор на налягането: Това е критичен компонент на първичната охлаждаща верига. Този регулатор поддържа баланса между течната и парната фаза при условия на насищане, за да управлява ефективно налягането вътре в реактора.
- Корпус на реактора: Той обхваща ядрения реактор, където протича верижната реакция на делене. Ядрото на този съд се състои от горивни елементи.
- Парогенератори: Те функционират като топлообменници, в които охлаждащата вода на първи контур протича през обърнати U-образни тръби и предава топлинната си енергия на водата от втория кръг, като по този начин я превръща във водна пара.
- Контейнмент сграда: Това е корпусът, който съдържа системата за охлаждане на реактора заедно с няколко спомагателни системи и действа като защитна бариера по време на нормални операции, като ефективно предотвратява изтичането на замърсяващи вещества във външната среда. В съчетание с други системи за безопасност, той носи критичната отговорност за предотвратяване на възможно изпускане на продукти на делене в атмосферата в случай на авария.
- Турбина: Съоръжението е предназначено да улавя водните пари от парогенераторите, превръщайки енергията им в ротационна механична енергия чрез лопатките. Няколко секции са предназначени за разширяване на парата. Валът е здраво закрепен към вала на алтернатора.
- Алтернатор: Устройство, което генерира електричество чрез трансформиране на ротационната механична енергия на турбината в електрическа енергия със средно напрежение и висок интензитет.
- Трансформатор: Устройство, предназначено да повишава напрежението на електричеството, генерирано от алтернатора, за да намали загубите при предаването му до точките на потребление.
- Охлаждаща вода: Водата от река, резервоар или море служи за кондензиране на водните пари в кондензатора. Тази вода може да бъде върната директно в първоначалния си източник, известен като отворен цикъл, или рециклирана през охладителна кула в затворена система.
- Охладителни кули: Те улесняват разсейването на част от остатъчната топлина, генерирана при производството на електроенергия, в атмосферата, служейки като източник на студ. Тази система се използва за охлаждане на водата, циркулираща през кондензатора, който е неразделна част от спомагателния охладителен кръг на инсталацията.
- Кондензатор: Топлообменникът се състои от поредица от тръби, които улесняват циркулацията на охлаждащата вода. Изпарената вода, която влиза в кондензатора от турбината, преминава през процес на втечняване, преминавайки в течна фаза. Този процес генерира вакуум, който подобрява ефективността на работа на турбината.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за това как работи атомната електроцентрала отвътре.