По двух- и трехконтурной схемам (рис. 3.1 б и в) отвод тепла из реактора осуществляется теплоносителем, который затем передает это тепло рабочей среде непосредственно (например, как в двухконтурной схеме через парогенератор 3) или через теплоноситель промежуточного контура (например, как в трехконтурной схеме между промежуточным теплообменником 2 и парогенератором 3). На рис. 3.1 цифрами 5, 6 и 7 обозначены конденсатор и насосы, выполняющие те же функции, что и на обычной ТЭС.
Ядерный реактор I чисто называют сердцем атомной электростанции. В настоящее время существует довольно много видов реакторов. Реакторы различают прежде всего по энергии нейтронов, используемых для деления. Если реактор рассчитан на выработку электроэнергии за счет сжигания урана-235, то необходимо применять нейтроны, наиболее эффективно делящие его ядра. Такими являются нейтроны малых энергий - так называемые тепловые. В связи с этим подобные реакторы называются реакторами на тепловых нейтронах. Подавляющее большинство энергетических реакторов относится к этому типу.
В отличие от реактора на тепловых нейтронах реактор на быстрых нейтронах не только вырабатывает электроэнергию, но и за счет протекания ядерной реакции воспроизводит новое ядерное топливо, например плутонии -239, что является несомненным их преимуществом.
Принципиальная схема атомного энергетического реактора, используемого в двухконтурной схеме АЭС, представлена на рис. 3.2. Ядерный реактор состоит ив активной зоны, отражателя, системы охлаждения, системы управления, регулирований и контроля, корпуса и биологической защиты. На рис. 3.2 цифрами 1-9 соответственно обозначены: 1-активная зона, 2 - твэлы, 3 - отражатель, 4 -защита, 5 - теплоноситель, 6 - теплообменник. 7 – паровая турбина, 8 - конденсатор, 9 - электрический генератор.
Активная зона реактора I (рис. 3.2) - область, где поддерживается цепная реакция деления. Она слагается из делящегося вещества, замедлителя и отражателя нейтронов, теплоносителя, регулирующих стержней и конструкционных материалов. Она отделена для внешних устройств и работы персонала зоной защиты.
рис. 3.2. Принципиальная схема энергетического реактора
Основными элементами активной зоны реактора, обеспечивающими энерговыделение и самоподдерживающим реакцию, являются делящееся вещество и замедлитель.
Ядерное топливо вводится в активную зону в виде так называемых тепловыделяющих элементов (твэл) 2. В твэлах ядерное топливо загружается в объем, создаваемый металлической оболочкой, которая предохраняет топливо от химического воздействия теплоносителя и препятствует неконтролируемому уходу топлива из объема наружу. Твэлы делают обычно в виде тонких стержней для того, чтобы улучшить условия теплоотвода и замедления нейтронов. Количество таких тепловыделяющих элементов может достигать нескольких тысяч. Твэлы обычно изготовляют из циркония, алюминия, нержавеющей стали.
Состав ядерного топлива может быть различным - природный уран, уран с обогащением в различней степени ураном-235, плутонием-239 или ураном-233. Природным, делящимся под действием медленных нейтронов изотопов является лишь уран-235. Он содержится в рудах в концентрации 0,7% относительно полного количества природного урана. Уран-238 составляет остальные 99,3%. Несмотря на то что Уран-238 делится под действием быстрых нейтронов с энергиями, превосходящими I МэВ, способов реализации самоподдерживающейся цепной реакцией деления в таком веществе не существует.
В качестве замедлителей, способствующих изменению процесса протекания цепной реакции, используются графит и тяжелая вода. В качестве отражателей используются устройства, включающие в себя практически те же вещества, которые служат замедлителями. Цель отражателей - уменьшить утечку нейтронов и тем самым улучшить условия самоподдержания процесса деления ядер урана-235.
Энергия, выделенная в результате реакций деления, отводится из активной зоны теплоносителем. Выбор теплоносителя в значительной степени определяется областью энергий нейтронов, где происходит большая часть реакций деления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.