В наиболее распространенных в настоящее время реакторах на тепловых нейтронах в качестве теплоносителя используют обыкновенную и тяжелую воду, которая выполняет две функции - замедлителя и теплоносителя. Для эффективной работы реактора как тепловой машины необходимо, чтобы теплоноситель нагревался до высоких температур. В водяных реакторах это достигается за счет повышения давления, вследствие чего повышается также точка кипения жидкости. В таких условиях большинство обычных конструкционных материалов испытывает сильную коррозию. Поэтому применяются коррозионно- стойкие при высоких температурах воды материалы, такие, как сплавы циркония и нержавеющая сталь.
Если не нужно замедлять основную часть нейтронов, то в качестве теплоносителя могут служить вещества, состоящие из тяжелых элементов, например, металлы, слабо поглощающие нейтроны. Так, в реакторах на быстрых нейтронах может применяться натрий как вещество: I) способное осуществить большой теплосъем, 2) слабо замедляющее и мало поглощающее быстрые нейтроны, 3) имеющее весьма высокую температуру кипения (более 800°). Помимо воды и металлов как теплоносители могут использоваться газы. Выбор их должен производиться с учетом всех требований. Так, например, лучшими теплофизическими свойствами среди газов обладают водород. Однако он взрывоопасен при смешении с воздухом, а также сильно влияет на конструкционные материалы, что приводит к повышению их хрупкости. Слабо поглощают нейтроны азот и углекислый газ.
Методы теплоотвода также могут быть различны в зависимости от типа теплоносителя. Теплоноситель принудительно с помощью откачки проходит через активную зону реактора, затем попадает в теплообменник, где превращает воду, движущуюся по трубкам теплообменника, в пар, передавая при этом запасенную в реакторе тепловую энергию. Этот пар поступает в турбину. Прошедший через турбину пар и отдавший ей свою энергию конденсируется в воду. Вода идет вновь в теплообменник для использования в следующем цикле. В генераторе, который связан с турбиной одним валом, происходит преобразование механической энергии турбины в электрическую. Теплоноситель после теплообменника вновь возвращается в реактор.
В мировой практике строительства АЭС имеется несколько типов ядерных реакторов. Так, в Канаде преимущественное развитие получили реакторы на тяжелой воде; в Англии - газоохлаждаемые, в США и ФРГ - водоводяные (в качестве замедлителя и теплоносителя в них используется вода; в СССР - водоводяные реакторы канального типа , а также было опробовано несколько реакторов другого типа - с органическим замедлителем и теплоносителем, тяжеловодным замедлителем и газовым охлаждением. Однако они не получили широкого распространения.
3.3. Использование атомной энергия для теплофикации городов
Атомные электростанции - это только первый шаг в развитии атомной энергетики. Чтобы атомная энергия сыграла решающую роль в топливно-энергетическом балансе страны, недостаточно одних только АЭС. В настоящее время на производство электроэнергии идет 20-25% топлива, а на производство тепла - более 35-40%. Поэтому перевод котельных на ядерную энергию и, таким образом, уменьшение расхода органических видов топлива на отопительные цели - важная экономическая задача.
Теплофикация городов и промышленных предприятий с помощью АЭС еще не получила большого распространения. Первой промышленной атомной электроцентралью (АТЭЦ) в нашей стране стала Билибинская АЭС (Чукотский автономный округ). Эта АЭС с четырьмя блоками по 12 МВт каждый вырабатывает электроэнергию и тепло.
Кроме АТЭЦ для теплоснабжения могут использоваться специализированные атомные котельные станции теплоснабжения (АСТ). Отличие АТЭЦ и АСТ заключается в том, что в первом случае осуществляется комбинированная выработка электроэнергии и тепла, а во втором - только тепла на отопление.
С термодинамической точки зрения обычные ТЭЦ более экономичны, чем КЭС, так как в них сокращаются потери тепла на конденсацию пара. Однако из-за того, что атомные энергоустановки работают на тепле относительно низкого потенциала (насыщенный пар), выигрыш в коэффициенте теплоиспользования для АТЭЦ по сравнению с АЭС обычного исполнения получается относительно небольшим.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.