Загрузил zlobinstas

АЭС

реклама
Ядерный (атомный) реактор является устройством для осуществления управляемой
цепной реакции деления. Основной частью ядерного реактора является активная зона, в
которой происходят формирование энергетического спектра нейтронов, деление ядер
топлива и преобразование ядерной энергии в тепловую для последующего
использования. Активная зона состоит из ядерного топлива, замедлителя нейтронов (в
реакторах на тепловых или промежуточных нейтронах) и конструкционных материалов.
Для отвода тепла от активной зоны служит теплоноситель. Управление цепной реакцией
деления осуществляется органами регулирования. Для уменьшения утечки нейтронов
активную зону окружают отражателем – неделящимся материалом, хорошо
рассеивающим нейтроны и слабо их поглощающим. Все эти составные части находятся в
корпусе ядерного реактора, закрытого крышкой, на которой смонтированы
исполнительные механизмы органов регулирования.
Основными элементами атомного энергетического реактора являются активная зона, отражатель
нейтронов, окружающий активную зону, стержни-поглотители нейтронов, обеспечивающие
управление реактором (поддержание энергии на нужном уровне и обеспечение раномерности ее
распределения по объему реактора) и аварийную защиту, биологическая защита реактора.
Реактор заключен в герметичный металлический корпус (здесь же находится теплообменник).
Активная зона реактора содержит в себе ядерное горючее (в реакторах на тепловых нейтронах
активная зона содержит также замедлитель нейтронов и некоторые другие компоненты). В ней
протекает управляемая цепная ядерная реакция и выделяется энергия деления (в основном – в
виде тепловой). Выделенная энергия отводится с помощью теплоносителя. При необходимости,
тепловая энергия превращается в электрическую либо с помощью тепловых 2 преобразователей,
вмонтированных непосредственно в реактор, или с помощью специального теплоносителя,
уносящего тепло к внешнему электрогенератору.
Реакторы на тепловых нейтронах обычно классифицируются по типу замедлителя. В
качестве замедлителя используются материалы, обладающие хорошей замедляющей
способностью и низким поглощением нейтронов. Среди них водород (в составе обычной
воды), дейтерий (в составе тяжелой воды) и углерод (в виде графита).
Реакторы, использующие в качестве теплоносителя обычную воду, можно разделить на
два типа: двухконтурные и одноконтурные. Если контуры теплоносителя и рабочего тела
совмещены, то систему теплосъема называют одноконтурной, если же они разделены, то
двухконтурной. В этом случае контур теплоносителя называют первым, а контур рабочего
тела – вторым. В одноконтурных энергетических реакторах вода при прохождении через
активную зону нагревается до температуры кипения, и в верхней части активной зоны
образуется пар. Пар из такого реактора поступает в сепаратор, где от него отделяется
влага, после чего пар поступает в турбину. Конденсат пара из конденсатора турбины через
подогреватели низкого давления направляют в деаэратор, а затем в реактор.
Неконденсирующиеся газы из конденсатора турбины выбрасывают в систему
спецвентиляции или на очистку.
Выделяют три большие группы ядерных реакторов:
1. Ядерные реакторы, использующиеся в качестве источников тепловой энергии (энергетические)
2. Ядерные реакторы, использующиеся для получения различных видов излучения.
3. Ядерные реакторы – размножители, наработчики новых радионуклидов, в том числе – нового
ядерного топлива или компонентов ядерного оружия (реакторы – конвертеры и реакторы –
бридеры).
Ядерные реакторы подразделяются на различные типы не только по назначению, но и по
физическим, техническим и эксплуатационным признакам. По физическим признакам различают
реакторы на тепловых и быстрых нейтронах; реакторы уранового, плутониевого или ториевого
цикла; реакторы – размножители (бридеры). Техническая классификация проводится по
признакам: -вид теплоносителя и замедлителя (водяные тепловые ядерные реакторы с
легководным, тяжеловодным или графитовым замедлителем, реакторы на быстрых нейтронах с
натриевым или гелиевым теплоносителем, реакторы с органическим теплоносителем и
замедлителем) -агрегатное состояние водного теплоносителя (водо-водяные энергетические
реакторы с водой под давлением, газовые реакторы, пароохлаждаемые реакторы на быстрых
нейтронах) -элемент, в котором создается давление теплоносителя (корпусные, канальные,
канальнокорпусные ядерные реакторы) -число контуров теплоносителя (реакторы
однокорпусные, с прямым паро- или газотурбинным циклом, двухкорпусные с парогенератором и
трехкорпусные - с промежуточным контуром, отделяющим первый реакторный контур от
паросилового контура) -структура и форма активной зоны (гетерогенные и гомогенные ядерные
реакторы с активными зонами в форме цилиндра, параллелепипеда или сферы) -время действия
(ядерные реакторы непрерывного действия, импульсные, прерывистого действия).
Гомогенные и гетерогенные реакторы
Гомогенные – топливо ,теплоноситель и замедлитель представляют из себя одну фазу.
Циркуляционными насосами данная среда поступает из активной зоны реактора в
теплообменник, там охлаждается и опять попадает в активную зону.
В гомогенном реакторе ядерное топливо, теплоноситель и замедлитель (если они есть) тщательно
перемешаны и находятся в одном физическом состоянии, т.е. активная зона полностью
гомогенного реактора представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь
ядерного топлива, теплоносителя или замедлителя. Гомогенные реакторы могут быть как на
тепловых, так и на быстрых нейтронах. В таком реакторе вся активная зона находится внутри
стального сферического корпуса и представляет жидкую однородную смесь горючего и
замедлителя в виде раствора или жидкого сплава (например, раствор уранилсульфата в воде,
раствор урана в жидком висмуте), который одновременно выполняет и функцию теплоносителя.
В гетерогенных реакторах ядерное топливо в виде блоков размещено в замедлителе, т.е. топливо
и замедлитель пространственно разделены. Горючее и замедлитель представляют собой
неоднородную среду для нейтронов.
Гетерогенный реактор имеет активную зону в виде гетерогенной размножающей среды. В таком
реакторе топливо в виде цилиндрических стержней (или пластин) выделено пространственно так,
что создает основу решетки активной зоны - системы топливных и других материалов,
расположенных в определенной периодической последовательности.
Тепловыделяющий элемент, ТВЭЛ - герметично заваренная заглушками трубка, с таблетками
топлива.
Топливная кассета - конструкция из таблеток урана и собирающего вместе с ними корпуса
толщиной 10- 20 см и длиной в несколько метров, являющаяся выделителем энергии за счет
распада урана. Материалом корпуса обычно является цирконий.
Любая атомная электростанция не зависимо от типа состоит из: теплотехнического
оборудования и трубопроводов, которые его соединяют. К теплотехническому оборудованию
относят:
• реакторная установка;
• парогенераторная установка;
• турбогенераторная установка;
• конденсационная установка;
• конденсата-питательный тракт;
Парогенераторы делятся на 3 типа: прямоточные, с естественной циркуляцией и с многократной
принудительной циркуляцией
Прямоточные – все элементы в одной последовательной цепи с однократным принудительным
движением в них рабочего тела за счет напора, создаваемого питательным насосом.
Парогенераторы с естественной циркуляцией характеризуются многократным проходом воды
через поверхность нагрева испарителя за счет естественного напора, возникающего из-за
разности масс столбов жидкости, проходящей через опускную систему, и пароводяной смеси –
через подъемную.
Парогенераторы с многократной принудительной циркуляцией также имеют многократное
движение воды в замкнутом контуре испарителя, но за счет напора, создаваемого
циркуляционным насосом, включенным в опускную систему.
По виду первичного теплоносителя ПГ: с жидким теплоносителем и с газообразными.
Турбогенераторы
Турбогенераторы предназначены для выработки электроэнергии в
продолжительном номинальном режиме работы при непосредственном
соединении с паровыми или газовыми турбинами. Турбогенераторы
устанавливаются на тепловых и атомных электростанциях.
В зависимости от мощности турбогенераторы подразделяются на три
основные группы: мощностью 2,5-32 МВт, 60-320 МВт и свыше 500 МВт. По
частоте вращения различают турбогенераторы четырех-полюсные (на частоту
вращения 1500 и 1800 об/мин) и двухполюсные (на частоту вращения 3000 и
3600 об/мин) соответственно на частоты сети 50 и 60 Гц.
По виду приводной турбины турбогенераторы классифицируются на
генераторы, приводимые во вращение паровой турбиной, и генераторы с
приводом от газовой турбины.
По системе охлаждения турбогенераторы подразделяются на машины с
воздушным, с косвенным водородным, непосредственным водородным и
жидкостным охлаждением.
По применяемой системе возбуждения турбогенераторы классифицируются
на машины со статической системой самовозбуждения, независимой
тиристорной системой возбуждения и бесщеточным возбуждением.
Турбогенераторы с воздушным охлаждением серии Т.
Турбогенераторы с воздушным охлаждением (серии Т) выпускаются мощностью 2,5; 4, 6, 12
и 20 МВт (табл. 8.1). Генераторы мощностью 2,5 — 12 МВт имеют косвенное воздушное
охлаждение активных частей, генераторы мощностью 20 МВт — непосредственное воздушное
охлаждение обмотки ротора и косвенное воздушное охлаждение других активных частей.
Турбогенераторы мощностью 2,5 — 12 МВт выполняются на фундаментных плитах с одним
стояковым изолированным подшипником, с одним свободным концом вала. Турбогенератор
типа Т-20-2 выполняется с двумя стояковыми подшипниками.
Турбогенераторы имеют закрытое исполнение, обеспечивающее систему самовентиляции по
замкнутому циклу. Машины типов Т-2,5-2, Т-4-2, Т-6-2, Т-12-2 имеют горизонтальные
газоохладители, расположенные по бокам статора на фундаментной плите. В турбогенераторе
типа Т-20-2 используются шесть вертикально расположенных газоохладителей. Газоохладители
имеют амортизационные подвески.
Турбогенераторы с водородным охлаждением серии ТВФ.
В серию ТВФ входят турбогенераторы мощностью 63, 100 и ПО МВт. Турбогенераторы имеют
непосредственное форсированное охлаждение обмотки ротора водородом и косвенное
водородное охлаждение обмотки статора.
Турбогенераторы с водородно-водяным охлаждением серии ТВВ
В серию ТВВ входят турбогенераторы мощностью 160, 200, 220, 300, 500, 800, 1000 и 1200 МВт
на 3000 об/мин и турбогенераторы мощностью 1000 МВт на 1500 об/мин.
Турбогенераторы имеют непосредственное охлаждение обмотки статора дистиллированной
водой, непосредственное форсированное охлаждение обмотки ротора водородом, внешней
поверхности ротора и сердечника статора — водородом.
Турбогенераторы с водородно-водяным охлаждением серии ТВВ.
В серию ТВВ входят турбогенераторы мощностью 160, 200, 220, 300, 500, 800, 1000 и 1200 МВт
на 3000 об/мин и турбогенераторы мощностью 1000 МВт на 1500 об/мин.
Турбогенераторы имеют непосредственное охлаждение обмотки статора дистиллированной
водой, непосредственное форсированное охлаждение обмотки ротора водородом, внешней
поверхности ротора и сердечника статора — водородом.
Турбогенераторы с полным водяным охлаждением ТЗВ.
Производственное объединение «Электросила» серийно изготовляет турбогенераторы с
полным водяным охлаждением типа ТЗВ-800-2УЗ мощностью 800 МВт, 3000 об/мин
В турбогенераторе типа ТЗВ-800-2 обмотки статора и ротора охлаждаются непосредственно
водой, протекающей по каналам трубчатых медных проводников. Активная сталь сердечника
статора охлаждается охладителями из силумина, запрессованными между пакетами. Сталь
ротора и воздух, заполняющий генератор, охлаждаются в основном водоохлаждаемой
демпферной обмоткой ротора.
Турбогенераторы серии ТГВ и ТВМ.
В серию ТГВ входят турбогенераторы мощностью 200, 300 и 500 МВ. Корпус статора —
цилиндрический, сварной, газоплотный. Турбогенераторы мощностью 200 и 300 МВт
выполнены в однокорпусном исполнении. Корпус статора турбогенератора мощностью 500 МВТ
состоит из трех частей - центральной и двух приставных с торцов коробов. Корпус статора
заполнен водородом под давлением.
Сердечник статора собран на продольные призмы. Для снижения вибрации внутренний
корпус устанавливается в корпусе статора на пластинчатых пружинах, расположенных в
несколько рядов по длине машины. Сердечник состоит из отдельных пакетов, разделенных
кольцевыми радиальными каналами.
В серию ТВМ входят турбогенераторы мощностью 300 и 500 МВт (см. табл. 8.5).
Турбогенераторы имеют масляное охлаждение обмотки и сердечника статора и водяное
ротора.
Скачать