Атомная электростанция

(АЭС), электростанция, на которой ядерная энергия преобразуется в электрическую. Первичным источником энергии на АЭС служит ядерный реактор, в котором протекает управляемая цепная реакция деления ядер некоторых тяжёлых элементов. Выделяющаяся при этом теплота преобразуется в электрическую энергию, как правило, так же, как на обычных тепловых электростанциях (ТЭС). Ядерный реактор работает на ядерном топливе, в основном на уране-235, уране-233 и плутонии-239. При делении 1 г изотопов урана или плутония выделяется 22.5 тыс. КВт·ч энергии, что соответствует сжиганию почти 3 т условного топлива.Первая в мире опытно-промышленная АЭС мощностью 5 МВт была построена в 1954 г. В России в г. Обнинске. За рубежом первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 г.

В Колдер-Холле (Великобритания). К кон. 20 в. В мире действовало св. 430 энергетических ядерных реакторов общей электрической мощностью ок. 370 тыс. МВт (в т. Ч. В России – 21.3 тыс. МВт). Приблизительно одна треть этих реакторов работает в США, более чем по 10 действующих реакторов имеют Япония, Германия, Канада, Швеция, Россия, Франция и др. Единичные ядерные реакторы – многие другие страны (Пакистан, Индия, Израиль и т. Д.). На АЭС вырабатывается ок. 15 % всей производимой в мире электроэнергии.Схема атомной электростанции:1 – источник водоснабжения. 2 – насос. 3 – генератор. 4 – паровая турбина. 5 – конденсатор. 6 – деаэраторы. 7 – очиститель. 8 – клапан. 9 – теплообменник. 10 – реактор. 11 – регулятор давленияОсновными причинами быстрого развития АЭС являются ограниченность запасов органического топлива, рост потребления нефти и газа для транспортных, промышленных и коммунальных нужд, а также рост цен на невозобновляемые источники энергии.

Подавляющее большинство действующих АЭС имеют реакторы на тепловых нейтронах. Водо-водяные (с обычной водой в качестве и замедлителя нейтронов, и теплоносителя). Графитоводные (замедлитель – графит, теплоноситель – вода). Графитогазовые (замедлитель – графит, теплоноситель – газ). Тяжеловодные (замедлитель – тяжёлая вода, теплоноситель – обычная вода). В России строят гл. Обр. Графитоводные и водо-водяные реакторы, на АЭС США применяют в основном водо-водяные, в Англии – графитогазовые, в Канаде преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами. Кпд АЭС несколько меньше, чем кпд ТЭС на органическом топливе. Общий кпд АЭС с водо-водяным реактором составляет ок. 33 %, а с тяжеловодным реактором – ок. 29 %. Однако графитоводные реакторы с перегревом пара в реакторе имеют кпд, приближающийся к 40 %, что сопоставимо с кпд ТЭС.

Зато АЭС, по существу, не имеет транспортных проблем. Напр., АЭС мощностью 1000 МВт потребляет за год всего 100 т ядерного топлива, а аналогичной мощности ТЭС – ок. 4 млн. Т угля. Самым большим недостатком реакторов на тепловых нейтронах является очень низкая эффективность использования природного урана – ок. 1 %. Коэффициент использования урана в реакторах на быстрых нейтронах гораздо выше – до 60–70 %. Это позволяет использовать делящиеся материалы с гораздо меньшим содержанием урана, даже морскую воду. Однако быстрые реакторы требуют большого количества делящегося плутония, который извлекается из выгоревших тепловыделяющих элементов при переработке отработанного ядерного топлива, что достаточно дорого и сложно.Все реакторы АЭС снабжаются теплообменниками.

Насосами или газодувными установками для циркуляции теплоносителя. Трубопроводами и арматурой циркуляционного контура. Устройствами для перезагрузки ядерного топлива. Системами специальной вентиляции, сигнализации аварийной обстановки и др. Это оборудование, как правило, находится в отсеках, отделённых от других помещений АЭС биологической защитой. Оборудование машинного зала АЭС примерно соответствует оборудованию паротурбинной ТЭС. Экономические показатели АЭС зависят от кпд реактора и другого энергетического оборудования, коэффициента использования установленной мощности за год, энергонапряжённости активной зоны реактора и т. Д. Доля топливной составляющей в себестоимости вырабатываемой электроэнергии АЭС – всего 30–40 % (на ТЭС 60–70 %).

Наряду с выработкой электроэнергии АЭС используются также для опреснения воды (Шевченковская АЭС в Казахстане)..