Ядрени реактори и охладителни системи

Ядрена енергетикаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 2, 2011

Видове ядрени реактори

Съществуват няколко вида реактори, в зависимост от преносителя на топлината. Сред най-популярните са:

Реактор с вода под налягане - такива са и ВВЕР реакторите. Те имат двукръгова схема. Използваната вода за охлаждане на горивото не се употребява за задвижване на турбина, а загрява водата от втори контур, която се насочва към турбината. За гориво се използва уранов диоксид.

Поради високото налягане, водата в първи контур не кипи, а циркулира между реактора и парогенератори, задвижвана от циркулационни помпи. В парогенераторите топлоносителят от първи контур загрява водата от втори контур и поради по-ниското налягане, водата от втори контур кипи и произведената пара се насочва към турбината, която задвижва генератора за производство на електрическа енергия. След това парата отново се втечнява в кондензатора и се изпомпва отново към парогенераторите.

Кипящ реактор - той е с еднокръгова схема. При него водата, която преминава през активната зона и отвежда топлината от горивото, е и източник за произвеждане на пара за турбините. За гориво се използва уранов диоксид.

При деленето на горивото в активната зона се отделя топлина, която се поглъща от топлоносителя (вода) при движението му нагоре между горивните елементи. При поглъщането на топлината, водата завира и се образува паро-водна смес. Парата се насочва към турбината, която задвижва генератора за производство на електрическа енергия. След турбината, парата отново се втечнява и се изпомпва към реактора.

Реактори тип CANDU - в него за топлоносител в първи контур се използва тежка вода под високо налягане. Както при реакторите с вода под налягане, тази вода се използва само за охлаждане на горивото, но не и за задвижване на турбината. Тя преминава през топлообменник и загрява обикновената вода, движеща се във втори контур, която се изпарява и задвижва турбината. При тях за гориво се използва природен уран. То представлява цилиндрични снопове с диаметър 10 см и дължина 50 см, които се зареждат в хоризонтални канали, обградени от тежка вода, използвана за забавител, а в каналите циркулира тежка вода под високо налягане за охлаждане. Този тип реактори не трябва да спират за зареждане с ново гориво, тъй като презареждането става като от едната страна на канала презареждащата машина поставя ново гориво, а от другата страна машина изтегля старото.

Реактори РБМК (канален реактор с висока мощност) - в този тип реактори за забавител се използва графит, а за охладител - вода. Горивото е слабо обогатен уран и се поставя в канали на графитни блокове. Чрез циркулационни помпи водата постъпва в активната зона, преминава през каналите, охлажда горивото, кипва и излиза от активната зона с температура около 290 °C. Оттам постъпва в сепаратори, парата постъпва в турбината, която задвижва генератора, а водата се връща обратно в активната зона. И този тип реактори могат да се презареждат без да се спира работата на реактора.

Охладителни системи

Ролята на охладителните системи в ядрените централи в повечето случаи е свързана с отнемането на топлинната енергия, отделена от реактора в процеса на работа. Реакторите разполагат както с постоянна охлаждаща система, така и с аварийна такава.

Охладителните системи могат да бъдат конфигурирани в широк диапазон - от системи, използващи прясна вода, през такива, действащи чрез изпарение, както и съоръжения, използващи сухо охлаждане. Съществуват и варианти за комбинирано такова. Някои реактори се охлаждат, използвайки крайбрежна солена (морска), изворна или езерна вода, в зависимост от местоположението и непосредствените възможности в близост до конкретната централа.

Независимо обаче, дали ще бъде избрана суха или водна охладителна система, във всички случаи те използват водата като междинна среда.

Водните охладителни системи използват водни кули и изпарението като процес, за да бъде овладяна топлината. Сухите системи пък, са създадени за локации с по-студен климат, по принцип използват вода в охладителни кули, откъдето водата не се изпарява, за да отвеждат топлината в амосферата чрез кондукция. В места с умерен климат към системата се добавят вентилатори в сухите охладителни кули, за да се придвижи въздухът над перките. В процеса на изпарение при сухите системи има известна загуба на вода, но този процес е незначителен в сравнение с използването на водни кули. Това позволява приложението на сухите охладителни кули на места със сух климат и недостиг на вода.

При използването на охладителни системи, в които водата се използва еднократно и се изхвърля в източника, както и при използването на охладителни системи, при които се използва многократно една и съща вода, системата е изградена така, че да се минимизират последиците за околната среда и водата да е максимално пречистена.

При охладителните системи, използващи еднократно вода, която се добива от водоизточник - езеро, река и други, намиращ се в непосредствена близост до централата, тя преминава през кондензаторните тръби и се връща обратно във водоизточника. Остатъчната топлина се изхвърля в атмосферата основно чрез изпарение, но понякога се използва и кондукция, конвекция или излъчване.

При охладителните системи с многократно използване на една и съща вода охлаждането се извършва основно посредством изпарение, по-голямата част от водата, използвана в процеса, е консумирана и не се връща във водоизточника.

В този тип системи, охлаждащата вода се рециркулира, остатъчната топлина се разсейва в атмосферата, обикновено чрез преминаването на водата през голям брой охладителни кули, създадени за целта. Тези охладителни кули се явяват необходими, когато наличният водоизточник не е достатъчен, за да осигури достатъчното количество вода за охлаждането или пък и няма наблизо друг възможен за използване водоизточник. Този тип охладителни кули представляват комбинация от двата типа охлаждане, тъй като съчетават сухи охладителни кули и хибридни/водни охладителни такива.

След земетресението в Япония през м. март т. г., последвалата го авария в АЕЦ

Фукушима и поставеният в обществото въпрос за сигурността на АЕЦ въобще, пресцентърът на АЕЦ Козлодуй публикува своето становище по въпроса, в което се заявява, че подобни събития са малко вероятни в България.

Съобщението припомня, че в АЕЦ Козлодуй се експлоатират 2 ядрени блока с "водо-водни" реактори (тип РWR). Реакторните инсталации от този тип се характеризират с двуконтурна топлинна схема, т.е. водата (топлоносителят), която се подгрява в реактора, безконтактно изпарява друга вода, която от своя страна задвижва турбогенератора.

"АЕЦ Козлодуй е проектирана да издържи земетресение от 8-ма степен по скалата Медведев-Шпонхойер-Карник-64 (ускорение на повърхността на земята - 0,2 g), в нея по проект са изградени три системи за безопасност с независимо електрозахранване, всяка от които може самостоятелно да приведе реактора в безопасно "студено" състояние", се казва в съобщението.

В информацията се уточнява още, че допълнително е изградена полустационарна система (стационарно разположени помпени агрегати и мобилна дизелгенераторна станция) за аварийно охлаждане на реактора, посредством системите на II-ри контур. Към системата може да се включи и независим източник на охлаждаща вода, например противопожарен автомобил.





Top