§ 15. Атомные электрические станции (АЭС)
В 1964 г. 27 июня под Москвой была пущена первая в мире электростанция на ядерной топливе электрической мощностью 5 тыс. кВт. Эта АЭС, будучи экспериментальной, явилась принципиальной основой для сооружения в нашей стране ряда других АЭС значительно больших мощностей, имеющих промышленное значение.
К 1967 г. общая мощность построенных в СССР АЭС достигла почти 1 млн. кВт.
Отличие АЭС от обычной паротурбинной станции заключается в том, что на ней котельный агрегат заменен атомным реактором и парогенератором (теплообменником). На АЭС отсутствует сложная система топливоподачи и топливо приготовления. Источником же электроэнергии является обычный турбоагрегат, состоящий из паровой турбины и синхронного генератора.
В качестве топлива на АЭС используется уран-атомные ядра которого в процессе цепной реакции под действием нейтронов расщепляются в атомном реакторе станции. При этом выделяется большое количество тепловой энергии, что обусловливает весьма незначительный расход топлива на 1 кет электрической мощности, вырабатываемой данной станцией.
Рис. 17. Схема производственного процесса атомной электрической станции:
1 — бак резервного дистиллята; 2 — подпиточный насос; 3 — циркуляционный насос реактора; 4 — реактор 30 000 кВт, 5 — компенсатор объема воды; 6— баллоны сжатого газа; 7 — испаритель; 8 — пусковой конденсатор; 9— турбоагрегат 5 000 кВт; 10 — конденсатор турбины; 11 — конденсатные насосы; 12 —деаэратор; 13— циркуляционный насос охлаждающей воды для конденсаторов; 14 — питательный насос; 15 — парогенератор; 16 — подогреватель; 17 — перегреватель
Например, АЭС мощностью 5 тыс. кВт при полной нагрузке расходует в сутки всего 30 г урана, паротурбинная станция такой же мощности, работающая на пылеугольном топливе, расходует в сутки более 100 т угля, а гидроэлектростанции необходимо пропустить через свои турбины за сутки около 14 млн. м3 воды.
Атомные электростанции обычно сооружают в районах, не располагающих топливными и гидравлическими ресурсами.
На рис. 17 дана схема производственного процесса АЭС.
Тепловая часть АЭС состоит из двух контуров. Первый контур- контур циркуляции водяного теплоносителя, второй — контур циркуляции рабочего тепла паросиловой установки.
В первом контуре вода под давлением 100 ата, нагревающаяся в стальных трубках рабочих каналов реактора 4 до 270—300° С, под действием циркуляционного насоса 3 поступает в парогенератор 15, проходит все его элементы и возвращается при температуре 180—190° С в рабочие каналы реактора. Для компенсации объема воды служит отдельная установка, состоящая из бака 1, насоса 2 компенсатора 5, баллонов сжатого газа 6.
Во втором контуре дистиллированная вода, находящаяся в испарителе парогенератора, под действием тепла водяного теплоносителя обращается в насыщенный пар с давлением 12—13 ата, который проходит в перегреватель 17 и после перегрева с температурой 260—270° С по паропроводу поступает в турбину генератора. В нормальных условиях работы отработавший в турбине пар поступает в конденсатор 10. Из конденсатора конденсат подается насосом 11 в деаэратор 12 и затем с помощью питательного насоса в подогреватель 16 парогенератора, а из него в испаритель 7.
Дополнительным элементом турбинной установки АЭС является пусковой конденсатор 8, через который осуществляется циркуляция рабочего тепла во втором контуре при пуске реактора.
Применение двухконтурной тепловой схемы исключает возможность попадания радиоактивного пара в турбину и во все элементы второго контура. Благодаря этому обслуживание турбогенератора и всех его вспомогательных устройств совершенно безопасно и не требует установки каких-либо специальных устройств биологической защиты от радиоактивных излучений.
Контрольные вопросы
- Перечислите и кратко охарактеризуйте типы тепловых электростанций, укажите различие между паротурбинными конденсационными и теплофикационными станциями.
- Из каких основных установок и агрегатов состоят паротурбинные электростанции? Определите назначение каждой установки и агрегата станции.
- По схеме, приведенной на рис. 14, объясните производственный процесс конденсационной паротурбинной станции.
- Расскажите по схеме, приведенной на рис. 16, о производственном процессе теплофикационной паротурбинной станции.
- В каких пределах лежит к. п. д. конденсационных и теплофикационных паротурбинных станций? Чем объясняется различие к. п. д. этих станций?
- Расскажите, пользуясь рис. 17, об устройстве, тепловом процессе и особенностях работы атомных тепловых электростанций.
- Что дает применение двухконтурной тепловой схемы на АЭС?
