АЭС-ның жұмыс істеу принципі

МАЗМҰНЫ:

      КІРІСПЕ....................................................................................................................  3

1.   Атом электр станциялары, құрылысы...................................................................  4

2.   АЭС-ның жұмыс істеу принципі............................................................................  5

3.   Атом электр станцияларының тиімді және тиімсіз жақтары.............................   6

      ҚОЛДАНЫЛҒАН  ӘДЕБИЕТТЕР........................................................................... 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

      Энергетика бүгінде әлемдік өркениеттің маңызды қозғаушы күшіне айналып отыр. Адамзаттың XXI ғасырдағы тұрақты әлеуметтік-экономикалық дамуын қамтамасыз етуде және энергетикалық сұраныстарын қанағаттандыруда ядролық энергетика айтарлықтай үлес қосуда. Себебі,  Ядролық энергетиканың даму қарқыны әдеттегі ЖЭС пен СЭС-тер даму қарқынынан 10 артық жылдамдықпен жүреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      1.  Атом электр станциялары, құрылысы

 

      1948 жылы атомдық энергетикалық реакторларды жобалау басталды. Дүние жүзінде алғаш рет АЭС 1954 жылы 24-ші шілдеде Обнинск қаласында пайдалануға берілді. Адам энергия көзінің шексіз яғни электрлік және жылу энергиясын бейбітшілік жолында қолданып үйренді. Бұл қадам энергетика дамуының жаңа кезеңін тудырады.

      Атом энергетикалық қондырғысының негізгі сұлбасы(1-сурет).

1 санымен реактор  белгіленген, онда отын ретінде  уранның изотоптары, сонымен қатар, плутоний қолданылады. Бастапқы элементтермен салыстырғанда изотоптардың радиоактивтігі анағүрлым жоғары.

      Реакторда жылытылған су сорғы 3 арқылы жылу алмастырғышқа 2 құйылады. Бүл биологиялық түрғыдан қауіпті радиоактивті су, ол қондырғының бірінші контурына жатады. Қазіргі қондырғылардың бірінші контурындағы су 250°С-та, 100 ат. қысымында болады. Бүл ретте судың қайнап кетпеуін қадағалау қажет. Жылу алмастырғыштағы бастапқы су екінші контурлы радиоактивтігі жоқ суды жылытып, буға айналдырады, ол 30-35 ат қысымды электр генераторын 5 айналдыратын турбинаға 4 келіп түседі. Пайдаланылған бу конденсаторға 6 қарай жылжиды. Конденсат сорғы 7 арқылы қайтадан жылу алмастырғышқа жіберіледі. Бірінші радиоактивті контурдың барлық агрегаттары адамдардан оқшауландырылып, дистанциялық және автоматты түрде басқарылады.

      Қазіргі ірі электр станцияларында графитті су реакторларының орнына біршама қуаттылығы аз су реакторлары қолданылады, мұнда кәдімгі су шапшаң нейтрондардың баяулатқышы болып саналады.

 

1-сурет. Атом элетр станциясының ұстанымдық сұлбасы I. Реактор. 2. Жылу алмастырғыш. 3. Негізгі айналма насос. 4. Турбина. 5. Электр генераторы. 6. Салқындатқыш (конденсатор). 7. Қоректендіру сорғысы.

 

      Суретте қуаты 210 МВт атом электр станциясының негізгі технологиялық схемасы бейнеленген. Бірінші кезекті қондырғы қуаты 210 МВт блоктан тұрады, оған бір реактор, әрқайсысы 70 МВт алты генератор кіреді. Сөйтіп, әр екі бу генераторы бір турбинаны жабдықгайды. Турбиналар - бір білікті, екі цилиндрлі; төменгі қысымның бір бөлігі - екі конденсаторлы, екі тасқынды болып келеді.

      Бірінші контурға реактор 1 және бассейн 2 жатады, бассейнде жарты жыл бойында ядролық жанғыш заттардың пайдаланылған стерженьдері сақталады. Осы мақсатта бұл стерженьдер арнайы кассеталарға 3 бекітіліп, мұнан соң оларды өңдеу үшін арнайы зауыттарға жібереді. Бірінші контурға мыналар жатады: бу генераторлары 4, негізгі айналма насостар 5, жылытқыш насостар 6, арнаулы химиялық су әдісімен тазалау және көрсетілген құрылғыларды байланыстырып тұратын құбырлар. Реактордың биологиялық қорғаны оларды қоршаған бетон плиталардан, болат табақтар мен су жейдесінен түрады.

      Бірінші контурдағы су түйықталған циклде реактор мен бу генераторы (қазан) арасында айналады, қазаннан шығатын бу турбинаға 7 келіп түседі. Пайдаланылған бу айналма насос 11 арқылы айналмалы сумен салқындатылған екі конденсаторға келіп түседі. Екінші контурға насоспен 12 берілетін конденсат кіреді, ол төменгі қысымдағы 13 қайта қыздырғыш (жылтқыш) арқылы деаэраторға 14 беріледі. Мұнан соң екінші контурлы су пайдалану насосы 15 арқылы жоғары қысымды жылытқыштардан 16 өтіп, бу генераторына келіп іүседі.

Сүлбада турбинаның екі бөлігінен шығатын будың сүрыпталу қатары көрсетілген, ол төменгі және жоғары қысымды жылытқыштар мен жылыту жүйесі бойлерінде-гі пайдаланатын суды жылытуға арналған.

 

 

      2.  Атом электр станциясының жұмыс істеу принципі.

 

      АЭС-тегі бірінші энергия – ішкі ядролық энергия болып табылады. Ол ядроның бөлінуінде жойқын кинетикалық энергия түрінде, ал ол жылу энергиясы түріне ауысады. Ядролық энергияның жылулық энергияға айналуы жүргізілетін қондырғы реактор деп аталады. Реакторда бөлінудің тізбектік реакциясы жүреді. Біз білетіндей, атомдар ядродан тұрады, оның айналысында электрондар айналады(3-сурет).

 

 

2-сурет. Уран атомының бөлінуі (а) және атом схемасы (в)

      Ядро, өзара өте берік ядролық күштермен байланысқан нейтрондар мен протондардан тұрады. Егер ядроны нейтрондармен атқыласа, онда жаңа нейтрондардың қосылуынан ядродағы алғашқы байланыс күші азая бастайды. Атқылаудың қандай бір сәтінде, ядролық күштер өте әлсіреп, онда барлық нейтрондар мен протондарды бірге ұстап тұру мүмкін болмай қалады. Ядроның бөлінуі кезінде пайда болған бірнеше бос нейтрондар ядроны атқылайды, сонымен қайтадан бөлінуді тудырады және т.с.с. Процесс тізбектік реакция түрінде жүріліп, нәтижесінде энергияның зор көлемі туады. Энергияның бөлінуінде босайтын энергия-бұл ядролар, нейтрондар мен бөлінудегі бөліктер қозғалысының кинетикалық энергиясы. Бөліну кезінде олар асқан зор жылдамдықпен тарайды, егер оларды тежейтін болса, онда кинетикалық энергия жылулық энергияға түрленеді.

Ядроларды нейтрондармен ыдырату ықтималдылығы нейтрондардың жылдамдығына айтарлықтай тәуелді. Белгіленген қандай бір фигураның көлденең қимасына дәл тигізу ықтималдылығы, осы қима ауданының ұлғаюымен өсетіні сияқты, ядроны нейтрондармен атқылаудағы ыдырату мүмкіндігі де ядроның көлденең қимасының көлемімен сипатталады.

Уран ядросының бөліну мезетіндегі нейтрондардың жылдамдығы шамамен 20 000 км/с болады, бұл кездегі 235U үшін нейтрондардың ядроны иелену қимасы өте аз. Сондықтан, нейтрондар жылдамдығын азайту қажет, ол үшін нейтрондарды сіңірмейтін – су, ауыр су, графит, бериллий сияқты жеңіл элементерден тұратын заттардан оларды өткізу қажет. Нейтрондар жылдамдығы V=30км/с  болғанда 238U уран ядросы нейтрондарды резонансты түрде қоршап алады, нәтижесінде өзінің ядролық сипаттамалары бойынша 235U уранға ұқсас 239Pu құралады. Нейтрондар жылдамдығының азаюы 238U уранда қоршап алу қимасын азайтады, ал 235U-да ұлғайтады. Шамамен 2 км/с жылдамдықпен қозғалатын нейтрондарды жылу нейтрондары деп атайды. Жылулық 235U уран нейтрондарының қоршау қимасы 238U уранмен салыстырғанда 20 000 артық. Жылу нейтрондары табиғи (байытылмаған) урандарда тізбектік реакцияны тудыруы мүмкін.

 

3.  Атом электр  станциясының тиімді және тиімсіз  жақтары

Ең әуелі, органикалық отындарды жағу көлемін айтарлықтай азайтуға мүмкіндік берді. Жоғарыда отын ресурстарының негізгі тұтынушылары электр станциялары екендігін айтып өттік. Олардың ПӘК-і 50%-дан аспайды. Отын қоры шексіз емес, сондықтан қазірден бастап энергетика қажеттілігі үшін органикалық отынды тұтынуды азайту проблемасы көтерілуде.

Бұл проблеманы ірі масштабпен шешу үшін тек атомдық станцияларды салу керек. Кейбір ғалымдардың ұйғарымынша, атомдық станциялар болмаса органикалық отындардың  белгілі қорлары 2040 жылы таусылуы тиіс. Осыған байланысты, дүние жүзінде жаппай атомдық энергетиканың дамуы қарқынды жүруде. Қазір әлемнің 20-дан көп елінде АЭС бар және олардың қуаты 200 мың МВт-тан асып кетті. Біздің планетаның материалдық және рухани құндылықтарын дамытуда АЭС-тің әлеуметтік және саяси маңыздылығы бар.Ол  әлемдегі отын дағдарысын азайтады және әлемдегі энергетиканы айтарлықтай дамытуға мүмкіндік береді. Яғни ядролық отын дүние жүзінің кейбір нүктесіне тез тасымалданады және оны тасымалдау құны салыстырмалы түрде аз болады.

АЭС-те ядролық отын ретінде уран қолданылады. Жер қойнауында жатқан, алуға болатын уранның қор көлемі шамамен 66 млн.т., ал теңіз бен мұхитта-4 млрд.т. деп есептелуде. Торийді қайта өңдеу арқылы да атомдық энергияны алуға болады, бұл элементтің де қоры жеткілікті. Көмірдің әлемдік қоры мұнай мен газдың қорынан 50 есе артық, ал атомдық энергия қоры барлық бейорганикалық отын қорларынан шамамен 2000 есе артық. Сонымен бірге, ядролық отынды жаңғырту арқылы, оны «көбейту» әдісі де жолға қойылды. Мысалы, көбейткіш-реакторда 1кг плутоний жанып бітуде , 22,5 млн.квт.сағ энергия өндіріліп, бір мезетте 1,5кг плутоний пайда болады. Егер осы 1,5кг плутонийді қайта қолдансақ, енді 34млн.квт.сағ энергия өндіріліп, 2,25 кг плутоний жинақталады т.с.с. Алдын-ала жасаған есептеулер бойынша, табиғи ядролық отынды оның жаңғыртуымен қоса ескерсек, онда оның қоры жүздеген жылдарға , тіпті мыңдаған жылдарға жетеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

1   ЭЛЕКТРЭНЕРГЕТИКА, Т. Хожин. ҚР-ның Жоғары оқу орындарының қауым-   

     дастығы

2   Мунсызбай Т. Лекция. 2015 ж.

3   https://kk.wikipedia.org/wiki/Атом_электр_станциялары