Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа

Современные ядерные реакторы России

Явление радиоактивности было открыто А. Беккерелем (1896 г.), который обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные для света преграды и вызывать почернение фотоэмульсии. Через два года М.и П. Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента - полоний и радий.

Энергетическая установка ГТ-МГР (Тепловая мощность ГТ-МГР 600 МВт, электрическая - 285 МВт, расчетный срок службы реактора - 60 лет) состоит из связанных воедино двух блоков: модульного высокотемпературного реактора (МГР) и газотурбинного преобразователя энергии прямого цикла (ГТ). Ядерный реактор обладает внутренне присущей безопасностью (то есть – чем сильнее нагрев – тем слабее реакция, просто исходя из «физики» реактора, вплоть до остановки естественным путём, без всякого участия системы управления). Реактор размещается в закрытых капсулах под землёй. В основе концепции МГР лежит использование активной зоны с графитовым замедлителем, топливом в виде микросфер с многослойными керамическими покрытиями и гелием в качестве теплоносителя. В активной зоне полностью отсутствуют металлоконструкции. Это позволяет иметь температуру гелия на выходе из реактора 850°С и более, что обеспечивает высокую эффективность производства электроэнергии в прямом газотурбинном цикле, а также возможность использовать МГР как источник промышленного высокотемпературного тепла. Кратчайшее преобразование энергии горячего гелия в электричество осуществляется с помощью газовой турбины так называемого замкнутого цикла Брайтона. Устройство АЭС сильно упрощается. Никаких промежуточных теплоносителей, меняющих фазу (жидкость-пар), никаких громоздких теплообменников, почти – никаких путей для возможной утечки чего-нибудь радиоактивного.

Всё капсулировано. При этом даже отказ системы управления не ведёт к расплавлению топлива. Всё автоматически затухает и медленно остывает за счёт рассеивания тепла в грунт, окружающий станцию. Топливо для станции – это оксид и карбид урана или оксид плутония, выполненные в виде шариков диаметром всего 0,2 миллиметра и покрытые несколькими слоями различной термостойкой керамики. Шарики «насыпаются» в стержни, те формируют сборку и так далее. Физические (масса конструкции, условия протекания реакции) и геометрические параметры реактора таковы (сравнительно низкая плотность энергии, например), что при любом развитии событий, даже полной потери теплоносителя, эти шарики не расплавятся. Вакуумноплотные высокотемпературные электрические вводы В настоящее время наблюдается большое количество аварий и техногенных катастроф, а также возрастающее загрязнение окружающей среды вследствие выброса токсичных и радиоактивных веществ. Увеличение количества аварий можно связать с тем, что повышение эффективности производства осуществляется, как правило, за счет интенсификации процессов путем повышения температуры и давления при проведении технологических процессов.

Активная зона реактора кольцевого типа содержит гексагональные топливные блоки, собранные в 102 топливные колонны по 10 блоков в каждой. Каждый топливный блок имеет 202 канала для топливных компактов (15 топливных компактов по высоте), 108 каналов для прохода теплоносителя и 14 каналов для стержней выгорающего поглотителя (15 компактов выгорающего поглотителя по высоте), расположенных по треугольной решетке с шагом 19 мм. В 12 топливных колоннах первого внутреннего ряда активной зоны расположены каналы для стержней аварийной защиты диаметром 130 мм. В 18 топливных колоннах второго и третьего рядов расположены каналы под резервную систему останова, содержащие маленькие поглощающие шарики на основе карбида бора. Кольцевая кладка активной зоны окружена внутренним, наружным, нижним и верхним заменяемыми отражателями. Сменный отражатель содержит 163 колонны с 13 блоками в каждой, из которых 102 колонны приходятся на внешний и 61 – на внутренний отражатели. Блоки в 36 колоннах внешнего отражателя имеют каналы под стержни компенсации реактивности. Основные характеристики активной зоны представлены в Табл.2.

Топливные блоки активной зоны содержат стержни выгорающего поглотителя на основе окиси эрбия (Er2O3) с естественным содержанием изотопов. Поглотитель служит для двух целей: компенсации запаса реактивности и обеспечение отрицательного температурного коэффициента реактивности. Концепция проекта ГТ-МГР основывается на четырех современных технологиях: модульных гелиевых реакторах с характерным для них высоким уровнем естественной безопасности; высокоэффективных газовых турбинах, разработанных для авиации и электростанций; электромагнитных подшипниках; высокоэффективных компактных пластинчатых прямотрубных оребренных теплообменниках.

Реакторы средней мощности

Корпусной реактор ПРБЭР-600 с интегральной компоновкой Интегральная компоновка реакторной установки (РУ) привносит дополнительные, качественно новые возможности для повышения безопасности АС, которых нет в двух других схемах, но ее применение оправдано только при высокой надежности, отработанности внутриреакторного оборудования. Примером интегральной компоновки может служить реактор ВПБЭР.

ВВЭР-640 (В-407) Реакторная установка В-407 является составной частью АЭС нового поколения средней мощности с повышенным уровнем безопасности по сравнению с предыдущими серийными АЭС с отечественными реакторами ВВЭР и зарубежными действующими реакторами PWR при высоком уровне надежности и экономичности.

Малые реакторы Капсулированный реактор Американское министерство энергетики (DOE) проектирует капсулированный ядерный реактор, который можно будет продавать в любую развивающуюся страну мира, поскольку он будет надежно защищен от несанкционированного вскрытия.

АРГУС – типичный представитель малых лабораторных реакторов, предназначенный для проведения ядерно-физического анализа и технологического контроля.

Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) сооружаются обычно при напряжении 3—20 кВ. При боль­ших напряжениях, как правило, сооружаются открытые РУ. Однако при ограниченной площади под РУ или при повышенной загрязненности атмосферы, а также в районах Крайнего Севера могут применяться ЗРУ на напряжения 35—220 кВ.

Конструкции ЗРУ 6—10 кВ с одной системой шин

РУ 6—10 кВ с одной системой шин без реакторов на отходящих линиях широко применяются в промышленных установках и город­ских сетях. В таких РУ устанавливаются маломасляные или безмасляные выключатели небольших габаритов, что позволяет все оборудование одного присоединения разместить в одной камере. Такие РУ с камерами КСО-266, КСО-366 получили широкое рас­пространение. Однако ремонт выключателей в этих камерах зат­руднен, поэтому взамен их в настоящее время применяют камеры с выключателями, расположенными на выкатной тележке — ячейки комплектного распределительного устройства (КРУ). Генераторные распределительные устройства (ГРУ), сооружаемые на ТЭЦ, выполняются с применением сборных и комплектных ячеек.

 

 

Комплектные распределительные устройства внутренней установки

Комплектное распределительное устройство (КРУ) — это рай повелительное устройство, состоящее из закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитные приборами и вспомогательными устройствами. Шкафы КРУ изготовляются на заводах, что позволяет добиться тщательной сбор всех узлов и обеспечения более надежной работы электрооборудования Шкафы с полностью собранным и готовым к работе оборудованием поступают на место монтажа, где их устанавливают, соединяют сборные шины на стыках шкафов, подводят силовые и контрольные кабели. Применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного устройства. КРУ безопасно в обслуживании, так как все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.

В качестве изоляции между токоведущими частями в КРУ могут быть использованы воздух, масло, пирален, твердая изоляция, инертные газы. КРУ с масляной и газовой изоляцией могут изготовляться на высокие напряжения (в мировой практике есть кон­струкции на 220, 400 и 500 кВ).

Комплектнные распределительные устройства наружной установки

Комплектные распределительные устрой­ства наружной установки (КРУН) предназначены для открытой установки вне помещения. КРУН состоят из металлических шкафов со встроенными в них аппаратами, приборами, устройствами защиты и управления.

Шкафы  КРУН имеют уплотнения, обеспечивающие защиту аппаратуры от загрязнения и атмосферных осадков. Так как шкафы абсолютно герметичны, то КРУН не предназначены для работы в среде с влажностью воздуха более 80%, опасной в отношении взрыва и пожара, а также в среде с химически активными газами и токопроводящей пылью. КРУН рассчитаны для работы при температурах окружающего воздуха от -40 до +35°С. В некоторых сериях

КРУН предусматривается искусственный подогрев воздуха внутри шкафа для создания условий, препятствующих конденсации влаги при резких колебаниях, температуры наружного воздуха.

 

 

Предупридетельная сигнализация

Системы и устройства сигнализации оповещают дежурный персонал:

а) об отклонении режима работы электроустановки или ее элементов от заданного режима;

б)  о перегрузках оборудования;

в) о нарушении изоляции цепей переменного и постоянного тока;

г) о неисправности предохранителей в цепях оперативного тока;

д) о положении коммутационных аппаратов;

В последнее время в связи с вводом на электростан­циях мощного уникального оборудования с большим числом вспомогательных устройств функции управления, контроля и сигнализации все больше переходят от чело­века к различного рода системам автоматики, в том чис­ле к системам с цифровыми вычислительными машинами и к системам с цифро-аналоговыми комплексами.

На электрических станциях и подстанциях применяют звуковую и световую сигнализацию различного исполнения. Различают следующие типы сигнализации: положения аппаратов, пре­дупреждающая, аварий­ная, фиксирующая, командная.

Сигнализация положения показывает положение выключателей и разъединителей. Сигнализация положения выключателей выполняется с использованием сигнальных ламп Горение красной лампы показывает, что выключатель включен, а горение зеленой лампы — что он отключен.

Сигнализация положения разъединителей выполняется с использованием сигнальных приборов (ПС), Приборы ПС врезаются в мнемоническую схему на панелях щитов управления. Указатель положения (полоска) прибора ПС может занимать два положения: вдоль линии мнемоники, показывая, что разъединитель включен; перпендикулярно линии мнемоники, когда разъединитель отключен

Предупреждающая сигнализация предупреждает персонал о возникновении ненормальных режимов работы элементов электроустановки (перегрузки, недопустимые превышения температуры, нарушение изоляции цепей постоянного тока, перегорание предохранителей оперативных цепей, оши­бочность выполняемых персоналом операций и т. п.). Сигнализация выполняется с центральным (единым для электроустановки) звуковым сигналом и с индивидуальными (по объектам) световыми сигналами в виде световых табло.

Аварийная сигнализация оповещает персонал об отключении выключателей под действием релейной защиты. При этом появляется центральный звуковой сигнал (сирена) и индивидуальные световые сигналы, указывающие, какие именно выключатели (или выключатель) отключились.

Сигнализация фиксирующая, осуществляемая с помощью световых табло, фиксирует, какие типы защит и автоматики сработали в процессе работы электроустановки.

Сигнализация командная обеспечивает передачу стандартных команд дежурному персоналу, находящемуся на различных рабочих местах электроустановки, (например, на щите управления и в машинном зале). Сигнализация осуществляется с помощью световых табло.

. Основные свойства ядерных сил Силы, удерживающие нуклоны в ядре, называются ядерными. Они представляют собой проявление самого интенсивного из всех известных в физике видов взаимодействия - так называемого сильного взаимодействия. Ядерные силы притяжения между нуклонами в сотни раз превосходят электромагнитные силы отталкивания. Перечислим отличительные особенности этих сил.
Реакторы третьего поколения ВВЭР-1500