Ядерные реакторы

Традициями эпохи Возрождения
Карта Западной Европы
Лоренцо Бернини
Микеланджело да Караваджо
Призвание апостола Матфея
Обращение Савла
Положение во гроб
Успении Богоматери
Эль Греко

Погребение графа Оргаса

Портрет аристократа
Апостолы Пётр и Павел
Сошествии Святого Духа
Вид Толедо
Диего Веласкес
Менины
Пряхи
Венера перед зеркалом
Сдача Бреды
Аристократические портреты
«Завтрак» и серия «Шуты и карлики
Хусепе Рибера

Исаак, благословляющий Иакова

Хромоножка
Святая Инесса
Нищие философы
Мученичество Святого Варфоломея
Питер Пауэл Рубенс

Жимолостная беседка

Кермесса
Серии картин «Жизнь Марии Медичи»
Портрет камеристки инфанты Изабеллы
Елена Фоурмен и «Шубка»
Возчики камней
Автопортрет
Портрет Изабеллы Брандт
Большое количество заказов
Охота на гиппопотамов и крокодилов
«Похищение дочерей Левкиппа» и «Битва греков с амазонками»
Водружение креста
Рембрандт Ван Рейн

«Анатомия доктора Тулпа»

«Возвращение блудного сына»
«Еврейская невеста»
«Автопортрет»
«Старик в красном» и «Портрет Титуса»
«Портрет Хендрикьё Стоффелс»
«Заговор Юлия Цивилиса»
«Три дерева»
«Выступление стрелковой роты капитана Франса Баннинга Кока»
«Даная»
«Автопортрет с Саскией на коленях»
«Портрет Яна Сикса»
Никола Пуссен и живопись
Классицизма

«Царство Флоры»

«Пейзаж с Полифемом»
«Аркадские пастухи»
«Танкред и Эрминия»
Искусство Европы XVIII века
Художественная жизнь Европы
Архитектура XVIII столетия
Рококо
Малый Трианон
Церквь Святой Женевьевы
Эпоха неоклассицизма
Клод Никола Леду
Жан Батист Пигаль
Галантные празднества
Парижский Лувр
Фарфоровые изделия
Филиппе Ювара
Методы математической
статистики
Искусство России XVIII века
Архитектурные проекты
Москвы 20 годов
Архитектурная история Москвы
Советы для радиолюбителя
Авангардное искусство
Ядерные испытания на
архипелаге Новая Земля
Безопасность в
компьютерных сетях
Аппаратное обеспечение
компьютера
Установка системы
Microsoft Windows 2003
Вычисление производной
и пределов
Вычисление площадей в
декартовых координатах
Вычисление площадей фигур
при параметрическом задании
границы
Вычисление объема тела,
вычисление длин дуг
Векторная и линейная алгебра
Монтаж радиоэлементов
и микросхем

Атомные станции

  • Для практического использования энергии, освобождающейся при осуществлении цепной ядерной реакции деления, необходимо преобразование кинетической энергии осколков ядер урана в другие виды энергии. Наиболее удобной для осуществления дальнейших преобразований является электрическая энергия. Для ее получения с помощью реактора служат атомные электростанции (АЭС).
  • АЭС России В настоящее время «большая» энергетика России базируется на атомных электростанциях (АЭС), использующих канальные (типа РБМК) или корпусные (типа ВВЭР) реакторы. Основным компонентом АЭС является реакторная установка.
  • Основная часть АЭС России снабжена реакторами на тепловых нейтронах
  • Все атомные электростанциями России входят в единую энергокомпанию при концерне «Росэнергоатом».

Приведём основные характеристики российских АЭС.

  • Балаковская АЭС — Молодая российская атомная электростанция с 4-мя энергоблоками ВВЭР- 1000 третьего поколения.
  • Билибинская атомная теплоэлектроцентраль - первенец атомной энергетики в Заполярье, уникальное сооружение в центре Чукотки, обеспечивающее жизнедеятельность горнорудных и золотодобывающих предприятий этого края
  • Кольская атомная электростанция - первая АЭС России, построенная за Полярным кругом. Место расположения: Мурманская область, вблизи г. Полярные Зори, на берегу озера Имандра - одного из крупнейших озер Кольского полуострова, на расстоянии 220 км от г. Мурманска
  • Ленинградская атомная электростанция - первая в стране станция с реакторами РБМК-1000. В настоящее время ЛАЭС - крупнейший производитель электроэнергии в Северо-Западном регионе России.

Атомная энергетика в странах мира В 1994 в 29 странах работало 436 ядерных энергоблоков суммарной мощностью около 350 тыс. МВт. Строится 55 блоков (38 АЭС) общей мощностью около 50 тыс. МВт.

  • АЭС уже работают и строятся в таких странах, как Тайвань (35% всей электроэнергии), Аргентина (11%), Бразилия, Индия, Иран, Китай, Куба, Мексика, Пакистан, ЮАР. Ожидаемое к середине XXI века удвоение населения Земли, в основном за счёт развивающихся стран, и приобщение их к индустриальному развитию может привести (даже если исходить из очень низких темпов роста) к удвоению мировых потребностей в первичной и к утроению (до 6000 ГВт) в электрической энергии Энергетическая безопасность останется одним из ключевых факторов, определяющих политику многих стран, особенно, стран, имеющих очень скромные запасы ископаемых видов топлива.
  • Прогнозируемые перспективы развития ядерной энергетики мире Практические советы Как уже отмечалось, решающую роль в развитии процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15 °С до 20 °С может вдвое увеличить производство энергоносителя. Поэтому часть генераторов имеет специальную систему подогрева сырья, однако большинство установок не оборудовано ею, они используют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надежной теплоизоляции. Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистке и наполнении бункера ферментатора.
  • Великобритания - реактор Магнокс Первыми двумя реакторами в ядерном центре в г. Селлафильде (Великобритания) были реакторы «Виндскейл Пейл», представляющие собой реактор с графитовым замедлителем и воздушным теплоносителем.
  • Франция - реактор Суперфеникс Исследовательский реактор на быстрых нейтронах «Феникс» тепловой мощностью 563 МВт был впервые введен в эксплуатацию в 1973 г. Сверхмощный реактор "Супер-Феникс" в Крей- Мальвиле, работающий на плутонии, в настоящее время остановлен.

Малые АЭС Основное направление развитие современной атомной энергетики - разработка и внедрение ядерных реакторов большой мощности (1300 МВт и более электрической мощности). Этого требуют законы термодинамики и экономика. Между тем в последнее время значительное внимание уделяется анализу перспектив развития сети малых АЭС, базирующейся на модульных ядерных реакторах сравнительно небольшой мощности.

Северный морской путь получил своё наибольшее развитие с появлением атомоходов. В этом смысле создаваемая в настоящее время в Северодвинске плавучая АЭС является важнейшим пробным этапом создания ожерелья малых атомных станций на протяжении всего Пути.

Будущая российская программа «Модульная ядерная энергетика» должна изначально строиться системно

«Елена» - ядерная термоэлектрическая установка "Елена" тепловой мощностью 4 МВт с водо- водяным реактором с естественной циркуляцией теплоносителя и прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую.

Серийными реакторами КЛТ-40 оснащены многие атомные ледоколы (например, «Ленин» и «Арктика»). В надежности этих реакторов сомневаться не приходится.

Заглубленное размещение реакторного отделения и наземное размещение машинного зала

Подземные АЭС на базе судовых реакторов перспективны для обеспечения электроэнергией и теплом средних и больших городов.

Однако, простое, механическое перенесение существующих АЭС под землю не даст большого эффекта. Во-первых, очень дорого, а, во-вторых, при аварии загрязнение подземного пространства может оказаться еще опаснее

Подземное расположение ядерных реакторов позволяет эффективно решить проблему их " физической" безопасности.

Наплавная АЭС позволяет резко снизить затраты на транспортно-строительные операции при возведении АЭС в регионах, примыкающих к морским побережьям или к судоходным рекам. Маломощные (порядка 60-80 МВт), но зато мобильные и сравнительно недорогие плавучие станции способны снабжать отдаленные населенные пункты не только электроэнергией, но и теплом

Строительство первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) начато на «Севмашпредприятии» в Северодвинске (Россия) в 2002 году. Сооружение состоит из плавучего энергоблока (ПЭБ), гидротехнических сооружений и береговой инфраструктуры. ПЭБ включает два реакторных блока — носовой и кормовой.

В ближайшие десять лет для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока потребуется два десятка атомных электростанций

Переход на уран низкого обогащения обеспечивается за счет повышения ураноемкости дисперсионного сердечника, например, за счет повышения объемной доли диоксида урана.

Примером блочно-транспортабельной атомной теплоэлектростанции является АТЭЦ «Ангстрем» с двухконтурной реакторной установкой на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут.

Водяной кипящий реактор «ВКТ-12» АЭС малой мощности с водяным кипящим корпусным реактором способна работать в удаленном районе в режимах регулирования частоты энергосистемы.

Передвижные АЭС Кроме создания мощных и сверхмощных АЭС в настоящее время большое внимание уделяется разработке небольших АЭС, способных перемещаться из одного местоположения в другое.

Атомные станции теплоснабжения Развитие атомного теплоснабжения закономерно для нашей северной страны, имеющей традиции централизованного теплоснабжения. В связи с этим была разработана атомная станция теплоснабжения (АСТ) с реакторными установками АСТ-500.

Отличительная особенность данной станции - простота конструкции и высокая безопасность. В АСТ-500 реализован и значительно развит принцип многобарьерности - последовательный ряд независимых барьеров - преград на пути распространения радиоактивности (6 барьеров).

Ядерные комплексы В настоящее время в ядерную энергетику проникают идеи гибкой (перестраиваемой) химической технологии. Действительно, по ряду причин мощности АЭС целесообразно держать под постоянной нагрузкой. Это связано со значительно более высокой долей капитальных вложений в структуре стоимости энергии, производимой АЭС по сравнению с ее долей в стоимости энергии тепловых станций и вытекающими отсюда экономическими потерями при неполном использовании мощностей АЭС.

В настоящее время в мире большая часть производимого в промышленном масштабе водорода получается не электролизом воды, а в процессе паровой конверсии метана (ПКМ).

Термохимический процесс получения водорода из воды использует цикл реакций с химически активными соединениями, например, соединениями брома или йода, и проводится при высокой температуре.

В последние годы начали развиваться идеи биоэнергетики. Коротко остановимся на проекте «Ядерная лагуна». Как известно, одной из глобальных проблем человечества является поиск нового высокоурожайного источника ценного растительного сырья с выходом продукции около 10 миллиардов тонн в год (по сухому веществу).

Ядерные двигатели для транспорта

  • Атомный флот Практически сразу после создания, энергетические ядерные реакторы были модернизированы с целью создания двигателей для атомного флота.
  • Строительство первой советской атомной подводной лодки К-3 («Ленинский Комсомол») пр. 627А (класса «Ноябрь» началось 24.09.1955 в г. Молотовске (сегодня г. Северодвинск)
  • Строительство первой серии АПЛ третьего поколения пр.941 (класса "Тайфун") началось в 1977.
  • Несерийные подводные лодки За всю историю строительства АПЛ было создано 5 экспериментальных кораблей.
  • Атомная установка четвертого поколения представляет собой моноблок (или интегральную схему компоновки). Очевидным преимуществом такой компоновки является локализация теплоносителя первого контура в одном объеме и отсутствие патрубков и трубопроводов большого диаметра.
  • Одним из главных недостатков АПЛ с жидким металлическим теплоносителем явилось использование сплава «свинец-висмут» в первом контуре реакторной установки.
  • Атомные надводные военные корабли За период с 1974 по 1995 годы на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге было построено 4 атомных крейсера («Адмирал Нахимов», «Адмирал Лазарев», «Адмирал Ушаков», «Петр Великий» и один атомный корабль связи «Урал».
  • Атомная установка для надводных кораблей КН-3 (активная зона типа ВМ-16) создавалась на опыте строительства и эксплуатации ЯЭУ ледоколов
  • Обогащение топлива водо-водяных реакторов по урану-235 составляет 21% для лодок первого и второго поколений и 43-45% для АПЛ третьего поколения
  • Атомные ледоколы были созданы для облегчения перевозки грузов вдоль северного побережья Сибири, в водах, закрытых льдами, мешающими плаванию почти весь год
  • Все атомные ледоколы типа «Арктика» построены на Адмиралтейской верфи (С.­Петербург), «Вайгач» и «Таймыр» - на верфи Финляндии, а «Севморпуть» - в Керчи.
  • Реактор контейнеровоза «Севморпуть» передает винтам мощность в 44000 л.с. Реактор подобен реакторам «Таймыра» и «Вайгача» и вмещает максимум 274 ТВС. Система охлаждения реактора несколько отличается системы других атомоходов.
  • Каждая энергетическая установка состоит из отдельных блоков, в каждом блоке находятся: реактор водо-водяного типа, четыре циркуляционных насоса и четыре парогенератора, компенсатор объема, ионообменный фильтр с холодильником и другое оборудование.

Авиация В России и США предпринимались неоднократные попытки создания самолетов с двигателями на базе ядерных энергетических установок. Это сулило беспредельную дальность полёта.

  • Однако в чистом виде этого сделать не удалось. Фирма «Пратт-Уитни» работала над ядерной силовой установкой закрытого цикла. Существенным достоинством этой схемы являлось отсутствие выбросов радиоактивных продуктов из двигателей
  • В СССР идея создания ядерного двигателя для самолётов впервые обсуждалась 24.03.1947 на Научно-техническом совете
  • Экипаж предполагалось разместить в глухой капсуле с мощной многослойной защитой из специальных материалов. Радиоактивность атмосферного воздуха исключала возможность использования его для наддува кабины и дыхания
  • М.Мясищев начал разработку проекта летающей лаборатории на основе М-50, на которой один атомный двигатель размещался в носовой части фюзеляжа
  • В 1958 на одном из аэродромов под Семипалатинском (база Половинка) был построен наземный испытательный стенд на основе средней части фюзеляжа Ту-95.
  • Испытания Ту-95ЛАЛ показали достаточно высокую эффективность примененной системы радиационной защиты, но при этом выявили ее громоздкость, слишком большой вес и необходимость дальнейшего совершенствования.
  • Программа предполагала, что в 1970-х гг. начнется проработка серии атомных сверхзвуковых тяжелых самолетов под единым обозначением «120» (Ту-120)
  • За кабиной пилотов расположили отсек операторов противолодочного оружия, бытовые помещения, спасательный катер на случай посадки на воду, биозащиту и сам реактор.

Космические двигатели Ученые и инженеры, работающие в области космонавтики, всегда стремились создавать наиболее эффективные ракетные двигатели

  • В январе 1973 изменение приоритетов в стратегии развития американской науки и техники заставило НАСА отказаться от своих планов осуществления пилотируемых межпланетных полетов и создания для этих целей ЯРД
  • В СССР решение о создании ядерных стратегических ракет и ракет космического назначения было принято в 1957. Реальные эксперименты в этом направлении были начаты, после пуска на Семипалатинском полигоне импульсного реактора ДОУ-3
  • Ядерный ракетный двигатель - ракетный двигатель, рабочим телом в котором служит либо какое-либо вещество (водород), нагреваемое за счет энергии, выделяющейся при ядерной реакции или радиоактивном распаде, либо непосредственно продукты этих реакций. Различают радиоизотопные, термоядерные и собственно ядерные ракетные двигатели (используется энергия деления ядер).
  • Ядерный взрывной двигатель Использование энергии атомного взрыва. В 1960-х годах НАСА и Комиссия по атомной энергии США исследовали довольно экзотический метод получения тяги в рамках проекта «Орион». В этом методе разгон ракеты до большой скорости, необходимой для полета к другим планетам, осуществлялся путем последовательных взрывов небольших атомных зарядов, выбрасываемых за ракетой.
  • Один из возможных вариантов двигателей для отрыва от Земли - это устройства, в которых урановый ядерный реактор будет разогревать водород до 2500 C, затем этот водород будет смешиваться с атмосферным воздухом и сгорать при температуре 4000 C
  • В 50-е ядерные двигатели с газовой активной зоной привлекли внимание специалистов благодаря своим высоким характеристикам: в то время удельная тяга оценивалась величиной 6000 с при тяге, достигающей 130 кг. В 60-х рассматривалась замкнутая и открытая схемы ядерных двигателей с газовой активной зоной.
  • Основная проблема при разработке газофазного реактора - снижение потерь делящегося вещества, которые не должны превышать долей процента от расхода рабочего тела
  • Преимуществом использования в замкнутых схемах ГФЯР, в котором вместо твердых твэлов используются газообразные, является принципиальная возможность обеспечения весьма длительного функционирования за счет соответствующей подпитки горючим взамен выводимых из контура во внешнюю среду продуктов ядерных реакций
  • Двухслойная прозрачная стенка поглощает менее 1% энергии излучения, испускаемой ядерным горючим, которая затем уносится охладителем ампулы (например, гелием).
  • Безопасность. С самого начала создания ЯРД особое внимание уделяли предотвращению нежелательных воздействий реактора на биосферу Земли при аварийном прекращении полета.
  • Благодаря трансформируемой конструкции установка может работать в двух режимах: - двигательном (газофазном) тягой 17 т при удельном импульсе 2000 с - на разгонных и тормозных участках траектории; - энергетическом (твердофазном) с электрической мощностью 200 кВт для обеспечения внутренних нужд космического аппарата без расходования рабочего тела - на маршевом участке траектории

Предотвращение загрязнения окружающей среды выбрасами АЭС Как и любая энергетическая система, АЭС выделят в окружающую среду вредные вещества, в том числе - радиоактивные. Сбросы бывают двух типов - жидкие и газообразные.

  • Проблема снижения выбрасов АЭС Масштабы строительства, прогнозы развития атомных электростанций (АЭС), теплоэлектроцентралей (АТЭЦ) и станций теплоснабжения (АСТ) во многих странах свидетельствуют о возрастающей, а для некоторых стран решающей роли ядерной энергетики в электроснабжении и выработке тепла среднего и низкого потенциала для промышленного и коммунально-бытового теплоснабжения.
  • Выделяют два принципиально различных направления в работах по снижению загрязнения окружающей среды: активный и пассивный. Применительно к атомной энергетике активный способ заключается в предупреждении выбросов радиоактивных продуктов в окружающую среду в результате совершенствования технологических схем и оборудования; в создании замкнутого технологического процесса, исключающего выброс этих продуктов в окружающую среду; в отработке и совершенствовании топливных элементов; в создании высокоэффективных систем очистки.
  • Выбрасы радиоактивных веществ в атмосферу Любая работающая АЭС оказывает мощное влияние на окружающую среду по трем направлениям: газообразные (в том числе радиоактивные) выбросы в атмосферу, выбросы большого количества тепла и неизбежное распространение вокруг АЭС какого-то количества жидких радиоактивных отходов.
  • Источники газообразных радионуклидов Хотя принцип работы всех реакторов, где используется реакция деления, одинаков, их технологические схемы и оборудование в зависимости от типа реактора и применяемого теплоносителя различны. Поэтому, несмотря на практически одинаковые источники радиоактивных отходов на атомных станциях, возможные пути проникновения радиоактивных веществ в окружающую среду различаются.
  • При работе АЭС образуются три вида радиоактивных отходов: твердые, жидкие или газообразные. Газообразные отходы после очистки и фильтрации рассеивают в атмосфере через вентиляционные трубы с соблюдением нормативов по выбросу радиоактивных веществ. Жидкие отходы очищают, фильтруют, разбавляют или концентрируют и хранят в емкостях в жидком виде или предварительно отверждают. Это повышает безопасность и надежность хранения.
Архитектура и скульптура Европы Декоративно-прикладное искусство Искусство России XVIII века