Типові технологічні схеми АЕС

Технологічна схема АЕС залежить від типу реактора, виду теплоносія і сповільнювача, а також від ряду інших чинників. Схема може бути одноконтурною, двоконтурною і триконтурною. На рисунку 3.1 як приклад наведена принципова технологічна двоконтурна схема АЕС на реакторах серії ВВЕР. З рисунка видно, що ця схема близька до схеми КЕС, проте замість парогенератора на органічному паливі тут використовується ядерна установка. Тепло виділяється в активній зоні реактора, вбирається теплоносієм (водою) 1-го контура і прокачується через реактор циркуляційним насосом до парогенератора (2), де передає своє тепло воді 2-го контура. Вода 2-го контура випаровується в парогенераторі, а утворена пара поступає в турбіну (3). Далі процеси проходять як на КЕС. Перший контур реактора є радіоактивним, повністю ізольований від другого, що зменшує радіоактивні викиди в атмосферу. Циркуляційні насоси прокачують воду через реактор і теплообмінник (живлення циркуляційних насосів походить від турбіни). Вода реакторного контуру перебуває під високим тиском, тому незважаючи на її високу температуру (320 градуси за Цельсієм — на виході, 289 — на вході в реактор) її закипання не відбувається.

Рис. 3.1 – Принципова технологічна двоконтурна схема АЕС:

1 - реактор; 2 - парогенератор; 3 - турбіна, 4 - трансформатор; 5 - генератор, 6 - конденсатор турбіни; 7 - конденсатний насос, 8 - головний циркуляційний насос.

Вода другого контуру знаходиться під робочим тиском в 6, 4МПа, тому в теплообміннику (парогенераторі) вона перетворюється на пару при робочій температурі в 280 °C. У теплообміннику-парогенераторі теплоносій, що циркулює по першому контуру, віддає тепло воді другого контуру. Пара, що генерується в парогенераторі, по головних паропроводах другого контуру надходить в турбіни та віддає частину своєї енергії на обертання турбіни, після чого надходить в конденсатор. Конденсатор, що охолоджується водою циркуляційного контуру (так би мовити, третій контур), забезпечує збір та конденсацію відпрацьованої пари. Конденсат, пройшовши систему підігрівачів, подається знову в теплообмінник і цикл повторюється знову.

Особливістю АЕС є необхідність поховання радіоактивних відходів. Це робиться в спеціальних могильниках, які виключають можливість впливу радіації на людей. (В Україні створено могильник радіоактивних відходів на базі Чорнобильської АЕС). Щоб уникнути можливого впливу радіоактивних викидів АЕС на людей при аваріях, приймаються спеціальні заходи щодо підвищення надійності устаткування (дублювання системи безпеки тощо), а навколо станції створюють санітарно-захисну зону.

Застосування атомної енергії дозволяє розширити енергетичні ресурси, сприяючи цим збереженню ресурсів органічного палива, знизити вартість електричної енергії, що особливо важливо для районів, залежних від джерел палива, знизити забруднення атмосфери, розвантажити транспорт, який виконує перевезення палива, допомогти в постачанні електроенергією і теплом виробництва.

При роботі АЕС, не споживають органічне паливо (вугілля, нафта, газ), в атмосферу не викидаються оксиди сірки, азоту, вуглекислий газ. Це дозволяє знизити парниковий ефект, що веде до глобальної зміни клімату.

У багатьох країнах атомні станції вже виробляють більше половини електроенергії (у Франції - близько 75%, у Бельгії - близько 65%), в Україні – 25%, у Росії тільки 15%.
Уроки аварії на Чорнобильській АЕС (у квітні 1986р.) зажадали істотно (у багато разів) підвищити безпеку АЕС і змусили відмовитися від будівництва АЕС у густонаселених та сейсмічно-активних районах. Тим не менше з урахуванням екологічної ситуації атомну енергетику слід розглядати як перспективну.

Отже АЕС, що є найбільш сучасним видом електростанцій мають ряд істотних переваг перед іншими видами електростанцій: за нормальних умов функціонування вони обсолютно не забруднюють навколишнє середовище, не вимагають прив'язки до джерела сировини і відповідно можуть бути розміщені практично скрізь, нові енергоблоки мають потужність практично рівну потужності середньої ГЕС, проте коефіцієнт використання встановленої потужності на АЕС (80%) значно перевищує цей показник у ГЕС або ТЕС. Про економічність і ефективність атомних електростанцій може говорити той факт, що з 1кг урану можна отримати стільки ж теплоти, скільки при спалюванні приблизно 3000 т кам'яного вугілля.