Оглавление.
1.Введение………………………………………………………………..……… стр.2
2. Основнаячасть.
2.1.Тепловые электростанции………………… стр.3
2.2. Гидравлические электростанции………… стр.6
2.3. Атомные электростанции……………...…стр.10
3.Заключение………………………………………….стр.15
Введение
Электроэнергия – не только одноиз чаще всего обсуждаемых сегодня понятий; помимо своего основного физического(а в более широком смысле – естественнонаучного) содержания, оно имеетмногочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.
Почему же электрификация так важна дляразвития экономики?
Научно-технический прогрессневозможен без развития энергетики, электрификации. Для повышенияпроизводительности труда первостепенное значение имеет механизация иавтоматизация производственных процессов, замена человеческого труда(особенно тяжелого или монотонного) машинным. Но подавляющее большинствотехнических средств механизации и автоматизации (оборудование, приборы, ЭВМ)имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергияполучила для привода в действие электрических моторов. Мощность электрическихмашин (в зависимости от их назначения) различна: от долей ватта(микродвигатели, применяемые во многих отраслях техники и в бытовых изделиях)до огромных величин, превышающих миллион киловатт (генераторы электростанций).
Человечеству электроэнергиянужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с темзапасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны.Конечны также и запасы ядерного топлива — урана и тория, из которого можнополучать в реакторах-размножителях плутоний. Поэтому важно на сегодняшний деньнайти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точкизрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций,эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции,долговечности станций.
Данный реферат является кратким обзором состояниясовременной энергетики. В частности, в работе рассмотрены традиционныеисточники электрической энергии. Цель работы – прежде всего ознакомиться ссовременным положением дел в этой необычайно широкой проблематике,проанализировать наиболее выгодные в нынешнее время способы полученияэлектроэнергии.
Тепловые электростанции.
Тепловая электростанция (ТЭС) — электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразованиятепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭСпоявились в кон. 19 в (в 1882 — в Нью-Йорке, 1883 — в Петербурге, 1884 — вБерлине) и получили преимущественное распространение. В середине 70-х гг. 20в. ТЭС — основной вид электрической станций. Доля вырабатываемой имиэлектроэнергии составляла: в России и США св. 80% (1975), в мире около 76%(1973).
Около 75% всей электроэнергии Казахстана производитсяна тепловых электростанциях. Большинство городов Казахстана снабжаются именноТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ — теплоэлектроцентрали, производящие нетолько электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система являетсядовольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективностьцентрализованного теплоснабжения сильно при передаче также понижается.Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация длябольшинства городов) установка электрического бойлера в дельно стоящем доме становится экономически выгодна.
На тепловых электростанциях преобразуется химическаяэнергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.
Топливом для такой электростанции могут служить уголь,торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяютна конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрическойэнергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрическойтепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значенияполучили название государственных районных электростанций (ГРЭС).
/> Простейшаяпринципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рис. Уголь подаетсяв топливный бункер 1, а из него — в дробильную установку 2, где превращается впыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора (парового котла) 3,имеющего систему трубок, в которых циркулирует химически очищенная вода,называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийсянасыщенный пар доводится до температуры 400—650°С и под давлением 3—24 МПа
поступаетпо паропроводу в паровую турбину 4. Параметры пара зависят от мощностиагрегатов. Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30—40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами иохлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственнойблизости от мест добычи топлива. При этом потребители электроэнергии могутнаходиться на значительном расстоянии от станции.
Способ преобразования тепловой энергии вмеханическуюв паровой турбине.
/>Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационнойтурбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется втурбине для выработки электроэнергии в генераторе 5 и затем поступает вконденсатор 6, а другая, имеющая большую температуру и давление (на рис.штриховая линия), отбирается от промежуточной ступени турбины и используетсядля теплоснабжения. Конденсат насосом 7 через деаэратор 8 и далее питательнымнасосом 9 подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит отпотребности предприятий в тепловой энергии.
Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%.
Такие станции строят обычно вблизи потребителей — промышленныхпредприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе. Рассмотренные тепловые электростанции по видуосновного теплового агрегата — паровой турбины — относятся к паротурбиннымстанциям. Значительно меньшее распространение получили тепловые станции сгазотурбинными (ГТУ), парогазовыми (ПГУ) и дизельными установками.
Наиболее экономичнымиявляются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно ТЭС).Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Длявыработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. Впаровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбинекинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жесткосоединен с валом генератора.
Энергоблокмощностью Современные паровыетурбины для ТЭС — весьма
1млн. 200 тыс. кВт совершенные,быстроходные, высокоэкономичные машины
Костромской ГРЭС. с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бываютмногоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочимилопатками и такое же количество, перед каждым диском, групп сопел, черезкоторые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются.
Из курса физики известно, что КПД тепловых двигателейувеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтомупоступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до550 °С и давление — до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.
По мнению ученых в основе энергетики ближайшегобудущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах.Но структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенновозрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнетсяиспользование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например,в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применятьсяприродный газ, запасы которого в стране очень большие. Кстати, сейчас у нас наКарачаганаке строится газотурбинная электростанция мощностью 240МВт (6 блоковпо 40 МВт каждый). Насколько мне известно, сейчас уже работают в полную силудва блока и подают электроэнергию для нашей Западно-Казахстанской области.
К сожалению, запасы нефти, газа,угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовалисьмиллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире сталивсерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земныхбогатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века.Многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуютподаренные им природой нефтяные запасы. Сейчас многие из этих стран, особенно врайоне Персидского залива, буквально купаются в золоте, не задумываясь, чточерез несколько десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдет тогда –, аэто рано или поздно случится, – когда месторождения нефти и газа будутисчерпаны? Происшедшее повышение цен на нефть, необходимую не толькоэнергетике, но и транспорту, и химии, заставило задуматься о других видахтоплива, пригодных для замены нефти и газа. Особенно призадумались тогда тестраны, где нет собственных запасов нефти и газа и которым приходится ихпокупать.
Гидравлическая электростанция.
Гидравлическая электростанция(ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потокаводы преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательнойцепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потокаводы и создание напора, и энергетического. оборудования, преобразующегоэнергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения которая, всвою очередь, преобразуется в электрическую энергию.
Напор ГЭС создаетсяконцентрацией падения реки на используемом участке плотиной(рис1), либо дерива/>цией, либоплотиной и деривацией совместно (рис. 3). Основное энергетическое оборудованиеГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты,вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления иконтроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера илиавтооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанцияразмещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытыхплощадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытойплощадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькимиагрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частейздания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборкии ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций пообслуживанию ГЭС.
/>По установленноймощности (в.Мвт) различают ГЭС мощные (св. 250), средние (до 25) и малые (до5). Мощность ГЭС зависит от напора На (разности уровней верхнего и нижнегобьефа), расхода воды, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. Поряду причин (вследствие, например сезонных изменений уровня воды в водоёмах,непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов илигидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, акроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный,недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.
По максимально используемомунапору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м иболее, а с помощью деривации — до 1500 м. Классификация по напоруприблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования:на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины сметаллическими спиральными камерами; на средненапорных — поворотнолопастные ирадиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральнымикамерами, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонныхспиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытыхкамерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный,условный характер.
/>По схемеиспользования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяютна русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией,смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. В русловых и приплотинных ГЭСнапор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровеньводы в верхнем бьефе. При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. Вслучае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопленияуменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадьзатопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинныс ГЭС строят ина равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.
В состав сооружений русловойГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения (рис. 4).Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленноймощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами служит продолжениемплотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны кзданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой — нижний бьеф. Подводящиеспиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются подуровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены подуровнем нижнего бьефа.
В соответствии с назначениемгидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник,рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения.В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, являетсяздание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходитвходное сечение с мусорозадер-живающими решётками, спиральную ка-
меру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по спец.водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковыхрасходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м к простейшимрусловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности.На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, ккоторой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такаякомпоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках.Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС— наиболее крупная среди станций русловоготипа.
При более высоких напорахоказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатичное давлениеводы. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт навсём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за плотиной,примыкает к нижнему бьефу (рис. 5). В состав гидравлической трассы междуверхним и нижним бьефом ГЭС такого типа входят глубинный водоприёмник смусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральная камера,гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнит, сооружений в состав узламогут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросыПримером подобного типа станций на многоводной реке служит Братская ГЭС на рекеАнгара.
К началу Великой Отечеств, войны1941—45 в СССР было введено в эксплуатацию 37 ГЭС общей мощностью более 1500Мвт. Во время войны было приостановлено начатое строительство ряда ГЭС общеймощностью около 1000 Мвт (1 млн. квт). В 60-х гг. наметилась тенденция к снижениюдоли ГЭС в общем мировом производстве электроэнергии и всё большемуиспользованию ГЭС для покрытия пиковых нагрузок. К 1970 всеми ГЭС мирапроизводилось около 1000 млрд. квт-ч электроэнергии в год, причём начиная с1960 доля ГЭС в мировом производстве снижалась в среднем за год примерно на0,7%. Особенно быстро снижается доля ГЭС в общем производстве электроэнергии вранее традиционно считавшихся «гидроэнергетическими» странах (Швейцария, Австрия,Финляндия, Япония, Канада, отчасти Франция), т. к. их экономическийгидроэнергетический потенциал практически исчерпан.
Несмотря на снижение доли ГЭС вобщей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭСнепрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций. В1969 в мире насчитывалось свыше 50 действующих и строящихся ГЭС единичноймощностью 1000 Мвт и выше, причём 16 из них — на территории бывшего СоветскогоСоюза.
Важнейшая особенностьгидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами— их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭСопределяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтомусооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 квтустановленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось ипридаётся большое значение, особенно когда это связано с размещениемэлектроёмких производств.
Атомные электростанции.
атомнаяэлектростанция (АЭС)- электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую.Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяетсяв реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлыхэлементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС),преобразуется в электроэнергию, В отличие от ТЭС, работающих на органическомтопливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu) При делении 1 г изотопов уранаили плутония высвобождается 22 500 квт • ч, что эквивалентно энергии,содержащейся в 2800 кг условного топлива. Установлено, что мировыеэнергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существеннопревышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь,природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворениябыстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всёувеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целеймировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентомтепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторожденийорганического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдаетсятенденция к относительному, увеличению его стоимости. Это создаёт наиболеетяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органическогопроисхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики,края уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленныхстран мира.
Первая в мире АЭСопытно-промышленного назначения (рис. 1) мощностью 5 Мвт была пущена в СССР 27июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась ввоенных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления вэнергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-техническойконференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева).
/>В 1958 былавведена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 Мвт (полнаяпроектная мощность 600 Мвт). В том же году развернулось строительствоБелоярской АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди (блок мощностью 100 Мвт)выдал ток в Свердловскую энергосистему, 2-й блок мощностью 200 Мвт сдан вэксплуатацию в октябре 1967. Отличительная особенность Белоярской АЭС —перегрев пара (до получения нужных параметров) непосредственно в ядерномреакторе, что позволило применить на ней обычные современные турбины почти безвсяких переделок.
Принципиальная схема АЭС сядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рис. 2. Тепло,выделяется в активной зоне реактора, теплоносителем вбирается водой(теплоносителем) 1-г контура, которая прокачивается через реакторциркуляционным насосом г Нагретая вода из реактора поступав в теплообменник(парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе воде 2-го контура.Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образуется пар поступает в турбину4.
Наиболее часто на АЭС применяют4 типа реакторов на тепловых нейтронах 1) водо-водяные с обычной водой вкачестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водянымтеплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителеми тяжёлой водой в качестве замедлителя 4) графито-газовые с газовым теплоносителеми графитовым замедлителем.
Выбор преимущественноприменяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опытом в реактороносителе а также наличием необходимого промышленногооборудования, сырьевых запасов и т. л. В России строят главным образомграфито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС США наибольшее распространениеполучили водо-водяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии.В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.
/>В зависимости отвида и агрегатного состояния теплоносителя создается тот или инойтермодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной границытермодинамического цикла определяется максимально допустимой темп-рой оболочектепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное горючее, допустимойтемп-рой собственно ядерного горючего, а также свойствами теплоносителя,принятого для данного типа реактора. На АЭС. тепловой реактор которой охлаждаетсяводой, обычно пользуются низкотемпературными паровыми циклами. Реакторы сгазовым теплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклыводяного пара с повышенными начальными давлением и темп-рой. Тепловая схемаАЭС в этих двух случаях выполняется 2-контурной: в 1-м контуре циркулируеттеплоноситель, 2-й контур — пароводяной. При реакторах с кипящим водяным иливысокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводянаясмесь сепарируется, и насыщенный пар направляется или непосредственно втурбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева.
(рис. 3). В высокотемпературныхграфито-газовых реакторах возможно применение обычного газотурбинного цикла.Реактор в этом случае выполняет роль камеры сгорания.
При работе реактора концентрацияделящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается, и топливо выгорает.Поэтому со временем их заменяют свежими. Ядерное горючее перезагружают спомощью механизмов и приспособлений с дистанционным управлением. Отработавшеетопливо переносят в бассейн выдержки, а затем направляют на переработку.
К реактору и обслуживающим егосистемам относятся: собственно реактор с биологической защитой, теплообменники,насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя;трубопроводы и арматура циркуляции контура; устройства для перезагрузкиядерного горючего; системы спец. вентиляции, аварийного расхолаживания и др.
В зависимости от конструктивногоисполнения реакторы имеют отличит, особенности: в корпусных реакторах топливои замедлитель расположены внутри корпуса, несущего полное давление теплоносителя;в канальных реакторах топливо, охлаждаемые теплоносителем, устанавливаются вспец. трубах-каналах, пронизывающих замедлитель, заключённый в тонкостенныйкожух. Такие реакторы применяются в России (Сибирская, Белоярская АЭС и др.),
Для предохранения персонала АЭСот радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основнымматериалом для которой служат бетон, вода, серпантиновый песок. Оборудованиереакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматриваетсясистема контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимают меры, чтобыпоявление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивнымвыбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности. Оборудованиереакторного контура обычно устанавливают в герметичных боксах, которыеотделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реакторане обслуживаются, Радиоактивный воздух и небольшое количество паровтеплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют изнеобслуживаемых помещений АЭС спец. системой вентиляции, в которой дляисключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры игазгольдеры выдержки. За выполнением правил радиационной безопасностиперсоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.
При авариях в системе охлажденияреактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛовпредусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции;аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.
Наличие биологической защиты,систем спец. вентиляции и аварийного расхолаживания и службы дозиметрическогоконтроля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредныхвоздействий радиоактивного облучения.
Оборудование машинного зала АЭСаналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличит, особенность большинства АЭС — использование пара сравнительно низких параметров, насыщенного илислабо перегретого.
При этом для исключения эрозионного повреждения лопатокпоследних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в пару, в турбинеустанавливают сепарирующие устройства. Иногда необходимо применение выносныхсепараторов и промежуточных перегревателей пара. В связи с тем чтотеплоноситель и содержащиеся в нём примеси при прохождении через активнуюзону реактора активируются, конструктивное решение оборудования машинного залаи системы охлаждения конденсатора турбины одноконтурных АЭС должно полностьюисключать возможность утечки теплоносителя. На двухконтурных АЭС с высокимипараметрами пара подобные требования к оборудованию машинного зала непредъявляются.
В число специфичных требований ккомпоновке оборудования АЭС входят: минимально возможная протяжённостькоммуникаций, связанных с радиоактивными средами, повышенная жёсткостьфундаментов и несущих конструкций реактора, надёжная организация вентиляциипомещений. показан разрез главного корпуса Белоярской АЭС с канальнымграфито-водным реактором. В реакторном зале размещены: реактор с биологическойзащитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонована по блочномупринципу реактор—турбина. В машинном зале расположены турбогенераторы иобслуживающие их системы. Между машинным II реакторным залами размещенывспомогательные оборудование и системы управления станцией.
Экономичность АЭС определяетсяеё основным техническим показателями: единичная мощность реактора, энергонапряжённость активной зоны, глубина выгорания ядерного горючего,коэффецента использования установленной мощности АЭС за год. С ростоммощности АЭС удельные капиталовложения в псе (стоимость установленного кет)снижаются более резко, чем это имеет место для ТЭС. В этом главная причинастремления к сооружению крупных АЭС с большой единичной мощностью блоков. Дляэкономики АЭС характерно, что доля топливной составляющей в себестоимостивырабатываемой электроэнергии 30 — 40% (на ТЭС 60—70%). Поэтому крупные АЭСнаиболее распространены в промышленно развитых районах с ограниченными запасами обычного топлива, а АЭС небольшой мощности — в труднодоступных илиотдалённых районах, напр. АЭС в пос. Билибино (Якутия) с электрической мощностью типового блока 12 Мвт. Часть тепловой мощности реактора этой АЭС (29Мвт) расходуется на теплоснабжение. Наряду с выработкой электроэнергии АЭСиспользуются также для опреснения морской воды. Так, Шевченковская АЭС у насв Казахстане электрической мощностью 150 Мвт рассчитана на опреснение (методомдистилляции) за сутки до 150 000 т воды из Каспийского м.
В большинстве промышленноразвитых стран (Россия, США, Англия, Франция, Канада, ФРГ, Япония, ГДР и др.) мощность действующих и строящихся АЭС к 1980 доведена до десятков ГВт. Поданным Международного атомного агентства ООН, опубликованным в 1967,установленная мощность всех АЭС в мире к 1980 достигла 300 ГВт.
На 3-й Международнойнаучно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (1964,Женева) было отмечено, что широкое освоение ядерной энергии стало ключевойпроблемой для большинства стран. Состоявшаяся в Москве в августе 1968 7-яМировая энергетическим конференция (МИРЭК-УП) подтвердила актуальность проблемвыбора направления развития ядерной энергетики на следующем этапе (условно1980—2000), когда АЭС станет одним из оси. производителей электроэнергии.
За годы, прошедшие со времени пуска в эксплуатацию первойАЭС, было создано несколько конструкций ядерных реакторов, на основе которыхначалось широкое развитие атомной энергетики в нашей стране.
Персонал 9 российских АЭС составляет 40.6 тыс. человекили 4% от общего числа населения занятого в энергетике. 11.8% или 119.6 млрд.КВт.час. всей электроэнергии, произведенной в России выработано на АЭС. Толькона АЭС рост производства электроэнергии сохранился: в 2000 году произве 118% отобъема 1999 года.
АЭС, являющиеся наиболее современным видомэлектростанций имеют ряд существенных преимуществ перед другими видамиэлектростанций: при нормальных условиях функционирования они обсолютно незагрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья исоответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеютмощность практичеки равную мощности средней ГЭС, однако коэффициэнтиспользования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этотпоказатель у ГЭС или ТЭС. Об экономичности и эффективности атомныхэлектростанций может говорить тот факт, что из 1 кг урана можно получитьстолько же теплоты, сколько при сжигании примерно 3000 т каменного угля.
Значительных недостатков АЭС при нормальных условияхфункционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭСпри возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. — здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасностьрадиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора.
Заключение.
Учитывая результатысуществующих прогнозов по истощению к середине – концу следующего столетиязапасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а такжесокращение потребления угля (которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет)из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива,которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит неменее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки итехники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое времяпреобладать над остальными источниками электроэнергии. Уже началось дорожание нефти, поэтому тепловые электростанции на этом топливе будут вытесненыстанциями на угле.
Некоторые ученые и экологи вконце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европыатомных электростанции. Но исходя из современных анализов сырьевого рынка ипотребностей общества в электрической оэнергии, эти утверждения выглядятнеуместными.
Литература.
1. БаланчевадзеВ. И., Барановский А. И. и др.; Под ред. А. Ф. Дьякова. Энергетика сегодня изавтра. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 344 с.
2. Болеечем достаточно. Оптимистический взгляд на будущее энергетики мира/ Под ред. Р.Кларка: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 215 с.
3. Источникиэнергии. Факты, проблемы, решения. – М.: Наука и техника, 1997. – 110 с.
4. КириллинВ. А. Энергетика. Главные проблемы: В вопросах и ответах. – М.: Знание, 1997. –128 с.
5. Мироваяэнергетика: прогноз развития до 2020 г./ Пер. с англ. под ред. Ю. Н.Старшикова. – М.: Энергия, 1990. – 256 с.
6. Нетрадиционныеисточники энергии. – М.: Знание, 1982. – 120 с.
7. ПодгорныйА. Н. Водородная энергетика. – М.: Наука, 1988.– 96 с.
8. Энергетическиересурсы мира/ Под ред. П.С.Непорожнего, В.И. Попкова. – М.: Энергоатомиздат,1995. – 232 с.
9. ЮдасинЛ. С… Энергетика: проблемы и надежды. – М.: Просвещение, 1990. – 207с.