Атомные электростанции основные типы ядерных реакторов. Атомные электрические станции (АЭС)

В какой стране появилась первая в мире АЭС? Кто и как создавал первопроходца в области атомной энергетики? Сколько АЭС в мире? Какая ядерная станция считается самой большой и мощной? Хотите узнать? Мы обо всем расскажем!

Предпосылки к созданию первой в мире АЭС

Изучение реакции атомов велось с начала 20го века во всех развитых странах мира. О том, что людям удалось подчинить себе энергию атома, первыми заявили в США, когда 6 августа 1945 года провели испытания, сбросив атомную бомбу, на японские города Хиросима и Нагасаки. Параллельно велось изучение применения атома в мирных целях. Разработки такого рода были и в СССР.

Именно в СССР появилась первая в мире АЭС. Ядерный потенциал был использован не в военных, а в мирных целях.

Еще в 40е Курчатов говорил о необходимости мирного изучения атома в целях извлечения его энергии на благо людей. Но попытки создания атомной энергетики прерывал Лаврентий Берия, в те годы именно он курировал проекты изучения атома. Берия считал, что атомная энергия может быть сильнейшим оружием в мире, способным сделать СССР непобедимой державой. Ну, собственно по поводу сильнейшего оружия он не ошибался…

После взрывов в Херосиме и Нагасаке в СССР началось усиленное изучение ядерной энергетики. Ядерное оружие в тот момент было гарантом безопасности страны. После испытаний советского ядерного оружия на Семипалатинском полигоне, в СССР началось активное развитие ядерной энергетики. Ядерное оружие уже было создано и испытано, можно было сосредоточиться на использовании атома в мирных целях.

Как создавалась первая в мире АЭС?

Для атомного проекта СССР в 1945 — 1946 годах были созданы 4 лаборатории ядерной энергетики. Первая и четвертая в Сухуми, вторая – в Снежинске и третья вблизи станции Обнинская в Калужской области, называлась она лаборатория В. Сегодня это физико-энергетический институт им. Лейпуцкого.

Первая в мире АЭС называлась Обнинской.

Она создавалась с участием немецких физиков, которых после окончания войны добровольно — принудительно выписывали из Германии для работы в атомных лабораториях Союза, точно так же с немецкими учеными поступали и в США. Одним из прибывших был физик-ядерщик Хайнс Позе, который какое-то время возглавлял Обнинскую лабораторию В. Так что своим открытием первая атомная станция обязана не только советским, но и немецким ученым.

Разрабатывалась первая в мире АЭС в Курчатовской лаборатории №2 и в «НИИхиммаше» под руководством Николая Доллежаля. Доллежаль был назначен главным конструктором ядерного реактора будущей АЭС. Создавали первую АЭС мира в Обнинской лаборатории В, все работы курировал сам Игорь Васильевич Курчатов, которого считали «отцом атомной бомбы», а теперь хотели сделать и отцом ядерной энергетики.

В начале 1951 года проект АЭС находился только на стадии разработки, но здание под атомную станцию уже начали строить. Тяжелые конструкции из железа и бетона, которые невозможно переделать или расширить, уже существовали, а ядерный реактор все еще не был до конца спроектирован. Позже у строителей появится еще одна головная боль – вставить ядерную установку в уже готовое здание.

Интересно то, что первая АЭС в мире проектировалась так, что в ТВЭЛы – тонкие трубки, которые помещаются в ядерную установку, помещались не урановые таблетки, как сегодня, а урановый порошок, из сплавов урана и молибдена. Первые 512 ТВЭЛов для запуска АЭС были сделаны на заводе в городе Электросталь, каждый из них проходил проверку на прочность, делали это вручную. В ТВЭЛ заливалась горячая вода нужной температуры, по покраснению трубки, ученые определяли, выдерживает ли металл высокую температуру. В первых партиях ТВЭЛов было очень много бракованных изделий.

Интересные факты о первой в мире АЭС

Обнинская атомная станция, первая АЭС в СССР, была снабжена ядерным реактором, который назвали АМ. Сначала расшифровывали эти буквы как «атом морской», т.к. планировали использовать установку и на атомных подводных лодках, но позже выяснилось, что конструкция слишком большая и тяжелая для подводной лодки и АМ стали расшифровывать как «атом мирный».
Первая в мире АЭС была построена в рекордно короткие сроки. С момента начала стройки до сдачи ее в эксплуатацию прошло всего 4 года.
По проекту первая атомная станция стоила 130 миллионов рублей. В пересчете на наши деньги это около 4х миллиардов рублей. Именно такую сумму выделили на ее проектировку и строительство.

Запуск первой в мире АЭС

Пуск первой в мире атомной электростанции состоялся 9 мая 1954 года, работала АЭС в холостом режиме. 26 июня 1954 она дала первый электрический ток, был осуществлен энергетический пуск.
Какую мощность выдавала первая атомная станция в СССР? Всего 5 МВт – на такой небольшой мощности работала первая атомная электростанция.

Мировое сообщество восприняло новость о том, что первая в мире АЭС была запущена, с гордостью и ликованием. Впервые в мире человек использовал энергию атома в мирных целях, это открывало большие перспективы и возможности для дальнейшего развития энергетики. Физики-ядерщики мира называли запуск Обнинской станции началом новой эры.

За время работы, первая АЭС в мире множество раз выходила из строя, приборы внезапно ломались и давали сигнал для аварийной остановки ядерного реактора. Интересно, что по инструкции, для нового запуска реактора необходимо 2 часа, но работники станции научились заново запускать механизм за 15-20 минут.

Такая быстрая реакция была необходима. И не, потому что подачу электроэнергии не хотелось прекращать, а потому что первая АЭС в мире стала своего рода выставочным экспонатом и почти ежедневно туда приезжали зарубежные ученые, изучавшие работу станции. Показать, что механизм не работает – значит получить большие проблемы.

Последствия запуска первой в мире АЭС

На Женевской конференции 1955 года советские ученые объявили, о том, что впервые в мире построили промышленную атомную станцию. После доклада зал аплодировал физикам стоя, даже несмотря на то, что аплодисменты были запрещены правилами собрания.

После того, как первая атомная электростанция была запущена, начались активные исследования в области применения ядерных реакций. Появились проекты атомных автомобилей и самолетов, энергию атомов даже собирались применять в борьбе с вредителями зерна и для стерилизации медицинских материалов.

Обнинская АЭС стала своеобразным толчком к открытию атомных станций по всему миру. Изучая ее модель, можно было проектировать новые станции и совершенствовать их работу. Кроме того, используя схемы работы АЭС был спроектирован атомный ледокол и усовершенствована атомная подводная лодка.

Первая атомная станция проработала 48 лет. В 2002 году ее ядерный реактор остановили. Сегодня на территории Обнинской АЭС существует своеобразный музей атомной энергетики, который с экскурсиями посещают как рядовые школьники, так и известные личности. К примеру, недавно на Обнинскую АЭС приезжал английский принц Майкл Кентский. В 2014 году первая атомная электростанция отпраздновала свое 60летие.

Открытие АЭС мира

Первая АЭС в СССР стала началом длинной цепи открытий новых АЭС мира. Новые атомные станции использовали все более усовершенствованные и мощные ядерные реакторы. Атомная электростанция мощностью 1000МВт стала привычным явлением в современном мире электроэнергетики.

Первая АЭС в мире работала с графито-водным ядерным реактором. После многие страны стали экспериментировать с устройством ядерных реакторов и изобрели новые их типы.

В 1956 году открылась первая в мире АЭС с газоохлаждаемым реактором – АЭС Калдер-холл в США.
В 1958 году в США открыли АЭС Шиппингпорт, но уже с водо-водяным реактором.
Первая атомная электростанция с кипящим ядерным реактором – АЭС Дрезден, открытая в США В 1960.
В 1962 году канадцы построили атомную станцию с тяжеловодным реактором.
А в 1973 свет узрел Шевченковскую АЭС, построенную в СССР – это первая атомная электростанция с реактором-размножителем.

Атомная энергетика сегодня

Сколько атомных станций в мире? 192 атомных станции. Сегодня карта АЭС мира охватывает 31 страну. Во всех странах мира существуют 450 энергоблоков, еще 60 энергоблоков находятся на стадии строительства. Все атомные станции мира имеют общую мощность в 392 082 МВт.

Атомные электростанции в мире сосредоточены в основном в США, Америка является лидером по установленной мощности, однако в этой стране на долю атомной энергетики приходится лишь 20% всей энергосистемы. 62 АЭС США дают общую мощность в 100 400 МВт.

Второе место по установленной мощности занимает лидер АЭС в Европе – Франция. Ядерная энергетика в этой стране является национальным приоритетом и занимает 77% доли от всей добычи электроэнергии. Всего во Франции 19 атомных станций общей мощностью 63 130 МВт.

Во Франции также находится АЭС с самыми мощными в мире реакторами. На атомной станции Сиво работают два водо-водяных энергоблока. Мощность каждого из них – 1561 МВт. Настолько сильными реакторами не может похвастаться ни одна АЭС мира.
Третье место в рейтинге самых «продвинутых» стран в атомной энергетике занимает Япония. Именно в Японии находится самая мощная АЭС в мире по общему количеству вырабатываемой на АЭС энергии.

Первая АЭС в России

Вешать ярлык «первая АЭС в России» на Обнинскую АЭС было бы неправильно, т.к. над ее созданием трудились советские ученые, приехавшие со всего СССР и даже из-за его пределов. После распада Союза в 1991 году все атомные мощности стали принадлежать тем уже независимым странам, на территории коих они находились.

После распада СССР независимой России в наследство достались 28 ядерных ректоров общей мощностью 20 242 МВт. С момента обретения независимости россияне открыли еще 7 энергоблоков общей мощностью 6 964 МВт.

Сложно определить, где была открыта первая АЭС в России, т.к. в основном российские ядерщики открывают новые реакторы в уже имеющихся атомных станциях. Единственная станция, все энергоблоки которой были открыты в независимой России – Ростовская АЭС, она то и может носить название «первая АЭС в России».

Первая АЭС в России проектировалась и строилась еще во времена СССР, в 1977 были начаты строительные работы, в 1979 был окончательно утвержден ее проект. Да, мы ничего не перепутали, работы на Ростовской АЭС начинались раньше, чем ученые доделали итоговый проект. В 1990 году строительство было заморожено, и это при том, что 1й блок станции был готов на 95%.

Возобновили строительство Ростовской АЭС только в 2000 году. В марте 2001 первая АЭС в России официально начала работать, правда, пока с одним ядерным реактором вместо планирующихся четырех. В 2009 начал работать второй энергоблок станции, в 2014 – третий. В 2015 году первая атомная станция независимой России обзавелась 4м энергоблоком, который, к слову, еще не достроен и не введен в эксплуатацию.

Первая АЭС в России находится в Ростовской области недалеко от города Волгодонска.

АЭС США

Если первая атомная станция в СССР появилась в 1954 году, то ядерными станциями Америки карта АЭС пополнилась только в 1958. Учитывая непрекращающееся соревнование Советского Союза и США в области энергетики, (да и не только энергетики) 4 года являлись серьезным отставанием.

Первая АЭС США — АЭС Шиппингпорт в Пенсильвании. Первая АЭС в СССР имела мощность всего в 5МВт, американцы пошли дальше, и Шиппингпорт имела уже 60МВт мощности.
Активное строительство АЭС США продолжалось до 1979 года, тогда случилась авария на станции Три-Майл-Айленд, из-за ошибок работников станции расплавилось ядерное топливо. Устраняли аварию на этой АЭС США целых 14 лет, на это ушло более миллиарда долларов. Авария на Три-Майл-Айленд на время приостановила разработку ядерной энергетики в Америке. Однако сегодня в США находится наибольшее количество АЭС в мире.

По состоянию на июнь 2016 карта атомных станций США включает в себя 100 ядерных реакторов, общей мощностью 100,4 ГВт. На стадии строительства находятся еще 4 реактора общей мощностью 5ГВт. Атомные станции США вырабатывают 20% всей электроэнергии в этой стране.

Самая мощная АЭС США на сегодня – АЭС Пало Верде, она может обеспечить электроэнергией 4 миллиона человек и дать мощность в 4 174МВт. Кстати, АЭС США Пало Верде входит и в топ «Крупнейшие атомные электростанции мира». Там эта ядерная станция на 9м месте.

Крупнейшие АЭС мира

Атомная электростанция мощностью 1000Вт когда-то казалась недосягаемой вершиной ядерной науки. Сегодня карта АЭС мира включает в себя огромных гигантов атомной энергетики мощностями под 6, 7, 8 тысяч мегаватт. Какие они, самые крупные атомные электростанции в мире?

К самым большим и мощным АЭС в мире сегодня относят:

АЭС Палюэль во Франции. Эта атомная станция работает на 4х энергоблоках, общая мощность которых составляет 5 528МВт.
Французская АЭС Гравлин. Эта АЭС на севере Франции считается самой большой и мощной в своей стране. На этой АЭС работают 6 реакторов общей мощностью в 5 460МВт.
АЭС Ханбит (другое название Йонгван) находится на юго-западе Южной Кореи на побережье Желтого моря. 6 ее ядерных реакторов дают мощность в 5 875 МВт. Интересно, что переименовали АЭС Йонгван в Ханбит по просьбе рыбаков местечка Йонгван, где находится станция. Продавцы рыбы не хотели, чтобы их продукция ассоциировалась во всем мире с атомной энергетикой и радиацией. Это снижало им прибыль.
4. АЭС Ханул (ранее – АЭС Хульчин) тоже южнокорейская атомная электростанция. Примечательно, что АЭС Ханбит, она превосходит всего в 6МВт. Таким образом, мощность станции Ханул составляет 5 881 МВт.
5. Запорожская АЭС — самая мощная АЭС в Европе, Украине и на всем постсоветском пространстве. Находится эта станция в городе Энергодар. 6 ядерных реакторов дают мощность в 6000 МВт. Строить Запорожскую АЭС начали еще в 1981 году, в 1984 году ее ввели в эксплуатацию. Сегодня эта станция генерирует пятую часть всей электроэнергии Украины и половину всей атомной энергии страны.

Самая мощная АЭС в мире

АЭС Касивадзаки-Карива – такое замысловатое название носит самая мощная АЭС. Она эксплуатирует 5 кипящих ядерных реакторов и два улучшенных кипящих ядерных реактора. Их суммарная мощность составляет 8 212 МВт (для сравнения, мы знаем, что первая АЭС в мире была мощностью всего в 5МВТ). Строилась самая мощная АЭС мира с 1980 по 1993 год. Вот несколько интересных фактов об этой атомной станции.

В результате мощного землетрясения в 2007 году Касивадзаки-Карива получила множество различных повреждений, опрокинулись несколько ёмкостей с отходами низкой радиоактивности, произошла утечка радиоактивной воды в море. Из-за землетрясения повредились фильтры АЭС и радиоактивная пыль вышла за пределы станции.
Общий ущерб от землетрясения в Японии 2007 года оценивается в 12 с половиной миллиардов долларов. Из них 5,8 миллиардов убытков «забрала» на ремонт самая мощная АЭС мира Касивадзаки-Карива.
Интересно, что до 2011 года самой мощной АЭС можно было назвать другую японскую атомную станцию. Фукусима 1 и Фукусима 2 по сути являлись одной атомной мощностью и вместе вырабатывали 8 814МВт.
Большая общая мощность АЭС совсем не значит, что в ней используются сильнейшие ядерные реакторы. Максимальная мощность одного из реакторов на Касивадзаки-Карива – 1315 МВт. Большой итоговой мощности станция добивается за счет того, что работают в ней 7 ядерных реакторов.

С того момента, как открылась первая АЭС в мире прошло больше 60ти лет. За это время атомная энергетика шагнула далеко вперед, разработав новые типы ядерных реакторов и в тысячи раз увеличив мощность атомных станций. Сегодня атомные станции мира – это огромная энергетическая империя, все более развивающаяся с каждым днем. Мы уверены, что состояние АЭС мира сегодня – это далеко не предел. За ядерной энергетикой большое и светлое будущее.

Несмотря на то, что долгие годы не утихают споры вокруг атомных электростанций, большинство людей мало представляют себе, как АЭС вырабатывает электроэнергию, хотя наверняка знают какую-нибудь легенду про АЭС. В статье будет рассказано в общих чертах как работает атомная электростанция. Каких-то тайн и разоблачений ждать не стоит, но кто-нибудь узнает для себя что-то новенькое.
В статье будет описываются атомные реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы), как самые распространенные.

Видео о том как работает атомная электростанция

Принцип работы атомной электростанции - анимация

В активную зону реактора загружены тепловыделяющие сборки, состоящие из пучка циркониевых тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), заполненных таблетками двуокиси урана.

Тепловыделяющая сборка реактора АЭС в натуральную величину

Деление ядер урана внутри атомного реактора

Ядра урана делятся с образованием нейтронов (2 или 3 нейтрона), которые, попадая в другие ядра, также могут вызывать их деление. Так возникает цепная ядерная реакция. При этом отношение числа образовавшихся нейтронов к числу нейтронов на предыдущем шаге деления называется коэффициентом размножения нейтронов k. Если k<1, реакция затухает. При к=1 идёт самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Когда k>1, реакция ускоряется, вплоть до ядерного взрыва. В ядерных реакторах поддерживается управляемая цепная ядерная реакция, удерживая k близкой к единице.

Реактор атомной электростанции с загруженными тепловыделяющими сборками

Как вырабатывается электроэнергия на АЭС

В ходе протекания цепной реакции выделяется большое количество энергии в виде тепла, которое нагревает теплоноситель первого контура - воду. Вода подается снизу в активную зону реактора с помощью главных циркуляционных насосов (ГЦН). Нагреваясь до температуры 322 °С вода поступает в парогенератор (теплообменник), где, пройдя по тысячам теплообменных трубок и отдав часть тепла воде второго контура, вновь поступает в активную зону.

Так как давление второго контура ниже, вода в парогенераторе вскипает, образуя пар с температурой 274°С, который поступает на турбину. Поступая в цилиндр высокого давления, а затем в три цилиндра низкого давления, пар раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, вырабатывая электричество. Отработанный пар поступает в конденсатор, в котором он конденсируется с помощью холодной воды из пруда-охладителя или градирни и вновь возвращается в парогенератор с помощью питательных насосов.

Турбинное отделение АЭС и сама турбина

Такая сложная двухконтурная система создана для того, чтобы оградить оборудование АЭС (турбина, конденсатор), а также окружающую среду от попадания радиоактивных частиц из первого контура, появление которых возможно из-за коррозии оборудования, наведенной радиоактивности, а также разгерметизации оболочек ТВЭЛов.

Откуда и как управляют атомной электростанцией

Управление блоками АЭС осуществляется из блочного щита управления, который обычно сводит простого обывателя обилием «лампочек, крутилочек и кнопочек».

Щит управления расположен в реакторном отделении, но в «чистой зоне» и на нем постоянно находятся:

ведущий инженер по управлению реактором
ведущий инженер по управлению турбинами
ведущий инженер по управлению блоком
начальник смены блока

Территория АЭС

Вокруг атомной станции организуется зона наблюдения (та самая тридцатикилометровая зона), в которой ведется постоянный мониторинг радиационной обстановки. Также существует санитарно-защитная зона радиусом 3 км (зависит от проектной мощности АЭС), в которой запрещено проживание людей, а также ограничена сельскохозяйственная деятельность.

Зоны доступа атомной электростанции

Внутренняя территория АЭС разделена на две зоны: зона свободного доступа (чистая зона), где воздействие радиационных факторов на персонал практически исключено, и зону контролируемого доступа (ЗКД), где возможно воздействие радиации на персонал.

Доступ в ЗКД разрешен далеко не всем и возможен только через помещение санпропускника, после процедуры переодевания в спец. одежду и получения индивидуального дозиметра. Доступ в гермооболочку, в которой расположены сам реактор и оборудование первого контура, при работе реактора на мощности вообще запрещен и возможен лишь в исключительных случаях. Получаемые дозы работников АЭС строго фиксируются и нормируются, хотя фактическое облучение при нормальной работе реактора в сотни раз меньше предельных доз.

Дозиметрический контроль на выходе из ЗКД атомной электростанции

Наверное, самое большое число слухов и домыслов ходят вокруг выбросов атомных станций. Выбросы действительно есть и происходят они, в основном, через вентиляционные трубы - это те самые трубы, которые стоят возле каждого энергоблока и никогда не дымят. По большей части, в атмосферу попадают инертные радиоактивные газы - ксенон, криптон и аргон.
Но перед сбросом в атмосферу воздух из помещений АЭС проходит систему сложных фильтров, где удаляется большая часть радионуклидов. Короткоживущие изотопы распадаются еще до того, как газы достигнут верха трубы, еще больше снижая радиоактивность. В итоге, вклад в естественный радиационный фон газоаэрозольных выбросов АЭС в атмосферу незначителен и им вообще можно пренебречь. Поэтому атомная энергия является одной из самых чистых, в сравнении с другими электростанциями. В любом случае, все радиоактивные выбросы атомных станций строго контролируются экологами и разрабатываются способы дальнейшего их снижения.

Безопасность атомной электростанции

Все системы атомной станции проектируются и работают с учетом многочисленных принципов безопасности. Например, концепция глубоко эшелонированной защиты подразумевает наличие нескольких барьеров на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду. Очень похоже на принцип Кащея Бессмертного: топливо сгруппировано в таблетки, которые находятся в циркониевых ТВЭЛах, которые помещены в стальной корпус реактора, который помещен в железобетонную гермооболочку. Таким образом, разрушение одного из барьеров компенсируется следующим. Делается все, чтобы при любой аварии радиоактивные вещества не вышли за пределы зоны контролируемого доступа.

Также, все системы имеют двух- и трехкратное резервирование, в соответствии с принципом единичного отказа, по которому система должна бесперебойно выполнять свои функции даже при отказе любого ее элемента. Вместе с этим применяется принцип разнообразия, то есть использования систем, имеющих разные принципы работы. Например, при срабатывании аварийной защиты в активную зону реактора падают стержни-поглотители и в теплоноситель первого контура дополнительно впрыскивается борная кислота.

Как ремонтируют атомные электростанции?

Энергоблоки регулярно выводятся в планово-предупредительные ремонты (ППР), в периоды которых происходит перегрузка топлива, а также производится диагностика, ремонт и замена оборудования, модернизация оборудования. дин раз в четыре года работающий энергоблок выводится в капитальный ППР с полной выгрузкой ядерного топлива из активной зоны реактора, обследованием и испытанием внутрикорпусных устройств, а также испытания корпуса реактора на прочность.

Атомная электростанция (АЭС) - комплекс технических сооружений , предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции - ядерном реакторе.

Реактор смонтирован в стальном корпусе, рассчитанном на высокое давление - до 1,6 х 107 Па, или 160 атмосфер.
Основными частями ВВЭР-1000 являются:

1. Активная зона, где находится ядерное топливо, протекает цепная реакция деления ядер и выделяется энергия.
2. Отражатель нейтронов, окружающий активную зону.
3. Теплоноситель.
4. Система управления защиты (СУЗ).
5. Радиационная защита.

Теплота в реакторе выделяется за счет цепной реакции деления ядерного топлива под действием тепловых нейтронов. При этом образуются продукты деления ядер, среди которых есть и твердые вещества, и газы - ксенон, криптон. Продукты деления обладают очень высокой радиоактивностью, поэтому топливо (таблетки двуокиси урана) помещают в герметичные циркониевые трубки - ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Эти трубки объединяются по несколько штук рядом в единую тепловыделяющую сборку. Для управления и защиты ядерного реактора используются регулирующие стержни, которые можно перемещать по всей высоте активной зоны. Стержни изготавливаются из веществ, сильно поглощающих нейтроны - например, из бора или кадмия. При глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной, поскольку нейтроны сильно поглощаются и выводятся из зоны реакции. Перемещение стержней производится дистанционно с пульта управления. При небольшом перемещении стержней цепной процесс будет либо развиваться, либо затухать. Таким способом регулируется мощность реактора.

Схема станции - двухконтурная. Первый, радиоактивный, контур состоит из одного реактора ВВЭР 1000 и четырех циркуляционных петель охлаждения. Второй контур, нерадиоактивный, включает в себя парогенераторную и водопитательную установки и один турбоагрегат мощностью 1030 МВт. Теплоносителем первого контура является некипящая вода высокой чистоты под давлением в 16 МПа с добавлением раствора борной кислоты - сильного поглотителя нейтронов, что используется для регулирования мощности реактора.

1. Главными циркуляционными насосами вода прокачивается через активную зону реактора, где она нагревается до температуры 320 градусов за счет тепла, выделяемого при ядерной реакции.
2. Нагретый теплоноситель отдает свою теплоту воде второго контура (рабочему телу), испаряя ее в парогенераторе.
3. Охлажденный теплоноситель вновь поступает в реактор.
4. Парогенератор выдает насыщенный пар под давлением 6,4 МПа, который подается к паровой турбине.
5. Турбина приводит в движение ротор электрогенератора.
6. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и вновь подается в парогенератор конденсатным насосом. Для поддержания постоянного давления в контуре установлен паровой компенсатор объема.
7. Теплота конденсации пара отводится из конденсатора циркуляционной водой, которая подается питательным насосом из пруда охладителя.
8. И первый, и второй контур реактора герметичны. Это обеспечивает безопасность работы реактора для персонала и населения.

В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях).

Безопасность и экологичность работы реактора обеспечиваются жестким выполнением регламента (правил эксплуатации) и большим количеством контрольного оборудования. Все оно предназначено для продуманного и эффективного управления реактором.
Аварийная защита ядерного реактора - совокупность устройств, предназначенная для быстрого прекращения цепной ядерной реакции в активной зоне реактора.

Активная аварийная защита автоматически срабатывает при достижении одним из параметров ядерного реактора значения, которое может привести к аварии. В качестве таких параметров могут выступать: температура, давление и расход теплоносителя, уровень и скорость увеличения мощности.

Исполнительными элементами аварийной защиты являются, в большинстве случаев, стержни с веществом, хорошо поглощающим нейтроны (бором или кадмием). Иногда для остановки реактора жидкий поглотитель впрыскивают в контур теплоносителя.

Дополнительно к активной защите, многие современные проекты включают также элементы пассивной защиты . Например, современные варианты реакторов ВВЭР включают "Систему аварийного охлаждения активной зоны" (САОЗ) - специальные баки с борной кислотой, находящиеся над реактором. В случае максимальной проектной аварии (разрыва первого контура охлаждения реактора), содержимое этих баков самотеком оказываются внутри активной зоны реактора и цепная ядерная реакция гасится большим количеством борсодержащего вещества, хорошо поглощающего нейтроны.

Согласно "Правилам ядерной безопасности реакторных установок атомных станций", по крайней мере одна из предусмотренных систем остановки реактора должна выполнять функцию аварийной защиты (АЗ). Аварийная защита должна иметь не менее двух независимых групп рабочих органов. По сигналу АЗ рабочие органы АЗ должны приводиться в действие из любых рабочих или промежуточных положений.
Аппаратура АЗ должна состоять минимум из двух независимых комплектов.

Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы в диапазоне изменения плотности нейтронного потока от 7% до 120% номинального обеспечивалась защита:
1. По плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами;
2. По скорости нарастания плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами.

Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения технологических параметров, установленном в проекте реакторной установки (РУ), обеспечивалась аварийная защита не менее чем тремя независимыми каналами по каждому технологическому параметру, по которому необходимо осуществлять защиту.

Управляющие команды каждого комплекта для исполнительных механизмов АЗ должны передаваться минимум по двум каналам. При выводе из работы одного канала в одном из комплектов аппаратуры АЗ без вывода данного комплекта из работы для этого канала должен автоматически формироваться аварийный сигнал.

Срабатывание аварийной защиты должно происходить как минимум в следующих случаях:
1. При достижении уставки АЗ по плотности нейтронного потока.
2. При достижении уставки АЗ по скорости нарастания плотности нейтронного потока.
3. При исчезновении напряжения в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ и шинах электропитания СУЗ.
4. При отказе любых двух из трех каналов защиты по плотности нейтронного потока или по скорости нарастания нейтронного потока в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ.
5. При достижении уставок АЗ технологическими параметрами, по которым необходимо осуществлять защиту.
6. При инициировании срабатывания АЗ от ключа с блочного пункта управления (БПУ) или резервного пункта управления (РПУ).

Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников

Все очень просто. В ядерном реакторе распадается Уран-235, при этом выделяется огромное количество тепловой энергии, она кипятит воду, пар под давлением крутит турбину, которая вращает электрогенератор, который вырабатывает электричество.

Науке известен по крайней мере один ядерный реактор естественного происхождения . Он находится в урановом месторождении Окло, в Габоне. Правда, он уже остыл полтора миллиарда лет назад.

Уран-235 - это один из изотопов урана. Он отличается от простого урана тем, что в его ядре не хватает 3 нейтронов, из-за чего ядро становится менее стабильным и распадается на две части, когда в него на большой скорости врезается нейтрон. При этом вылетает еще 2–3 нейтрона, которые могут попасть в другое ядро Урана-235 и расщепить его. И так по цепочке. Это называется ядерной реакцией.

Управляемая реакция

Если не управлять цепной ядерной реакцией и она пойдет слишком быстро, то получится самый настоящий ядерный взрыв. Поэтому за процессом надо тщательно следить и не давать распадаться урану слишком быстро. Для этого ядерное топливо в металлических трубках помещают в замедлитель - вещество, которое замедляет нейтроны и переводит их кинетическую энергию в тепловую.

Для управления скоростью реакции в замедлитель погружают стержни из поглощающего нейтроны материала. Когда эти стержни поднимают, они улавливают меньше нейтронов и реакция ускоряется. Если стержни опустить, то реакция опять замедлится.

Дело техники

Огромные трубы в атомных электростанциях на самом деле никакие не трубы, а градирни - башни для быстрого охлаждения пара.

В момент распада ядро раскалывается на две части, которые разлетаются с бешеной скоростью. Но далеко они не улетают - ударяются о соседние атомы, и кинетическая энергия превращается в тепловую.

Дальше этим теплом нагревают воду, превращая ее в пар, пар крутит турбину, а турбина крутит генератор, который и вырабатывает электричество, точно так же, как в обычной тепловой электростанции, работающей на угле.

Смешно, но вся эта ядерная физика, изотопы урана, цепные ядерные реакции - все для того, чтобы вскипятить воду.

За чистоту

Атомная энергия используется не только в атомных электростанциях. Существуют корабли и подводные лодки, работающие на ядерной энергии. В 50 годы даже разрабатывались атомные автомобили, самолеты и поезда.

В результате работы ядерного реактора образуются радиоактивные отходы. Часть из них можно переработать для дальнейшего использования, часть приходится держать в специальных хранилищах, чтобы они не причинили вред человеку и окружающей среде.

Несмотря на это ядерная энергия сейчас является одним из самых экологически чистых. Атомные электростанции не производят выбросов в атмосферу, требуют очень мало топлива, занимают мало места и при правильном использовании очень безопасны.

Но после аварии на Чернобыльской АЭС многие страны приостановили развитие атомной энергетики. Хотя, например, во Франции почти 80 процентов энергии вырабатывается атомными электростанциями.

В двухтысячных из-за большой цены на нефть все вспомнили о ядерной энергии. Существуют разработки по компактным ядерным электростанциям , которые безопасны, могут работать десятилетими и не требуют обслуживания.

Как работает, например, гидроэлектростанция? Здесь все просто. Строится плотина, создается большой водоем, потоки воды под давлением вращают вал генератора, который вырабатывает электроэнергию. Как устроены ветряные электростанции? Тут все намного проще! Ветер крутит большие лопасти, которые вращают вал генератора, получается электричество. А какой принцип работы атомной электростанции? Оказывается, большинство людей вообще не понимают, как получают электроэнергию с помощью атомных реакторов. Для многих, это будто некая магия, что-то такое происходит в атомном реакторе, откуда получается электрический ток.

Считаю, что это несправедливо, люди должны знать, как работают атомные электростанции, потому что все намного проще и понятнее чем может показаться. О принципах работы атомной энергетики расскажу на примере Нововоронежской АЭС.

Итак, атомная станция со стороны выглядит как многие промышленные предприятия с техническими корпусами, кранами и трубами. Заметное отличие заключается в больших градирнях, из которых выходят большие клубы пара. Хотя градирни есть и на обычных теплоэлектростанциях, так что АЭС легко можно не опознать.

Переходим к самой известной по фильмам и фотографиям части АЭС — щиту управления.
Это блочный щит управления 4-м энергоблоком Нововоронежской атомной станции, запущенным в 1972 году. Здесь используется реактор ВВЭР-440 мощностью 400 МВт.

Нововоронежская АЭС — одна из первых атомных электростанций СССР и первая в мире атомная станция с водо-водяным энергетическим реактором. АЭС снабжает около 20 предприятий и более 2 миллионов жителей Центрально-Черноземного региона, а также на 85% обеспечивает Воронежскую область электричеством.

Всем известная «круглая штука с ромбиками» является разрезом активной зоны реактора. Красным показаны регулирующие стержни, белым — тепловыделяющие сборки. Если коротко и грубо, то атомный реактор представляет из себя большой вертикальный цилиндр, внутри которого располагаются стержни из ядерного топлива и контролирующие стержни.

Энергоблоки 3 и 4 были построены в начале 1970-х годов и должны были закончить работу еще в начале 2000-х годов, но позже срок их эксплуатации продлили. С прошлого года проводится активная модернизация.

Всего за историю Нововоронежской станции было 6 энергоблоков, первый из которых пущен в 1964 году, а шестой — в 2016 году. Седьмой энергоблок сейчас строится, а первый и второй уже выведены из работы.

Самая верхняя часть реактора, крышка напоминает большой колокол, а сами стержни находятся глубоко внизу. Это реакторное отделение 3-го и 4-го энергоблоков, а подобная смотровая площадка существует только на Нововоронежской АЭС. Да, именно так, можно сказать, выглядит снаружи атомный реактор.
Немного позади крышки располагается устройство для замены стержней, которое подъезжает сверху, когда крышку открывают, и производит работу внутри.

Блочный щит управления 5-м энергоблоком, построенным в 1980 году. Здесь используется реактор ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт.

Энергоблок должны были вывести из работы в 2010 году, но позже срок продлили.
С 1995 года Нововоронежская АЭС осуществляет модернизацию энергоблоков для приведения их в соответствие с современными стандартами безопасности.

Поскольку энергоблок и щит управления более новые, то и разрез активной зоны реактора тоже отображается уже не в аналоговом виде, а на мониторе компьютера в режиме реального времени. Можно наблюдать температуру и многие другие параметры.

Самая главная кнопка, которая полностью отключает реактор при возникновении самых страшных аварийных ситуаций. Пожелаем сотрудникам АЭС, чтобы подобных аварий никогда не происходило, а эта кнопка всегда оставалась запечатанной.

Во многих местах и помещениях станции находятся специальные устройства, измеряющие уровень радиации — счетчики Гейгера или дозиметры.

Пятый энергоблок Нововоронежской АЭС снаружи выглядит как цилиндр. Внутри необычного здания находится сам атомный реактор, окруженный специальной защитной цилиндрической оболочкой из железобетона. После ремонта и модернизации в 2011 году он снова введен в эксплуатацию, его мощность 1000 МВт.

А теперь главный вопрос: зачем вообще нужен реактор, как из всего этого получается электричество?
В реальности все оказывается не так «магически», как вероятно хотелось бы. Атомный реактор является фактически большим кипятильником, который нагревает воду.

После нагревания вода направляется к другому замкнутому контуру с водой, которая уже превращается в пар. Этот пар крутит большую турбину, приводящую в движение генератор, который вырабатывает электроэнергию.

В общем, все просто: реактор нагревает, вода/пар крутит генератор, получается электричество.
Машинный зал 5-го энергоблока.

Нагретую воду необходимо дальше куда-то направить и охладить, для этого придумали целые охладительные башни — градирни. Вода закачивается насосом наверх, а потом падает вниз, дробясь на мелкие капельки в оросителе. Снизу подается поток воздуха, который испаряет часть воды, а часть просто охлаждается и падает вниз.
Это градирни 3-го и 4-го энергоблоков высотой 95 метров.

Комплектное распределительное устройство предназначено для приема, распределения и передачи электричества. Грубо говоря, большой трансформатор. Внутри специальных труб находятся линии электропередач, все надежно и безопасно.
Это КРУЭ шестого энергоблока Нововоронежской АЭС.

Центральный щит управления 6-го энергоблока, который на данный момент является самым мощным атомной энергетике России — 1200 МВт. Построен по технологиям безопасности, ставшим актуальными после аварии на Фукусиме. Тип атомного реактора ВВЭР-1200.

Шестой энергоблок с улицы выглядит не так инфернально как цилиндр пятого, но по верхней части с трубами можно узнать. В августе 2016 года энергоблок был включен в сеть и выдал первые 240 МВт в энергосистему. На данный момент, это самый высокотехнологичный энергоблок в России, соответствующий самым современным требованиям надежности и безопасности.

Брызгальные бассейны 6-го блока, которые нужны для охлаждения систем потребления реактора. На заднем плане здание шестого энергоблока, градирни 6-го и строящегося 7-го энергоблока, и сама стройка.

Седьмой энергоблок будет близнецом шестого, завершение строительства намечено на 2018 год. Энергоблок будет устойчив к землетрясениям, ураганам, наводнениям, взрывам, даже падению самолета. Типа реактора ВВЭР-1200.

Турбинный зал 6-го энергоблока.

Срок службы основного оборудования блока теперь составляет 60 лет, а не 30 лет, как было на старых энергоблоках.

Градирни 6-го и 7-го энергоблоков намного больше и выше старых, их высота 171 метр.

Теперь вместо двух градирней на энергоблок используется одна, но большего размера. Это позволило уменьшить площадь самой атомной станции, сократить расходы материалов и средств.

Пункт управления 6-го энергоблока. В полную промышленную эксплуатацию энергоблок запланировано принять в конце 2016 года после проведения различных испытаний.

Большое спасибо лично