Типы энергетических реакторов в ядерной энергетике

1.

Типы энергетических реакторов в ядерной энергетике
Реферат
Доронкин Егор
8 класс
Лицей №37
г.Саратов

2.

ВВЕДЕНИЕ
Ядерная энергетика - ключевая сфера
современного
энергетического
сектора,
играющая важную роль в обеспечении
устойчивого производства электроэнергии.
Энергетические реакторы играют важную
роль в производстве электроэнергии.
В зависимости от используемого топлива,
конструкции и принципа работы, реакторы
можно классифицировать на несколько типов.
Работа охватывает историю, основные типы
реакторов, их характеристики и сравнение.
2

3.

ядерная энергетика и её роль
Ядерная энергетика - это отрасль энергетики,
которая
использует
ядерные
реакции
для
производства энергии (путем деления атомов урана
или плутония в ядерных реакторах).
Ядерная энергетика играет значительную роль в
современном мире по нескольким причинам:
производится большое количество
электроэнергии;
низкие выбросы углерода;
энергетическая безопасность;
эффективность использования ресурсов;
технологические достижения.
3

4.

Ядерные реакторы
Ядерный реактор предназначен
для осуществления управляемых
ядерных цепных реакций.
Ядерные реакции - это взрыв, а в
реакторе
все
происходит
продолжительное время.
В итоге все остается целым и
невредимым, а мы получаем энергию,
достаточную
для
того,
чтобы
4

5.

История создания реакторов
Первый ядерный реактор был запущен в 1942 году. Произошло это в США под
руководством Энрико Ферми — итальянского физика, бежавшего в США в 1939 году.
Этот реактор назвали «Чикагской поленницей».
5

6.

История создания реакторов
В 1946 году заработал первый советский реактор Ф-1, запущенный
под руководством Игоря Васильевича Курчатова. Корпус этого
реактора представлял собой шар семи метров в диаметре. Первые
реакторы не имели системы охлаждения, и мощность их была
минимальной. Советский реактор имел среднюю мощность 20 Ватт, а
американский – всего 1 Ватт.
6

7.

Устройство активной зоны реактора
1
2
4
5
3
6
1. Управляющий стержень
2. Радиационная защита
3. Теплоизоляция
4. Замедлитель
5. Ядерное топливо
6. Теплоноситель
7

8.

Схема работы АЭС
Ø
Ядерный реактор - нагревает воду
Ø
Пар - вращает турбину
§
§
Ø
Ø
Ø
Пар охлаждается и превращается
в воду, перекачивается в реактор
Вода для охлаждения пара поступает из
градирни (охлаждающей башне)
Вал турбины - вращает ротор
генератора
Генератор - вырабатывает
электричество
Трансформатор - повышает
напряжение.
8

9.

Обзор видов ядерных реакторов
Типов ядерных реакторов:
1.
PWR (реактор с водой под давлением)
2.
BWR (кипящий водо-водяной реактор)
3.
Реакторы на быстрых нейтронах
4.
Реакторы на тяжелой воде
5.
Газоохлаждаемые реакторы (GCR).
9

10.

PWR (реактор с водой под давлением)
Самый распространенный тип реакторов (до 62% от всех реакторов). В качестве
замедлителя и охлаждающего агента используется вода под давлением.
Оболочка
2.
Корпус (с водой под давлением)
3.
Ядро
4.
Парогенератор
В современных конструкциях такого реактора
применяются
таблетированные
формы
обогащенного урана, помещенные в стержни из
циркониевого сплава, что обеспечивает надежное
функционирование реактора. Вода в реакторе
находится под давлением, что предотвращает ее
закипание.
Их отличает высокая степень безопасности и
стабильная работа.
1.
р
10

11.

BWR (кипящий водо-водяной реактор)
В этих реакторах вода кипит
непосредственно в активной зоне, и
пар,
образующийся
при
этом,
используется для привода турбины.
BWR имеют более простую систему,
так как не требуют отдельного
парогенератора,
однако
менее
эффективны в плане теплообмена.
Такой
реактор
является
более
простым
и
практически
менее
безопасным, чем PWR.
11

12.

Реактор на быстрых нейтронах
В качестве замедлителей в них используется не
вода, а жидкий металл, например натрий, что
позволяет
достигать
высокого
уровня
воспроизводства
топлива.
Быстрореакторы
используют быстрые нейтроны для поддержания
ядерной реакции.
Принцип работы:
1.
В активной зоне идёт цепная реакция деления
ядер топлива, в результате которой выделяется
большое количество тепла.
2.
Тепло поглощает теплоноситель (жидкость,
которая течёт по трубам вокруг активной зоны и
затем поступает к ёмкостям с водой).
3.
Воде теплоноситель передаёт собранный жар,
в результате чего вода превращается в пар.
4.
Пар крутит турбину генератора, вырабатывая
12
эклектический ток.

13.

Реактор на тяжелой воде
Вместо обычной воды в реакторе используется
тяжелая вода, в которой многие атомы водорода
заменены на изотоп водорода, называемый дейтерием.
Тяжелая вода меньше поглощает нейтроны, самый
лучший замедлитель, поэтому требуется меньше
обогащенного топлива.
Первый контур находится под высоким давлением,
поэтому вода в нем не закипает.
Тяжелая вода создает собственные нейтроны, что
делает
ядерный
реактор
более
медленным,
стабильным и легко контролируемым.
Особенность - возможность перезагрузки топлива
без остановки реактора.
13

14.

GCR (Реактор с газовым охлаждением)
Реактор, который использует графит в
качестве замедлителя нейтронов и газ (диоксид
углерода
или
гелий
в
существующих
конструкциях) в качестве теплоносителя.
Генерация пара – двухконтурная, однако
теплообменник находится снаружи герметичной
оболочки.
Реакторы
обеспечивают
высокий
коэффициент полезного действия и имеют
множество
конструктивных
особенностей,
которые способствуют безопасной эксплуатации.
14

15.

Сравнительный анализ технологий тепловой
генерации реакторов
Водные реакторы
Принцип
работы
Преимущества
Недостатки
В качестве
охлаждающей
жидкости
используется вода,
которая также служит
замедлителем
нейтронов
Широко
распространены,
проверенные
временем
технологии, высокая
безопасность
Генерация больших
объемов
радиоактивных
отходов,
необходимость в
большом количестве
воды
Тяжеловодные
реакторы
Газоохлаждаемые
реакторы
Использует тяжелую
воду (D2O) как
замедлитель и
охлаждающую
жидкость
Использует гелий или
углекислый газ в
качестве
охлаждающей
жидкости
Реакторы на быстрых
нейтронах
Работают без
замедления
нейтронов,
используют
металлическое натрий
в качестве охладителя
Способность
использовать
природный уран,
высокая
эффективность
Высокая
эффективность,
низкое содержание
радиации в отходах.
Способность замыкать
топливный цикл,
более высокая
эффективность
использования
урановых ресурсов
Высокая стоимость
строительства,
сложность в
эксплуатации.
Низкая
распространенность,
более сложные
технологии
Сложные технологии,
повышенные
требования к
безопасности
15

16.

Будущее атомной энергетики: инновации
и безопасность
Разработка новых решений в области реакторов
продолжается, и каждая новая модель более безопасна,
и более эффективно расходует топливо.
Технологические усовершенствования позволяют
повысить их эксплуатационные характеристики в целом.
Развитие реакторов будет продолжаться и в будущем,
на основании достижений и инновационных методов
для повышения экологической безопасности и
надежности.
16

17.

Заключение
Обзор различных типов реакторов показывает, что каждый из них
имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Выбор типа
реактора должен учитывать экономические, экологические и
социальные аспекты.
Ответственный подход к безопасности и утилизации отходов
важен для развития этой отрасли. В будущем технологии могут
улучшить устойчивость ядерной энергетики.
17