Elektrownie

jądrowe

Wykonał:

Mariusz Czecior
ET-I Rok IV, Gr. 2

Pierwsza elektrownia jądrowa
(atomowa) o mocy 5 MW
(elektrycznych) została zbudowana w
1954 r. w ZSRR

.

Zasada działania elektrowni jądrowych:

W elektrowni jądrowej następuje w procesie
rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru
wyzwolenie energii cieplnej, którą wykorzystuje się do
wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary
zostaje przemieniona w energię mechaniczną w
procesie rozprężania pary zachodzącego w turbinie, a
dalej następuje przemiana energii kinetycznej w
energię elektryczną w napędzanym przez łopatki
turbiny generatorze prądu

Obieg technologiczny elektrowni
jądrowej dzieli się na:

obieg pierwotny

- obejmuje rozszczepianie atomów,

wytwarzanie energii cieplnej w reaktorze jądrowym i
przekazanie jej w wymienniku do obiegu wtórnego.

Podstawowym elementem obiegu pierwotnego jest
reaktor.

obieg wtórny

- obejmuje wszystkie dalsze

ogniwa procesu technologicznego
wytwarzania energii elektrycznej

Rodzaje reaktorów jądrowych:

Reaktory wodne ciśnieniowe - PWR

Właśnie tego typu reaktor pracował w Czarnobylu.

Chłodziwem, a jednocześnie moderatorem i reflektorem
neutronów jest w tych reaktorach lekka woda pod
wysokim ciśnieniem, nie dopuszczającym do
wystąpienia wrzenia w obiegu chłodzenia rdzenia
(odparowanie w rdzeniu nie powinno przekroczyć 5%).

Reaktory wodne wrzące – BWR

W reaktorach BWR zwykła woda znajdująca się pod
ciśnieniem ok. 7,0 MPa odparowuje bezpośrednio w
rdzeniu reaktora i po osuszeniu jest kierowana do turbiny.
Reaktor pełni więc funkcję wytwornicy pary i elektrownia
z reaktorem BWR pracuje w układzie jednoobiegowym.

Rodzaje reaktorów jądrowych:
c.d.

Reaktory gazowo-grafitowe - GCR

Reaktory chłodzone gazem z moderatorem grafitowym
odznaczają się prostą budową i dużą niezawodnością.
Zastosowanie gazu jako chłodziwa reaktorowego
pozwala zwiększyć temperaturę chłodziwa na wylocie z
rdzenia bez potrzeby zwiększania ciśnienia.

Reaktory zaawansowane gazowo-grafitowe -
AGR

Zastąpienie koszulki magnoksowej koszulką ze stali
nierdzewnej lub Zircaloyu pozwala podwyższyć
temperaturę CO2 na wyjściu z rdzenia do ok. 650°C i
zastosować turbiny o parametrach typowych dla
elektrowni konwencjonalnych. Pogarsza to jednak bilans
neutronów, co wymaga wzbogacenia uranu do 2 - 3%.

Reaktory wysokotemperaturowe gazowo-grafitowe -
HTGR

Trzecim pokoleniem reaktorów gazowo-grafitowych, będących
jednocześnie wynikiem dalszego ich rozwoju w sensie znacznego
podwyższenia temperatury chłodziwa na wylocie z reaktora są
reaktory wysokotemperaturowe HTGR. Paliwem w reaktorach
HTGR jest wysoko wzbogacony (do 93%) uran w postaci węglika
uranu UC2, który tworzy mieszaninę z węglikiem toru ThC2, jako
materiałem paliworodnym

Rodzaje reaktorów jądrowych:
c.d.

Reaktory prędkie powielające - FBR

Najbardziej zaawansowanym w rozwoju spośród reaktorów prędkich
powielających jest reaktor chłodzony ciekłym sodem LMFBR.
Reaktory sodowe mają trzy obiegi chłodzenia: pierwotny - zawierający
sód radioaktywny, pośredni - zawierający sód nieaktywny, i wtórny
(roboczy) obieg parowo-wodny

Sterowanie reaktorem

Reaktor musi być wyposażony w układ sterowania, ponieważ
stabilizujące działanie ujemnego sprzężenia
temperaturowego jest niewystarczające, a poza tym zachodzi
konieczność uruchamiania i wyłączania, a także zmiany mocy
reaktora.

W reaktorach termicznych najczęściej stosuje się ruchome
pręty sterownicze wykonane z materiałów silnie
pochłaniających neutrony termiczne, takich jak kadm lub bór.

Można je podzielić na trzy grupy:

- Pręty bezpieczeństwa

- Pręty kompensacyjne

- Pręty regulacyjne

Zastosowanie reaktorów jądrowych

Z uwagi na przeznaczenie reaktory można podzielić w
zasadzie na dwie kategorie: badawcze i energetyczne, przy
czym te ostatnie obejmują reaktory stacjonarne i napędowe.

Reaktory badawcze

służą jako narzędzia badań w zakresie

fizyki reaktorowej, chemii radiacyjnej, radiochemii,
właściwości materiałów, energetyki jądrowej itp. oraz jako
źródła promieniowania (głównie neutronów i promieniowania
γ) do produkcji radioizotopów stosowanych w medycynie,
biologii, rolnictwie, przemyśle, itd.

Reaktory energetyczne

są przeznaczone do produkcji

energii w elektrowniach lądowych lub na statkach
(reaktory napędowe). Reaktory napędowe nie różnią się w
zasadzie od stacjonarnych, poza tym, że muszą się
odznaczać małymi rozmiarami, co dotyczy również osłon, i
zapewniać bezpieczną eksploatację również w
niesprzyjających warunkach w czasie podróży

Wpływ elektrowni jądrowych na

środowisko

Elektrownia jądrowa podczas eksploatacji wywiera wpływ
na środowisko poprzez:

-wydzielenie produktów promieniotwórczych do atmosfery

-wydzielenie produktów promieniotwórczych do wód zrzutowych

- wydzielenie ciepła odpadowego do wody chłodzącej

Rodzaje awarii mogących wystąpić

w elektrowni jądrowej

-

awarie przeciętne

, prowadzące co najwyżej do wyłączenia

reaktora, po usunięciu awarii reaktor wznawia pracę;

-

awarie rzadkie

, nie powodujące jednak utraty szczelności obiegu

pierwotnego lub odbudowy bezpieczeństwa i nie stanowiące
zagrożenia na obszarze leżącym poza strefą ochronną;

-

maksymalna awaria projektowa

, przy której może wystąpić

wydzielenie maksymalnej określonej w raporcie bezpieczeństwa ilości
produktów rozszczepienia, ale możliwe być musi wyłączenie i
wychłodzenie reaktora.

Korzyści

Energetyka jądrowa jest niezależna od surowców
naturalnych (węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego itp.),
elektrownie mogą więc pracować bez obawy szybkiego
wyczerpania się zapasów paliwa.

Z używanego paliwa można uzyskać więcej energii
elektrycznej niż z jakiegokolwiek innego źródła
naturalnego:

- 1 kg węgla dostarcza 3 kWh energii
- 1 kg drewna - 1 kWh energii
- 1 kg nafty - 4 kWh
- 1 kg uranu - 50 tys. kWh

Mimo krążących przeświadczeń, energetyka jądrowa jest
prawie nieszkodliwa dla środowiska. Nie emituje żadnych
trujących substancji do otoczenia, przez co nie
zanieczyszcza powietrza, gleby i nie wpływa na
pogorszenie warunków zdrowotnych ludzi.

Zagrożenia

awaria reaktora

składowanie odpadów radioaktywnych

Energetyka jądrowa, mimo swych niezaprzeczalnych
zalet, ciągle traktowana jest przez ludzi jako poważne
zagrożenie. Nie zmienia tego fakt, że dzisiejsze reaktory
są dość bezpieczne, a znajdujący się w fazie
projektowania ich następcy (na przykład ciśnieniowy
reaktor wodny EPR - wspólne przedsięwzięcie Francji i
Niemiec) spełniać będą wszystkie, nawet te najbardziej
rygorystyczne normy bezpieczeństwa.

“Energetyka a ochrona środowiska” J.Kucowski, D.Laudyn.
M.Przekwas, W-wa 1994
“Energia. Jak oszczędzać energię. Poradnik użytkow nika” 6/19
lipiec 1996
“Wiedza i życie” 11/1998 – “Energetyczne dylematy” – Łukasz
A.Turski
“Wiedza i życie” 12/1997 – “Energia i my” – Łukasz A.Turski
“Wiedza i życie” 11/1996 – “Czy Polska potrzebuje energetyki
jądrowej” – Andrzej Z. Hrynkiewicz
“Świat nauki” 11/1998 – “Termiczne ogniwa fotowoltaiczne” –
T.Coutts, M.Fitzgerald
“Energetyka jądrowa, człowiek i środowisko” – Centrum
Informatyki Jądrowej W- wa1998
“Energetyka jądrowa a środowisko” H.J. Czosnowscy W-wa 1975

http://www.1lo.suwalki.pl/energ/doc/reaktor.html
http://www.rzeczpospolita.pl/Pl-asc/
gazeta/wydanie_990714/nauka/nauka_a_1.html
http://library.thinkquest.org/19662/high/pol/nuclear-reactor.html

Bibliografia:

Dziękuję za

uwagę!!!