Принцип работы ядерного реактора

Начало работы реактора заключается в запуске ядерной реакции. Топливо (уран), которое находится в виде таблеток в специальных тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах), погружают в активную зону, где находится дистиллированная вода. Начинается цепная реакция. Свободные протоны пролетают из одной трубки (ТВЭЛа) в другую, расщепляя ядра урана. Для контроля реакции в активную зону вводятся регулирующие стержни. Чтобы замедлить реакцию, стержни опускают ниже, чтобы разогнать, вверх.

Вода в активной зоне нагревается и по теплоносителю поступает в парогенератор (вода первого контура). Также туда поступает вода из конденсатора (вода второго контура), которая охлаждает нагревшуюся воду. После этого вода в активной зоне заменяется охлажденной.

Когда в парогенераторе нагревается вода, образуется пар, который поступает в турбину и раскручивает ее до 3000 оборотов в минуту. Турбина заставляет работать генератор, который вырабатывает электрический ток.

В результате работы ядерного реактора образуется электроэнергия, которую можно использовать в быту человека.

УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Сейчас ядерный реактор широко применяется в АЭС, поэтому он имеет некоторые дополнительные части. Его устройство чуть сложнее первоначального.

К современному реактору присоединены: трансформатор, градирни, главные циркуляционные и питательный насосы (рисунок 5).

Рисунок 5. Устройство современного ядерного реактора. [5(1)]

Питательный насос.

Питательные насосы (рисунок 6) применяются для подачи химически очищенной воды в парогенераторы энергоблоков АЭС. Питательные насосы изготавливаются в различных конструктивных исполнениях: горизонтальные, одно- или двухкорпусные, секционного или спирального типа, одноступенчатые с рабочим колесом двухстороннего входа или многоступенчатые с односторонним расположением рабочих колес. Работа питательных насосов обеспечивается применением рабочего колеса.[8]

Рисунок 6. Питательный насос.

Трансформатор.

Силовые трансформаторы и автотрансформаторы относятся к основному электрическому оборудованию электростанций. Они предназначены для преобразования электроэнергии переменного тока одного напряжения в другое. В блоках с генераторами включаются повышающие трансформаторы Т1 (рисунок 7), для питания потребителей предусмотрена установка понижающих трансформаторов с расщепленной обмоткой низкого напряжения Т2 и двухобмоточных ТЗ.[12]

По количеству фаз различаются однофазные и трехфазные трансформаторы. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12—15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20—25% меньше, чем в группе из трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.[13]

Рисунок 7. Упрощенная схема энергоблока генератор-трансформатор.

Градирни.

При работе ядерного реактора вода второго контура выделяет пар, который крутил электрогенератор. Отдав часть энергии, этот пар поступает в конденсатор, где охлаждается водой из башенной градирни (рисунок 8).

Для конденсации пара требуется очень большое количество охлаждающей воды, то на АЭС чаще всего используют испарительные башенные градирни. Из-за своих гигантских размеров они часто являются самой заметной частью АЭС.[7]