Branduolinė energija1
5 (100%) 1 vote

Branduolinė energija1

Raseinių „Žemaičio“ gimnazija

Branduolinė energetika

Lietuvoje

(kūrybinis darbas)

Andrius Kasparavičius, Ir1

1999 04 17

I skyrius

Ignalinos atominė elektrinė

Ignalinos atominė elektrinė yra šiaurės rytų Lietuvoje netoli sienos su Baltarusija. Banduolinė jėgainė pastatyta ant didžiausio mūsų šalyje Drūkšių ežero kranto.

Ignalinos atominė elektrinė veikia kanalinio tipo šiluminių neutronų vandens-grafito branduoliniai reaktoriai RBMK-1500. Toks energinis reaktorius – galingiausias pasaulyje. Šluminė elektrinės vieno bloko galia – 4800 MW, elektrinė galia – 1500MW.

Ignalinos AE, kaip ir visose elektrinėse, turinčiose RBMK tipo reaktorius, naudojama vieno kontūro šiluminė schema: į turbinas tiekiamas prisotintas 6,5 Mpa slėgio garas, kuris susidaro tiesog reaktoriuje, verdant per jį pratekančiam lengvajam vandeniui, cirkuliuojančiam uždaru kontūru. Pirmoji elektrinės eilė turi tik du energetinius blokus. Vieno reaktoriaus bloke yra dvi turbinos, kurių galia po 750MW.

Kiekviename energobloke yra patalpos branduolinio kuro transportavimo sistemoms ir valdymo pultams. Bendra energoblokams – mašinų salė, patalpos dujoms valyti ir vandens paruošimo sistemos.

Ežero vanduo naudojamas elektrinės turbinų kondensatoriams aušinti.

AE svarbiausia dalis – reaktorius, o svarbiausia reaktoriaus konstrukcijos dalis – grafitinis klojinys su branduoliniu kuru, strypais-sugėrikliais ir gaubiančiomis jį metalo konstrukcijomis – įrengta betoninėje šachtoje. Vertikaliose grafitinio klojinio kolonose yra technologiniai kanalai su branduoliniu kuru bei valdymo ir apsaugos sistemos kanalai. Klojinys įrengtas ant suvirintos metalinės konstrukcijos, besiriamenčios į betoninį pagindą. Iš viršaus klojinys perdengiamas viršutiniąja metaline konstrukcija, besiremiančia į biologinės apsaugos žiedinį vandens baką. Suvirintas cilndrinis gaubtas, gaubiantis klojinį, viršutinė ir apatinė reaktoriaus metalinės konstrukcijos sudaro hermetišką reaktoriaus ertmę. Ji užpildyta helio ir azoto mišiniu, kad grafitas nesioksiduotų ir būtų geresnis šilumos laidininkas nuo grafito į technologinius kanalus.

Numatyta galimybė keisti valdymo-apsaugos ir technologinius kanalus remontuojant, kai reaktorius sustabdytas ir atvėsęs.

Technologiniai kanalai – tai vamzdžio konstrukcijos, kurios viršutinė ir apatinė dalys pagamintos iš korozijai atsparaus plieno, o vidurinioji – iš cirkonio lydinio. Pjautiniai grafito žiedai kanaluose užtikrina šiluminį kontaktą su klojinio grafito blokais.

Į technologinį kanalą ant pakabos įleidžiama šilumą išskirianti kasetė. Ji sudaryta iš dviejų rinklių, turinčių po 18 šilumą išskiriančių elementų, kurie yra hermetiški cirkonio lydino vamzdeliai, užpildyti kuro tabletėmis iš urano dioksido.

Šilumos agentas – vanduo – tiekiamas į kiekvieną technolognį kanalą iš apačios. Iš technologinio kanalo šilumos agentas garo vandens mišinio pavidalu patenka į seperatorius. Šilumos apykaitai pagerinti ant viršutinės šilumą išskiriančios rinklės įrengtos grotelės, kurios vadinamos intensifikatoriais. Šilumą išskiriančios kasetės su išdegusiu kuru iškraunamos ir gabenamos į saugojimo vietą. Naujos kasetės įstatomos veikiant reaktoriui. Visą darbą atlieka krovimo mašina, esanti centrinėje salėje.

Šilumos agentas Vanduo(garo ir vandens mišinys)

Šiluminė schema vieno kontūro

Reaktoriaus galia šiluminė 4800MW

elektrinė 1500MW

Aktyvosios zonos matmenys skersmo 11800mm

aukštis 7000mm

Kanalų kvadratinio klojinio žingsnis 0,25´0,25m

Grafitinio reflektoriaus storis galinio 500mm

šoninio 880mm

Maksimali grafito temperatūra 750 0C

Kuras urano dioksidas

Pradinis įsodrinimas pagal U235 2,0%

Kuro suvartojimas 21,6 MW . P/kg

Kanalų kiekis klojinyje Technologinių 1661vnt.

Valdymo ir apsaugos sistemos 235 vnt.

Reflektoriaus aušinimo 156 vnt.

Prisotinto garo slėgis seperatoriuose 7,0 MPa

Maitinančiojo vandens temperatūra 190 0C

Prisotinto garo suvartojimas 8800t/p

Šilumos agento suvartojimas reaktoriuje 40000ø48000m3/val

Šilumos agento temperatūra Įėjime į TK 260 0C

išėjme iš TK 285 0C

Vidutinis masės garingumas išėjime 0,291

Svarbiausi reaktoriaus RBMK-1500 techniniai duomenys.

Daugybė energijos, išsiskiriančios tuo metu, kai neutronai skaldo atomų branduolius, sušildo aplink reaktorių esantį vandenį, ir jis užverda. Susidarę vandens garai suka turbiną, kuri suka generatorių, gaminantį elektros energiją.

Reaktoriaus cirkuliacijos kontūras – tai sistema, sudaryta iš technologinių kanalų vandens-garo ir vandens komunikacijų vamzdyno, garo seperatorių, pagrindinių cirkuliacijos siurblių, slėgimo, įsiurbimo ir gupinių kolektorių, o taip pat jų jungimo vamzdynų.

Kontūras sudarytas iš dviejų autonomiškų kilpų. Kiekvienoje iš jų yra po 2 horizontalaus tipo garo seperatorius, sujungtus garo ir vandens sandūromis. Kiekvieno seperatoriaus korpuso viduje yra maitinančiojo vandens kolektorius. Iš kiekvieno kolektoriaus maitinantis vanduo perforuotais tarpvamzdžiais tiekiamas į nuleidimo vamzdžius. Seperuotas vanduo, maišydamasis su maitinančiuoju, kuris prieš tai išvalomas, pašildomas ir deaeruojamas, nuleidimo vamzdžiais patenka į siurbiantįjį kolektorių, o toliau
įsiurbiančiais vamzdynais tiekiamas į keturis pagrindinius cirkuliacijos siurblius, vienas iš jų yra rezervinis. Siurblio tipas – vertikalus, išcentrinis, vienos pakopos. Nominalus siurblio padavimas – 8500m3/val, esant 200m vand./l slėgiui, sukimosi dažnis – 100 aps/min, elektros variklio galia – 5500KW.

Iš pagrindinių cirkuliacjos siurblių slėgimo vamzdynais vanduo pateka į slėgimo kolektorių. Kiekvieno pagrindinio cirkuliacijos siurblio įsiurbiančiame vandenyje įrengta uždarymo sklendė, slėgimo vamzdyne – atbulinis vožtuvas, droselinis vožtuvas ir uždarymo sklendė. Įsiurbiantys ir slėgimo kiekvienos kilpos kolektoriai sujungti šešiais baipasiniais vamzdynais, turinčiais po uždarymo sklendę ir atbulinį vožtuvą. Baipasai užtikrina natūralią šilumos agento cirkuliaciją esant avariniam pagrindinių cirkuliacijos siurblių išjungimui.

Slėgimo kolektorius vamzdynais sujungtas su 20 skirstančiųjų grupinių kolektorių. Prieš kiekvieną jų yra uždarymo sklendė, atbulinis vožtuvas ir vandens, patenkančio į reaktoriaus avarinio aušinimo sistemą, maišiklis. Iš kiekvieno skirstančiojo grupinio kolektoriaus nuvesti 40-43 vandens komunikacijos vamzdynai.

Vieno kontūro kilpoje šiluma nuvedama nuo pusės reaktoriaus. Šilumos agentas paskirstomas reaktoriaus technologiniams kanalams priklausomai nuo enerijos išsiskyrimo aktyviojoje zonoje.

Iš kiekvieno seperatoriaus garas į turbinas patenka dviem garotiekiais. Garotiekis įrengtas taip, kad būtų galima užtikrinti kiekvieno seperatoriaus ryšį su dviem turbinomis. Įrengimų ir garotiekio apsaugai nuo neleistino slėgio pakilimo numatyta garo nuleidimo sistema, per kurią garo perteklius patenka į turbinų kondensatorius arba lokalizavimo sistemos kondensacines kameras. Pabuvojusio turbinoje garo kondensatas chemiškai valomas jonokaitos filtrais, pašildomas regeneracinio šildymo sistemos šilumokaičiuose, aeruojamas ir papildomai išvalytas mechaniniais filtrais maitinančiais vamzdynais grįžta į cirkuliacijos kontūro seperatorius.

Kiekvienas elektrinės blokas turi dvi turbinas K-750-65/3000 su 800MW galios generatoriais. Turbinos – vieno veleno, dvisrautės(vienas cilindras – aukšto slėgio ir keturi žemo) su tarpiniu garo perkaitinimu. Rotoriaus sukimosi greitis – 3000 apsukų per minutę. Generatoriai – trifaziai, 50Hz dažnio, aušinami vandeniliu ir vandeniu, prijungti prie atvirosios elektros pastotės. Turbinos valdomos automatizuota ASUT – 750 sistema.

Kuras perkraunamas krovimo mašina veikiant reaktoriui ir nemažinant jo galios.

Krovimo mašinos pagrindinė dalis – skafandras su biologine apsauga, apskaičiuotas darbiniam slėgiui technologiniame kanale ir atliekantis šias funkcijas:

q Mašinos hermetiškumą su viršutine technologinių kanalų dalimi;

q Technologinių kanalų kamščių hermetinimą ir išhermetinimą;

q Išima panaudotą šilumą išskiriančią kasetę;

q Tikrina technologinio kanalo traktą;

q Įstato naują šilumą išskiriančią kasetę.

Mašina turi dvi tikslaus nutaikymo į technologinį kanalą sistemas: optinę-televizinę ir kontaktinę.

Skafandras įrengtas ant tiltu judančio vežimėlio. Tiltas savo ruožtu bėgiais gali judėti išilgai centrinės salės. Mašina valdoma iš operatorinės, kuri yra už centrinės salės sienos.

Darbo eiga tokia:

1. Mašina po tikslaus nutaikymo į technologinį kanalą su juo susijungia, po to užsandarinamas mašinos tarpvamzdis su viršutine technologinio kanalo dalimi.

2. Specialus mašinos griebtuvas susikabina su pakaba ir išhermetinamas technologinis kanalas. Įjungiamas kėlimo mechanizmas ir pakaba kartu su šilumą išskiriančia kasete visiškai įtraukiama į skafandrą.

3. Po to į technologinį kanalą įstatoma pakaba su nauja šilumą išskiriančia kasete ir technologinis kanalas hermetinamas.

4. Po hermetinimo kokybės kontrolės mašina atsiskiria nuo technologinio kanalo ir juda naudotų kasečių priėmimo mazgo link, kur jinai iškraunama.

Kita sistema – Elektrinės kontrolės ir valdymo sistema. Ši sistema užtikrina parindinių technologinių įrengimų normalų, patikimą ir saugų darbą, technologinių procesų stabilius parametrus.

Elektrinės kontrolės ir valdymo sistema skirstoma pagal funkcijas į:

q reatoriaus kontrolės, valdymo ir apsaugos sistemą;

q reaktoriaus-technologinių įrengimų kontrolės, valdymo ir apsaugos sistemą;

q turbogeneratoriaus ir atvirojo skirstančiojo įrenginio kontrolės valdymo ir apsaugos sistemą;

q funkcinio-grupinio valdymo sistemą;

q krovimo mašinos valdymo sistemą.

Elektrinės daugelio technologinių parametrų operatyvi kontrolė vyksta centralizuotai, padedant informacinei skaičiavimo sistemai.

Operatyvią informaciją atspindi blokinio valdymo skydo displėjai, savirašiai rodykliniai prietaisai, įvairios signalinės švieslentės ir indikatoriai, mikroshemos, spausdinantys įrenginiai.

Elektrinė valdoma iš blokinio valdymo skydo.

Operatorių darbui vadovauja ir jį koordinuoja elektrinės pamainos vršininkas arba jo pavaduotojas.

Elektrinėje numatyta daugiapakopė technologinių įrenginių apsauga.

Sutrikus technologinių įrenginių darbui, pradeda veikti įvairių kategorijų apsauga, kuri užtikrina reaktoriaus galios sumažėjimą iki saugaus lygio 2-4% greičiu.

Avarinė apsauga, sumažinanti reaktoriaus galią iki nulio, naudojama retai.

Dar viena IAE
reaktoriaus valdymo ir apsaugos sistema. Ji patikimai kontroliuoja reaktoriaus darbą ir jo saugią eksploataciją. Ji užtikrina reaktoriaus paleidimą, atomatinį duoto lygio galios palaikymą, valdo energijos paskirstymą pagal reaktoriaus aktyviosios zonos spindulį ir aukštį, kompensuoja kuro trūkumą, garantuoja reaktoriaus apsaugą avarinių situacijų metu.

Reaktoriaus valdymo ir apsaugos sistemoje naudojama labai patikima aparatūra su integralinėmis schemomis įvairių daviklių signalams priimti ir apdoroti, o taip pat ir informuoti operatorių apie reaktoriaus būvį.

Reaktoriaus galia ir jos paskirstymas operatyviai reguliuojamas 211 boro karbido šerdžių, esančių reaktoriaus valdymo ir apsaugos sistemos kanaluose. Šerdims aušinti naudojamas specialaus kontūro vanduo. 40 šerdžių naudojamos valdyti energijos paskirstymui pagal reaktoriaus aktyvosios zonos aukštį.

24 šerdys atlieka greitos avarinės apsaugos funkciją. Esant avarinei situacijai, jos į aktyvią zoną įkišamos per 2,5 sekundės.

Likusios šerdys unifikuotos ir naudojamos avarinei apsaugai, automatiniam reaktoriaus reikiamo lygio galios palaikymi, energijos paskirstymo reaktoriaus aktyvosios zonos spinduliu valdymui.

Reaktoriaus technologinės kontrolės sistemos bloko operatorių personalui pateikia reikiamą informaciją ir ją įveda į valdymo ir apsaugos sistemą.

Reaktoriaus technologinės kontrolės sistemos skirstomos į šias pagrindines funkcines dalis:

q informacijos-skaičiavimo sistemą, kuri informaciją apdoroja ir pateikia;

q Energijos išskyrimo kontrolės ir reguliavimo automatinę sistemą, kuri matuoja ir kontroliuoja energijos išskyrimą reaktoriaus kanaluose;

q šilumą išskirančių rinklių apvalkalų hermetiškumo kontrolės autonomišką sistemą, kuri matuoja ir kontroliuoja reaktoriaus šilumos gento aktyvumo padidėjimą;

q technologinių kanalų bei valdymo ir apsaugos sistemos kanalų sveikumo kontrolės sistemą, kuri matuoja dujų, pumpuojamų aktyviosios zonos dujų traktais, temperatūrą ir signalizuoja apie šių dujų santykinę drėgmę;

q šilumos agento suvartojimo reaktoriaus kanaluose kontrolės sistemą;

q reaktoriaus pagrindinių ir pagalbinių įrengimų temperatūros kontrolės sistemą.

Informacijos-skaičiavimo sistemos komplekso struktūra yra trijų lygių, turi ESM SM-1M ir SM-2M bei ryšio su objektu priemones.

Energijos išskyrimo kontrolės ir reguliavimo sistema apima energijos išskyrio detektorius, kurie neinertiškai matuoja neutronų srauto tankį pagal reaktoriaus aktyviosios zonos spindulį bei aukštį ir signalizuoja valdymo skyde bei informuoja apdorojimo aparatūrą.

Šilumą išskiriančių rinklių apvalkalų hermetiškumo kontrolės sistema apima scintiliacinius gama-spektrometrinius daviklius, įrengimus, kurie užtikrina daviklių judėjimą ir darbą garo komunikacijų tarpvamzdinėje erdvėje ir aparatūrą, kuri apdoroja ir pateikia informaciją.

Technologinė kanalų ir valdymo bei apsaugos kanalų sveikumo kontrolės sistema apima dujų temperatūros ir valdymo bei apsaugos sistemos drenažo kanalų temperatūros matavimo daviklius, įrengimų, kurie perpumpuoja dujas per aktyviąją zoną, ir santykinės drėgmės kontrolės daviklius.

Šilumos agento sunaudojimo reaktoriaus kanaluose kontrolės sistema apima technometrinius daviklius ir aparatūrą, kuri dažnuminį signalą keičia į analoginį.

Reaktoriaus įrenginių temperatūros kontrolės sistema sudaryta iš karščiui atsparių kabelinių termoelektrinių keitiklių.

Kadangi atominėje elektrinėje gaminama garo kondensatui ataušinti reikalingi milžiniški vandens kiekiai, branduolinės jėgainės statomos ant jūrų, didelių upių ar ežerų krantų.

Dėl šios priežasties Drūkšių ežero pakrantėje, šalia IAE, iškasti du kanalai – ėmimo ir išleidimo. Garo kondensatas aušinamas atvira cirkuliacija: vanduo imamas iš ežero ir technologijos ciklo pabaigoje išleidžiamas atgal.

Atominės elektrinės, kaip ir bet kokio pramonės objekto, poveikis aplinkai yra labai įvairus. Dideli išleidžiamos šilumos kiekiai 3-4 laipsniais pakelia aušinimo baseino – Drūkšių ežero vandens temperatūrą ir veikia apylinkių mikroklimatą. Šis terminės taršos židinys smarkiai veikia ežero ekosistemą, čia aiškiai pastebimi eutrofikacijos požymiai. Pašildytas vanduo bei dėl įvairių priežasčių patenkančios į ežerą cheminės medžiagos keičia fizines ir chemines aplinkos savybes. Tai savo ruožtu nulemia gyvūnijos bei augalijos gyvenimo sąlygas.

II skyrius

AE skleidžiama radiacija

Kartu su dujomis elektrinė į aplinką išmeta ir radioaktyvias medžiagas, kurios susidaro urano branduoliams skylant. Iš šių radioaktyvų medžiagų atomų branduolių atsiranda, žmogaus nejuntama, gama spinduliuotė dar kitaip vadinama gama radiacija.

Gama spinduliuotė elektromagnetinių bangų spektre pasižymi trumpomis bangomis ir aukštu dažniu. Aukšto dažnio spinduliuotę sudaro fotonai, turintys didelę energiją, kuri gali pakeisti atomus, pasitaikančius jų judėjimo kelyje. Tokia spinduliuotė vadinama jonizuojančiąja. Kai žmogaus kūno audiniai yra apšvitinami, gali būti pažeistos genetinio paveldimumo ląstelės(DNA). Paprastai pažeistos ląstelės atsistato arba yra išstumiamos iš organizmo, tačiau bet kokiu atveju tokie pažeidimai gali sukelti vėžines ligas. Radioaktyviųjų medžiagų
gali jonizuoti atomus, patenkančius į spindulių pluoštą. Tai reiškia, kad spinduliuotė gali pažeisti ar net sunaikinti ląsteles įvairiais būdais. Ląstelių plazma, ląstelių membrana ar genetinio paveldimumo masė gali būti tiesiogiai pažeistos, joms susidūrus su spinduliais. Didelės dozės, sunaikinančios daug kūno audinių ląstelių, gali būti ūminės spindulinės ligos priežastis ar pažeisti gemalą. Remiantis tarptautinių organizacijų rekomendacijomis, Lietuvoje nustatyta, kad su jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniais dirbantis žmogs per penkerius iš eilės metus gali gauti ne didesnę kap 100mSv(sivertų) apšvitos dozę. Lietuvoje tik kai kurie IAE darbuotojai šiuo metu gauna didesnes dozes. Norint, kad gama spinduliuotė neviršytų leidžiamų normų, reikalingas kelių centimetrų švino sluoksnis, decimetro storio betono plokštė arba dviejų metrų vandens siena. Nesant avarinei situacijai arba nesant arti IAE, radiacijos dozės žmogui iš IAE yra nedidelės, palyginus su natūralių spinduliuotės šaltinių dozėmis.

Šiuo metu Jūs matote 33% šio straipsnio.
Matomi 2324 žodžiai iš 7075 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.