Источники электроэнергии

конструктивного ис¬полнения реакторы имеют отличит, осо¬бенности: в корпусных реакторах топливо и замедлитель расположены внутри корпу¬са, несущего полное давление теплоно¬сителя; в канальных реакторах топливо, охлаждаемые теплоносителем, устанавли¬ваются в спец. трубах-каналах, пронизы¬вающих замедлитель, заключённый в тонкостенный кожух. Такие реакторы применяются в СССР (Сибирская, Белоярская АЭС и др.),

Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, серпантиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герме¬тичным. Предусматривается система конт¬роля мест возможной утечки теплоноси¬теля, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружаю¬щей местности. Оборудование реакторно¬го контура обычно устанавливают в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реактора не обслу¬живаются, Радиоактивный воздух и не¬большое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС спец. системой вентиляции, в которой для исключения возможно¬сти загрязнения атмосферы предусмот¬рены очистные фильтры и газгольдеры выдержки. За выполнением правил ра¬диационной безопасности персоналом АЭС сле¬дит служба дозиметрического контроля.

При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядер¬ной реакции; аварийная система расхо¬лаживания имеет автономные источники питания.

Наличие биологической защиты, систем спец. вентиляции и аварийного расхо¬лаживания и службы дозиметрического контро¬ля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вред¬ных воздействий радиоактивного облу¬чения.

Оборудование машинного зала АЭС аналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличит, особенность боль¬шинства АЭС — использование пара сравнительно низких параметров, на¬сыщенного или слабо перегретого.

При этом для исключения эрозионного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в пару, в турбине устанавливают сепари¬рующие устройства. Иногда необходимо применение выносных сепараторов и промежуточных перегревателей пара. В связи с тем что теплоноситель и со¬держащиеся в нём примеси при прохож¬дении через активную зону реактора активируются, конструктивное решение оборудования машинного зала и системы охлаждения конденсатора турбины од¬ноконтурных АЭС должно полностью исключать возможность утечки теплоно¬сителя. На двухконтурных АЭС с высо¬кими параметрами пара подобные требо¬вания к оборудованию машинного зала не предъявляются.

В число специфичных требований к компоновке оборудования АЭС входят: минимально возможная протяжённость коммуникаций, связанных с радиоак¬тивными средами, повышенная жёст¬кость фундаментов и несущих конст¬рукций реактора, надёжная организа¬ция вентиляции помещений. показан раз¬рез главного корпуса Белоярской АЭС с канальным графито-водным реакто¬ром. В реакторном зале размещены: реактор с биологической защитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонована по блочному принципу реактор—турбина. В машинном зале рас¬положены турбогенераторы и обслужи¬вающие их системы. Между машинным II реакторным залами размещены вспомогательные оборудование и системы управле¬ния станцией.

Экономичность АЭС определяется её основным техническим показателями: единичная мощность реактора, энергонапря¬жённость активной зоны, глубина вы¬горания ядерного горючего, коэффецента ис¬пользования установленной мощности АЭС за год. С ростом мощности АЭС удельные капиталовложения в псе (стои¬мость установленного кет) снижаются более резко, чем это имеет место для ТЭС. В этом главная причина стремле¬ния к сооружению крупных АЭС с большой единичной мощностью блоков. Для экономики АЭС характерно, что доля топливной составляющей в себестоимости вырабатываемой электроэнергии 30 - 40% (на ТЭС 60—70%). Поэтому круп¬ные АЭС наиболее распространены в промышленно развитых районах с огра¬ниченными запасами обычного топлива, а АЭС небольшой мощности — в трудно¬доступных или отдалённых районах, напр. АЭС в пос. Билибино (Якут. ЛССР с электрической мощностью типового блока 12 Мет. Часть тепловой мощности реактора этой АЭС (29 Мет) расходу ст¬оя на теплоснабжение. Наряду с выработ¬кой электроэнергии АЭС используются также для опреснения морской воды. Так, Шевченковская АЭС (Казах. ССР) электрической мощностью 150 Мвт рассчи¬тана на опреснение (методом дистилля¬ции) за сутки до

150 000 т воды из Кас¬пийского м.

В большинстве промышленно развитых стран (СССР, США, Англия, Фран¬ция, Канада, ФРГ, Япония, ГДР и др.) по прогнозам мощность действующих и строящихся АЭС к 1980 будет доведена до десятков Гвт. По данным Международного атомного агентства ООН, опубликован¬ным в 1967, установленная мощность всех АЭС в мире к 1980 достигнет 300 Гвт.

В Сов. Союзе осуществляется широкая программа ввода в строй крупных энер-гетич. блоков (до 1000 Мет) с реакторами на тепловых нейтронах. В 1948—49 были начаты работы по реакторам на бы¬стрых нейтронах для промышленной АЭС. Физической особенности таких реакторов позволяют осуществить расширенное воспроизводство ядерного горючего (коэффициент воспроизводства от 1,3 до 1,7), что даёт возможность использовать не только 235U , но и сырье¬вые материалы 238U и 232Th . Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах не со¬держат замедлителя, имеют сравнитель¬но малые размеры и большую загрузку. Этим и объясняется стремление к интен¬сивному развитию быстрых реакторов в СССР. Для исследований по быстрым реакторам были последовательно соору¬жены экспериментальные и опытные реакторы БР-1, БР-2, БР-З, БР-5, БФС. Полученный опыт обусловил переход от исследований модельных установок к проектированию и сооружению промышленных АЭС на быстрых нейтронах (БН-350) в г. Шевченко и (БН-600) на Белоярской АЭС. Ведутся исследования реакторов для мощных АЭС, напр. в г. Мелексссе построен опытный реактор БОР-60.

Крупные АЭС сооружаются и в ряде развивающихся стран (Индия, Паки¬стан и др.).

На 3-й Международной научно-технической конференции по мирному использова¬нию атомной энергии (1964, Женева) было отмечено, что широкое освоение ядерной энергии стало ключевой пробле¬мой для большинства стран. Состояв¬шаяся в Москве в августе 1968 7-я Мировая энергетическим конференция (МИРЭК-УП) подтвердила актуальность проблем выбо¬ра направления развития ядерной энер¬гетики на следующем этапе (условно 1980—2000), когда АЭС станет одним из оси. производителей электроэнергии.

ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА

В последнее время интерес к проблеме использования сол¬нечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также отно¬сится к возобновляемым, внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть его возможности отдельно.

Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.

Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого ко¬личества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0.5 % - пол¬ностью покрыть потребности на перспективу.

К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенци¬альные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях ( южные широты, чистое небо ) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м2. По¬этому, чтобы коллекторы солнечного излучения «собирали» за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей че¬ловечества нужно разместить их на территории 130 000 км2 !

Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты. Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический ( как правило, алюминиевый ) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жид¬костью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной кол¬лектором, жидкость поступает для непосредственного использова¬ния. Согласно расчетам изготовление коллекторов солнечного из¬лучения площадью 1 км2, требует примерно 10^4 тонн алюминия. Доказанные же на сегодня мировые запасы этого металла оценива¬ются в 1.17*10^9 тонн.

Из написанного ясно, что существуют разные факторы, огра¬ничивающие мощность солнечной энергетики. Предположим, что в будущем для изготовления коллекторов станет возможным приме¬нять не только алюминий, но и другие материалы. Изменится ли ситуация в этом случае ? Будем исходить из того, что на от¬дельной фазе развития энергетики ( после 2100 года ) все миро¬вые потребности в энергии будут удовлетворяться за счет сол¬нечной энергии. В рамках этой модели можно оценить, что в этом случае потребуется «собирать» солнечную энергию на площади от 1*10^6 до 3*10^6 км2. В то же время общая площадь пахотных зе¬мель в мире составляет сегодня 13*10^6 км2.

Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение пот¬ребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изго¬товление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их пере-

возки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт*год электрической энергии с помощью