Исследование атомного реактора РБК 1000

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АТОМНОГО РЕАКТОРА РБМК 1000

Долгушин Даниил Вадимович

Учреждение ГБПОУ «Поволжский государственный колледж»

Студентка 2 курса, специальность: 40.02.02 Правоохранительная деятельность

Руководитель: Анциферова М.Б, преподаватель Естествознания и Астрономии

Аннотация

Развитие цивилизации знаменуется по эпохам памятными сооружениями, египтяне оставили в истории пирамиды, а древние греки возвели Парфенон. История Европы восемнадцатого века знаменуется заводскими корпусами, а двадцатый век - атомный.

Родиной первой АЭС стал советский союз. Наша атомная энергетика прошла большой путь от маленькой мощности, в 5 мегаватт до АЭС с реакторами мощностью более 1000 мегаватт.

 Мирный атом сегодня используется в самых разных областях человеческой деятельности, но наибольшее применение он получил в энергетике.

 Ядерная энергия была признана самой чистой по сравнению с электростанциями на обычном топливе, поэтому АЭС и получили такое бурное развитие во второй половине 20 века. По расчетам ученых, ядерная энергетика должны была стать одним из основных источников электроэнергии, но к сожалению после аварии на ЧАЭС мир впал в ядерную истерию из-за чего большая часть  планов на строительство АЭС ЯТЕЦ и ЯТЦ были отменены или заморожены.

Цель исследования:

Изучить историю развития и конструкцию канальных реакторов.

Задачи исследования:

·         Исследовать эволюционный путь канальных реакторов от 1 реактора на ОАЭС до мощных реакторов типа РБМК на ЛАЭФ.

·         Разобрать конструкцию реактора РБМК 1000 и полный цикл работы воды в первом контуре

·         Исследовать работу канального реактора на функциональной модели имитирующей реактор.

Методы исследования:

•                    Наблюдение

•                    Эксперимент

•                    Изучение статей и литературы по данной теме

•                    Моделирование

Объект исследования:

Канальный  реактор РБМК 1000

Предмет исследования:

Научная литература и техническая документация о принципах работы канальных реакторов

В связи с покорением открытого космоса человечеством и планами на колонизацию других планет перед покорителями космоса встаёт проблема в снабжении колоний электроэнергией и горячей водой и лучше всего с этой проблемой справляется атомная энергетика.

Самое большое распространение в ядерной энергетике получили канальные ядерные реакторы.

Реактор такого типа был установлен на первой в мире АЭС, которая вступила в строй 27 июля 1954г. Новым этапом развития в реакторах канального типа стала белоярская аэс  имени И.В. Курчатова.

На БАЭС решалась задача создания реакторов с ядерным перегревом пара и высоким КПД. Опыт работы первых  АЭС с канальными реакторами  и отставание ядерной энергетики СССР по сравнению США   подтолкнул к осуществлению программы разработки мощного простого в постройке и самой главное дешёвого реактора,  что  и привело к  развернутому  строительству  АЭС.

С такими реакторами в нашей стране  на Ленинградской АЭС установлены канальные реакторы большой мощности (рбмк), энергетическая мощность такого блока составляет 1 000000 киловатт.  На рбмк применены не трубчатые, а стержневые твелы . Реактор рбмк 1000 является реактором 3 поколения.

Их отличала улучшенная система защиты заложенная непосредственно в проект и немного отличающейся расположением помещений в энергоблоке по сравнению с реакторами прошлого поколения. 

АЭС с реактором рбмк 1000 представляет из себя здания,  административного корпуса, санитарно-бытового корпуса, и   самого  реакторного отделения с машинным залом и открытого распределительного устройства (ору).

Перед Вами показано здание машинного зала и энергоблока в разрезе. Я выполнил макет реактора на 3D принтере. (Приложение А)

  В здании энергоблока смонтирован сам реактор, в нем идет преобразование ядерной энергии, в тепловую.

Реактор представляет из себя графитовую кладку в которой находятся металлические вертикальные каналы, а также опорные несущие металлоконструкций и металлоконструкции биологической защиты.

Металлоконструкции монтируются последовательно и имеют буквенное или двухбуквенное обозначение с приставкой (схема).

Трубы, вставленные в каналы графитовых колон снизу подключаются к нижним водяным коммуникациям (нвк), а свержу к пароводяным коммуникациям (пвк), то есть вода в реакторе идет сниз вверх.

Помимо всего в реакторе располагаются датчики давления температуры и излучения, системы охлаждения, сервоприводы  стержней управления  и многое другое .

Выделяющаяся при ядерном распаде энергия передается воде, которая вскипает в реакторе, превращается в кипящую смесь воды и пара. Это все происходит при давлении  более 70 атмосфер и температуре на выходе из реактора  около 280 градусов. 

Для вращения турбин нужен только пар, без воды. Пар отделяется от воды и  гонится в здание машинного зала,  где этот самый пар отдает свою энергию на вращение  турбины в турбогенераторе.   На вале турбины находится  электрогенератор,  который вырабатывает электричество поступающее на открытое распределительное устройство.  Там выработанное напряжение повышается  и выдается в систему энергоснабжения страны.

Исследование.

Для рассмотрения работы канального реактора нами была сооружена функциональная модель. (Приложение А)

На примере которой была рассмотрена работа первого контура энергоблока с канальным реактором.

Модель состоит из 3 основных блоков

1. (АЗ) активная зона

2. (ОУ) охладительная установка

3. (НУ) насосная установка

Все три блока опытной установки связаны трубопроводами.

Роль тепловыделяющего элемента выполнял электрический кипятильник, он располагался в круглом баке с водой, этот бак и кипятильник выполняли функцию активной зоны реактора (АЗ), из АЗ вода выкачивалась в охладительную установку которая представляла из себя сосуд с идущем в нем трубопроводом, который шел по спирали в  охладительной установке. Роль охладителя выполняет вода которой заполнен сосуд.

 Проходя через ОУ остывшая вода вкачивается в насосную установку, в насосной установке установлена турбина которая вращается с помощью вспомогательной силовой установки,  которая крутит турбину с достаточными оборотами для того чтобы вода циркулировал по контуру.

В нашей экспериментальной установке отсутствовали парогенератор и турбозубчатый агрегат т.к из-за особенностей конструкции показатели температуры и давление теплоносителя внутри системы недостаточны. Также материалы из которой была сделана экспериментальная установка не позволяли развить большее давление и температуру внутри контура т.к из-за повышения давления теплоноситель мог начать разрушать водяные коммуникации и могла возникнуть протечка теплоносителя первого контура, но даже те результаты постройки и  прогона экспериментальной установки на малой мощности, дал нам достаточно понятное представление о работе канального реактора

Выводы:

1.     Канальные реакторы являются одним из основных типов реакторов в СНГ и странах восточной Европы из за их надежности, простоты обслуживания и простоты подготовки новых кадров для их обслуживания и эксплуатации. Так же реакторы являются одними из самых интересных, т.к они дадут достаточно большой опыт при выведении реакторов из эксплуатации и их деактивации.

2.     Что перевешивает – плюсы атомной энергетики или минусы – вполне очевидно. Атомные электростанции активно используются, новые энергоблоки строятся, заключаются контракты на возведение новых АЭС в будущем. Чтобы минимизировать негативные последствия, нужно руководствоваться правилами ядерной и радиационной безопасности, обучать персонал и проводить проверки. И это вполне реально. Поэтому можно сказать, что мир сделал свой выбор в пользу атома.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Научные и учебно-методические издания

1.                 Бадев В.В., Егоров Ю.А., Казаков С.В. "Охрана окружающей среды при эксплуатации АЭС". - М.: - Энергоатомиздат, 2002

2.                 Кедровский О.Л., Шишиц Ю.И., Леонов Е.А., и др. "Основные направления решения проблемы надежной изоляции радиоактивных отходов в СССР". // Атомная энергия, т. 64, вып.4. 1988, с. 287-294

3.                 Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. Для 10кл. общеобразоват. Учреждений. М.: Прсвещение, 2019.

4.                 Курс общей физики, ч.2. Г.А.Зисман, О.М.Тодес, М. «Наука», 1998г.

       Ресурсы сети Интернет

5.                 https://ru.wikipedia.org/wiki

Приложение А

Приложение Б