сро Шолпан апай


9.3.Газ суытқышты графитті реактор
1.Магноксті реактор.Магноксті реактордың басты ерекшелігі табиғи уран пайдалануында.Бұл-жылу қалдықтары көмірқышқыл газы және магнокс құрылымдық(конструкциялық) материал ретінде пайдаланатын уран-графитті реактор.Алғаш мұндай өндірістік реактор 1956 жылы Ұлыбританияда Коллдер-Холлда салынған.Белсенді аймақ техникалық каналы диаметрі 10 см болатын вертикаль саңылаулары бар графитті блоктардан тұрады. Тор(решетка) -20 см қадамдық шаршы. Әр каналда металды табиғи ураннан жасалған жвэл гирляндылары бір-бірден каналдардың көлденең қимасында орналасады.Бекіту үшін каналдың ортасында диаметрі үшсантиметрлі жвэл-дің төрт бейік қабырғасы болады.Жетілген(развитой) бетте қабықшаның материалы нейтронды аз жұтқаны дұрыс,жұтылуда магниге қарағанда алюминиді пайдаланған дұрысырақ.Газдың жылусыйымдылығы аз болады және реакторда массасын арттыру үшін каналдырдың диаметрін үлкен етіп жасайды,сонымен қатар корпустың беріктілігін арттыру үшін мүмкіндігінше газдың қысымын арттырады.Егер бірінші реакторда қысы 0,7 МПа болса,онда келесі реакторларда 4МПа-ға дейін жетеді.
Графитті бөлікте (графитовая кладка) D=11м, H=8.2м, оның орталық бөлігі,белсенді аймақ,D=9.45м, H=6.4м,қалғандары шағылдырғыштары болады.Графиттің массасы 1140т,ал 1696 каналында 127т уран болғанда ,онда критикалық масса сияқты 31т тең болады.Уранның қалдықтарынан реактивті қор пайда болады,ол 16 каналға бір стерженнен есептеліп компенсентірілген стержендермен тығындалады.Компенсатордың ең көп бөлігі үлкен белсенді аймақта болады.
Газсуытқышты реактордың маңызды құлылымдық жетілдірілуі Францияда ұсынылды.Құрылымдық функциясы және биологиялық қорғаныс бір бетонды бөлікте біріктіріліп,бірінші контур жылуалмастырғыш-парогенераторымен түгел сонда көшірілді. Бетон бөлінуде нашар жұмыс істеген сайын, биологиялық қорғаныс корпусты, барлық көлемі бойынша шойын тросспен тартылатын, алдын алынған қызған бетон орындайды.
Бұндай құрылым шойын корпусын дайындауға кететін шойын санына қарағанда шойынды әлдеқайа аз қолдануды талап етеді және 5м қабырғаның жуандығында қысымды 4МПа-ға дейін көтеруге болады. Бұндай құрылымның өте сәтті шыққаны сонша қазіргі уақытта барлық газсутқышты реактордың бәрінде бетонды корпус болады.Қазір бетон корпусты ғимараттар мен басқа да корпусты ректорлардың,соның ішінде ауырсулы реакторлардың мүмкіндіктері талқылынуда.

9.5-сурет. Колдер-Холдағы реактор:
1-Жүктеуші тұрба;2-басқару стержндері;3-белсенді аймақ;4-шағылдырғыш; 5-корпус;6-жылуизоляциясы;7-биологиялық қорғаныс.

9.6-сурет. Бюж(Франция) қаласындағы АЭС-ның магноксты реакторы:
1-жүктегіш машина;2-жылу оқшаулағыш;3-корпустың герметикалық қабығы; 4-белсенді аймақ;5-корпус;6-бугенераторы;7-газүрлегіш.
Газдың қолжетерлік температурасы металдық уранның сонымен қатар, магнокстың қабықшасының(§8.2, п.8). шектеулі температурасымен анықталынады (§8.2, п.7). Таңдаулы конструкцияда жбэ қабырғасының температурасы 450ºC , шығатын газ 410ºC және турбинадан шығатын бу 380-390ºC, яғни қыздырылған бу алынады. Жеке қондырғыларда ПӘК-і 31% -ға жетседе, АЭС -да көп емес (24-28%). Газ суытқышты реактордың басты кемшілігі – жылу тасымалдау айналымы кезінде энергия көп шығындалады (қондырғыда 20% энергияға дейін өндіреді). Электрэнергияның құны ЖЭС – на қарағанда бірнеше есе қымбат. Бұған қарамастан магноксты реактор кезінде жеткілікті эффективті болды, 60 - шы жылдың соңына қарай Ұлыбританияда әлемнің жартысынан көбіне жететін электрэнергия өндіретін онға жуық АЭС салынды. Бұл ядролық энергетикадағы алғашқы талпыныс болды.
2. Жетілдірілген гранитті реактор (AGR). Газ жылутасымалдағыш графитті реакторда өте жоғары температураны алуға болады, бірақ жбэ материалдар шектеулі температурадан босауы керек. Сондықтан алдымен металдық отынды диоксидпен, яғни байытылған уранмен алмастырамыз. Ал байытылған және жетілдірілген уран реактордың жақсартылған жылуфизикалық көрсеткішін береді. Графитті реакторда (AGR) [33] 19 сантиметрлік канал квадрат торда 40 см қадаммен диаметрі 14,5 мм болатын 36 жбэ бүрмелері сыя алады, активті зонаның ортасында уран диоксидінің 2% байытылады және 2,4% периферия, сыртқы қабықшасы тот баспайтын болаттан жасалады. Ең жақсы қабықша бериллийден жасалады, мұндай жбэ реакторда сынақтан өткен, ол кезде бериллий қымбат сонымен қатар қиын өңделген. Болатты қолдану кезінде қосымша байытылған уранды қажет етеді, бірақ каналдық (арналық) реакторға қарағанда корпустық реакторда болат біршама аз, ал шектеулі температурасы өте жоғары болады. Реактордың корпусы 4 МПа қысымдағы бетоннан жасалады. Активтық зонадан шығатын көмірқышқыл газының температурасы 600ºC, сол себепті жылуалмастырғышта 500ºC параметрлі қыздырылған бу өңделеді, 16,5 МПа, қондырғының ПӘК – і (таза салмақ) 41% болады. Бұл АЭС үшін өте жоғары көрсеткіш.
Уиндскейледе эксперименттік реактор AGR 1933 жылы 33 МВт электрлік қуатпен жұмыс істеген және 1981 жылы тоқтағанға дейін пайдаланылып келді. Алайды үлкен қондырғының құрылысы америкалық жоғары тәжірибелі экономикалық эффективті жеңілсулы реактормен бәсекелес кезінде кешіктірілді.
Америкалық жеңіл сулы реакторлардың жоғары экономикалық тиімділігі , олардың бір-бірімен бәсекеге түсуі үлкен құрылғылардың құрылысын біршама уақытқа тоқтатты. Бірақ ARG негізіндегі АЭС-тың құрылысы тоқтатылған жоқ. Бұл шешім әртүрлі типтегі құрылғылардың қасиеттеріне байланысты анализ жүргізгеннен кейін қабылданды.Жеңіл сулы реактордың қуаттылығы 25% -ға аз болғанымен, ол арзан электр энергиясын береді. ARG негізіндегі АЭС –ры жоғары сапалы қалың қабатты болат корпустарды талап етпейді. Белседі зонасы жоғары сыйымдылыққа ие болғандықтан, апатты жағдайларға төзімді болып келеді. Бу параметрлерінің жоғары болуы, стандартты турбогенераторларды қолдануға мүмкіндік береді, ал жоғары ПӘК (КПД- коэффициент полезного действия) үшін- уранды қолдану тиімді ,себебі ол қоршаған ортаны шығатын жылу қалдықтармен аз мөлшерде ластайды. Жеңіл сулы АЭС-ға қарағанда, кәдімгі АЭС-тың радиациялық құрылымы жоғары. Өндірістегі ең көп бөлінетін қаржы осы ARG негізіндегі АЭС-на тиесілі. Кез келген үлкен индустриялдық жобаны дайындау , мысалы АЭС-ті құру өндірістің кәсіби саласының дамуын талап етеді. Англияда ARG негізіндегі АЭС-рын қолдану тиімді. 1976жылы электр қуаттылығы 700МВТ болатын, 12 блокты реактор құрылған болатын.
3.Жоғары температуралы реакторлар. Температурасы 700’С немесе одан жоғары температураны қабылдай алатын реакторлардың белсенді зонасы керемикадан жасалады және реактор –графитті болып табылады. Реактордың жбэ-рі призмалық, шар тәріздес және өзекше түрінде орналасады. AVR реакторында шарлар белсенді аймаққа түседі, одан ауырлық күшінің әсерінен жоғарыдан төмен қарай реакция жүреді.
Отын ретінде уран дигоксидетрі, уран корбидттері, торий, плутоний және графит қолданылады. Ал жылутасымалдағыш ретінде – гелий және біратомды инертті газдар қолданылады
Графитті газсуытқышты реакторлар әлемде өндірілетін электр энергиясының 4% -ын өндіреді.
9.4.Жеңілсулы реаторлар
1. Су-сулы энергетикалық реакторы(ССЭР). Біздің мемлекетімізде алғашқы жеңілсулы реактор 1964 жылы Нововороженск АЭС-інде іске қосылған. Сол кезден бері бірнеше жақсартылған құрылымдар жасап шығарылды және электрлік қуаты 440 МВт және 1000МВт болатын реакторлар ,сонымен қоса ҮҚАР реакторлары біздің мемлектіміздің ядролық энергетисының негізін құрайды. ССЭР-440 реакторлары Кольсктық, Армияндық, Ровенсктік АЭС – терде орнатылды, ал Болгариядағы, Венгриядағы, Чехословакиядағы, Финляндиядағы АЭСтерде жұмыс істейді , Оңтүстік украинадағы, Батыс Украинадағы, Балаковсктегі АЭСтер ССЭР-1000 реакторымен құралдандырылған.
Жылуды тасмалдау үшін нейтрондарды баяулатуға кететіндей су мөлшерде қажет болғандықтан, су екі түрлі функция атқарады : баяулатқыш ретінде және жылутасмалдағыш ретінде .ОСыған байланысты реакторды су-сулы деп атайды. Сонымен бірге активті зонаның барлық баяулатқышын жоғарғы температураға дейін қыздырғанда судың қысымы реактордың корпусын ұстап тұруы қажет.
ССЭР-440 активті зонасының өлшемі D=2,88м, Н=2,50 м және алтықырлы циркониден жасалған, қатар параллель қырлардың арақышықтығындай қашықтықтағы 349 ТВС –тан тұрады. Әр жыйында гексоганальді торда 1,22 см қадаммен орналастырылған 126 жбэл бекітілген. ЖБЭЛ диаметрі -9,1 мм, ұзындығы 2,5 м, қабығы құрамында 1% ниобиі бар цирконий құймасынан жасалған, уран диоксидінен жасалған білікшенің диаметрі 7,55мм, байтылуы 3,5%. 42 т уран жүктеледі, орташа күйіп кету 28000, максималды күйіп кету 42000МВт*сут/т. Белсенді зонаның сыртында болаттан жасалған қабат орналастырылады. Бұл қабат энергияның басты мқлшерін жұтатын активті зонадан шарырайтын нейтрондар мен гамма кванттарды жұтатын реактордың жылулық қорғанышы. ССЭРдің активті зонасында ТВС –тің және ТВС-тегі жбэл-дердің орналасуы 9.7-суретте көрсетілген.
Реактордың жылуды тасмалдауы екі контурлы . Температурасы 2690С болатын су 6 астынғы корпус құбырлары арқылы беріледі(9.8-сурет), корпустың қабырғалары арқылы нейтрондарды жанынан қайтара отырып астыға жіберіледі, ал одан соң 2960С дейін қыза отырып белсенді зонадағы ТВС арқылы төменнен жоғары көтеріледі және үстінгі құбырлар арқылы жылу алмастырғышқа бағытталады. Корпустағы қысым 12,5 МПа құрайды. Екінші контурда қысым 4,7 МПа, су температурасы 2600Струбинаға берілетін буға айналады. Станцияның ПӘКі-32%.

9.7-сурет. НВАЭС ССЭР-210 реакторының белсенді аймағының ТВС-пен байланысы:
1-ТВС;2-қорғаныс жылуы;3-тіректік цилиндр;4-шығылдырғыш(20 см су);5-корпус қабырғасы;6-тот баспайтын шойынның балқымысы ;7-уран диоксиді;8-циркони қабыршағы;9-цирконилі қабырға;10-цирконды бөлгіш шыбықша(циркониевый разделительный пруток).
Реактордың корпусы беріктілігі жоғары аз қоспалы шойынан жасалады.Оның ішкі бетіне коррозияны болдырмайтын екі қабатты 8 миллиметрлі тот баспайтын шойынның балқымысы орнатады.Цилиндірлік бөліктегі қабырғаның жуандығы 14 см.
Мына бир бет жок
Корпустарының көлемдерінің ұлғаюды да мүмкін, бірақ оның өзінің арнайы транспортымен жеткізілген жағдайда. Егер жеңілсулы реактор үшін бетонды корпус өңделген болсан, күштің шектеуі төменейді, бірақ жақсырағы корпуста төмен қысымы бар, кайнайтын реактор болады.
2.Жеңілсулы корпусты қайнайтын реакторлар. Қайнайтын реакторда жылудың бұрылуы бірконтурлы. Активті зонада өңделген бу турбинаға өтеді, а конденсат корпуска қайтады, яғни реактор рециркуляциялық су қайнатқыш сияқты жұмыс істейді. Будың сепараторлары және құрғатқыштары корпустың үстіңгі бөлігінде орналасады, турбинаның конденсаторынан будың сепараторларынан және құнарлы (питательный )судың рециркуляциялануы корпустың ішіндегі активті зонада орналасқан және сыртқы кіші насостармен әрекет жасайтын, эжекторлармен жүзеге асады. Әрбір насос үшін корпуста айналдырылатын судың шығысы мен кірісі қарастырылған. Эжекторлардың орнына, қозғалтқыш білікті бұл жағдайда тығыздау арқылы корпустың түбіне өткізетін, рециркуляционды насостың дөңгелектері қолданылады. Сонымен,төменгі бөлікте судың әртүрлі тығыздығының есебінен және активті зонаның жоғарғы бөлігінде су мен бу қоспасы арқылы табиғи циркуляция жылуөткізуші болуы мүмкін.
Қайнайтын реактордың корпустағы қысымы іс жүзінде турбинаға кіретін будың қысымы, корпустағы жеңілсуөткізгіш қысымынан, 2-2,5 есе төмен, яғни екіконтурлы жылудың бұрылуымен болады. Сондықтан, қайнайтын реакторларға жұқа бүйірлі (қабырғалы) корпус керек.
Қайнайтын корпусты реакторлардың активті зонасының құрылғылары қысым кезінде жеңілсулы реактормен сәйкес. Баяулатқыштың да, жылуөткізгіштің да ролін атқаратын,ТВС стерженьді твэлдармен суға батырылады. Твэлдағы жанармай-уранның диоксиды(байытылған), конструкционды материал-цирконий. Активті зонаның, жоғарғысына қарағанда, төменгі бөлігінде баяулатқыштың тығыздығы көп болғандықтан, нейтрондар ағыны дакөп. Сондықтан жұтылған нейтрондар басқару элементтері реактордың корпусының түбі арқылыактивті зонаға өтеді.
Циркуляционды схеманың конструсцияның қарапайымдылығы қолданылатын құрылғы үшін корпустағы төмендетілген қысым қайнайтын жеңілсулы реакторда белгілі бір артықшылық тудырады, сонымен қатар, капитальды шығын бойынша қондырғыны орнатқанда. Шынымен, активті зонада қайнау кезінде буды төменгі температурамен алуға тура келеді.
Гани
Арман

9.10сурет.CANDU реакторының (а) тігінен және (б) көлденең кескіндемесі:
1-жылу алмастырғыш; 2-жуктеу машинасы; 3-каландр(картонды, қағазды тегістеп жылтырататын машина); 4- болаттан жасалған қорғаныс;5-бетоннан жасалған қорғаныс; 6-технологиялық канал; 7-су жіберетін бак.
Белсенді аймақ (9.10сурет) жұқа қабатты және көлденең осьті цилиндр бойымен (D=5-7 м, H=5-6м раектордың қуаттылығына байланысты) орналастырылады, ондағы ауыр судың сыймдылығын каландр ұстап тұрады, ондағы температура 45’C. Циркони және циркони құймаларынан жасалған жылутасымалдағыш элементтердің температуралары 250-300’C-қа тең,олардың қысымы 9-9,4МПа. Реактор каналдарында диаметрлері 1,5см болатын уран дигоксидтерімен циркони құймаларынан жасалатын жбэ-тер орналастырылады. Олардың саны 19-дан 37-ге дейін жетеді.Канал саны 300-500 –ге жететін реакторларға керек уран мөлщері 50-120т уран. Екі жылу алмастырғыштың біреуіне жылу екінші контур арқылы беріледі,жылутасымалдағыштар канал бойымен бір-біріне қарама-қарсы бағытта бағытталады. Отындардың үзіліссіз жүктеуін каландрдың бүйір жағында орналасқан екі жүктеу машинасы қамтамасыз етеді. Әр канал жылына бір рет ауыстырылып отырады.
2.Газсуытқышты ауыр сулы реактор. Ауыр сулы реактордың радиоактивтілігін конструкциялық материал ретінде маталдық уранды алу арқылы арттыруға болады. 1972жылы Ясловске-Богуницеде электр қуаттылығы 150МВт болатын АЭС іске қосылды.
Активті аймақ 60т-лық ауыр су сыятын бакта орналасқан (D= 3,5м H=3,9м) құрамындағы жеңіл судың үлесі 0,65%. Бактан вертикаль 148 канал өтеді, каналдар арасы 26см олар шарша тәріздіс орналасқан. Әрбір каналда жүздеген құрама (прутковых) ТВЭл орналасады, ТВЭл метал уранмен толтырылған, ұзындығы 3,9м , диаметрі 6,3мм , қалыңдығы 0,45мм болатын магний-берелий қоспасынан жасалған. ТВС жұқа церкони трубамен бекітілген, ол трубадан жылу тасымалдағыш көмір қышқыл газы 6,6мПа қысыммен өтеді, онда 112⁰С тан 427⁰С қа дейін қызады. Ол 400⁰С температурадағы бу алуға жағдай жасайды. Циркони труба температурасы 90⁰С-тан аспайтын салқын ауыр судан қорғалған. Оның сыртын алюминимен қаптап , арасына газ жіберген. Бірақта бұл труба жұқа, онысына қарамастан ішкі қысым әсер етпейді , себебі бірінші газ контурымен ауыр су көлемі қосылған. Реакторда металдық уранның жану тереңдігінің рекордтық көрсеткіші 9000мВтˑкүн/т алынған, ал арнайы тәжірибеде жеке дара ТВСта 18000мВтˑкүн/т алынған
Эксперименттік жұмыстар ауыр сулы газбен суытылатын реактор реактивтілігі үлкен көлемдегі жану тереңдігін (10000-12000 мВтˑкүн/т) алуға болатындығын көрсетті, және де сонымен қатар уранды тиімді пайдалануды. Мұндай реакторды салғанда ондағы 235U изотопының массалық үлесі 0,3% болады. Жылулық реакторға қарағанда жылдам реакторға плутони алудың коэффициенті айтарлықтай жоғары болады. Шынында да каналды-корпусты реактордың технологиялық схемасы қиындау, ауыр судың бағасы қымбат болғандықтан реактордың басекелестікке қабілеттілігі төмен. Бірак реактор физикалық сипаты жағынан өте жоғары, үлкен қуатпен қолданған жағдайда бетон корпусты жүйе тиімді.
3.Ыстық сулы ауыр сулы реактор. 1967жылы Ұлыбританиядағы бір АЭС да ауыр сулы SGHWR реакторы іске қосылды, қуаты 100мВт. Жылу тасымалдағышы кәдімгі ыстық су, цуркуляция циклі –тікелей, су каналы вертикалды. АЭС ның отындық, физикалық және экономикалық көрсеткіштері төмен болғандықтан қуаты 600мВт тық жобасы қарастырылмады. Себебі басқада тиімді қуаты жағынан ұқсас реакторлар бар еді.

Приложенные файлы

  • docx 11337412
    Размер файла: 350 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий