В далеких 1950-х годах только что окрепший Советский Союз задумался об активном освоении просторов Крайнего Севера. Крайний Север располагается в субарктическом и арктическом климатическом поясе.
На этих территориях, как вы понимаете, были не самые лучшие климатические условия, иногда температура опускалась до -70 градусов по цельсию, что затрудняло какую-либо жизнедеятельность в этом регионе.
Именно поэтому появилась идея о передвижной атомной станции, которая будет предоставлять тепло и свет в любом уголке мире, даже в таком суровом как Крайний Север.
Первые проекты мобильной атомной станции: ТЭС-1 и ТЭС-2
Изначально были разработаны проекты ТЭС-1 и ТЭС-2. Сами проекты имели небольшие различия, так, предполагалась, что ТЭС-1 будет иметь одноконтурный реактор с отдельной газотурбинной установкой, а ТЭС-2 будет использовать паротурбинную установку самого локомотива. Они были созданы на основе железнодорожного локомотива, но их сразу отклонили, потому что прокладывание железной дороги на Крайний Север потребовало бы значительных средств и ресурсов, что делало проект крайне невыгодным.
Принцип работы атомной энергетической установки на атомной подлодке (АПЛ)
Смена платформы и реализация проекта ТЭС-3
Тогда было принято решение о переносе мобильной атомной станции на иную, более подходящую платформу: гусеничную. Почему именно гусеничную? Потому что гусеницы обладают повышенной проходимостью и высокой тяговой мощностью по сравнению с колесной платформой.
В качестве первоначальной основы под ТЭС-3 было выбрано шасси тяжелого танка Т-10, но с некоторыми изменениями.
Так, для реализации ТЭС-3 итак не маленькое шасси Т-10 пришлось значительно увеличить. Количество опорных катков было увеличено до 10 штук, кроме этого, увеличению подверглась и ширина самих гусениц для сохранения удельного давления на почву.
У шасси стояла нелегкая задача — справиться с суммарной массой более 200 тонн, что оправдывало данные изменения.
В 1957 году после успешной реализации проекта ТЭС-3 в макете началось строительство опытного образца.
В итоге в 1961 году на четырех усовершенствованных шасси танка Т-10 было смонтировано все необходимое оборудование ТЭС-3.
На первом шасси располагался сам двухконтурный водо-водяной ядерный реактор. На втором — насосы, парогенераторы и другое оборудование первичного радиоактивного контура, на третьем турбина и генератор, а на четвертом — пульт управления и мониторинга.
Принцип работы реактора был аналогичным текущим АЭС, за исключением размеров самого реактора и вырабатываемой им энергии. Предполагалось, что ТЭС-3 сможет работать автономно примерно 250 суток, при суточной выработке энергии в 1,5 МВт, что было вполне достаточным для небольшого поселения или экспедиции.
Как на ТЭС-3 реализована защита от радиации?
ТЭС-3 фактически имела трехуровневую защиту. Первый уровень — это свинцовый стакан, внутри которого находился сам реактор, второй уровень — это резервуар заполненный борной кислотой, и третий — это обычный грунт.
Перед запуском реактора ТЭС-3 первые два шасси закапываются в грунт и по возможности обкладывались железобетонными плитами. Все это надежно обеспечивало защиту окружающей среды от радиации.
Печальный финал
По никому неизвестным причинам финансирование проекта ТЭС-3 было прекращено в 1960-х годах, несмотря на уже построенный и испытанный опытный образец.
А были ли перспективы? (личное мнение)
В мире, к сожалению, по сей день существует множество не электрифицированных территорий и ТЭС-3 или ее продолжатель могли бы сыграть важную роль для улучшения общего уровня жизни, тем более для правительства тех стран которые не могут позволить себе полноценную АЭС. Теоретически поставки таких станций можно было реализовывать через ООН, но почему-то этого не произошло.
Возможно, проект был настолько нерентабельным, что от его массового производства просто отказались и он отправился на свалку нереализованных проектов СССР, как и Ан-218.
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Ну, что Вам рассказать о себе? В данный момент я студент, который иногда пишет какие-то статьи. Люблю кино и сериалы, в игры особо не играю.
Источник: www.ixbt.com
26 июня 1954 года заработала первая в мире атомная электростанция
66 лет тому назад, в городе Обнинске начала функционировать первая атомная электростанция как в нашей стране, так и в остальном мире. 26 июня 1954 года Обнинскую АЭС подключили к общей электросети СССР. Станция проработала 48 лет и в 2002 году её реакторы остановились. Сейчас это научно-исследовательский и мемориальный комплекс.
Кстати, обнинская атомная станция также является и первой в мире остановленной АЭС. Электростанции присвоен статус объекта культурного наследия России регионального значения со всеми присущими особенностями.
История создания
Предпосылкой для начала укрощения «мирного атома» в пользу населения и промышленности СССР стала записка академика Петра Капицы, датированная октябрём 45-го года, «О применении внутриатомной энергии в мирных целях» в Технический комитет, учреждённый при Совнаркоме СССР Первого планового управления. Работы по созданию нового источника электроэнергии возглавил президент Академии наук Сергей Вавилов, а через некоторое время Игорь Курчатов представил собственные умозаключения возможности применения графитового реактора-наработчика плутония с целью электрогенерации.
Рассмотрев доводы учёных, административный аппарат СССР 16 мая 1949 года выпустил постановление о создании первой атомной ЭС. Игорь Курчатов стал научным руководителем проекта, главным конструктором — Николай Доллежаль.
В 1950 году выходит очередное постановление Правительства СССР, регламентирующее начало работ по возведению АЭС. Ещё год ушёл на определение места строительства и в 1951 году выходит следующее постановление Совета министров СССР о разработке мероприятий по сооружению первой атомной электростанции.
К разработке приняли проект уран-графитового реактора канального типа с трубчатыми тепловыделяющими элементами или ТВЭЛами с теплосъёмом некипящей воды под воздействием давления в 100 атмосфер. Такая модель реактора была выбрана на основе предшествующего опыта создания и эксплуатации реакторов по производству плутония промышленного назначения. Техника производства тепло- и электроэнергии вследствие распада ядерного топлива большей частью походила на технику традиционной теплоэнергетики.
Возведение комплекса сооружений для АЭС стартовало в 1952 году на месте заброшенной деревни Пяткино. Перед запуском реактора, в феврале 1954 года в одной из лабораторий, расположенной на первом этаже главного корпуса Физико-энергетического института, был спроектирован испытательный реактор нулевой мощности («критический стенд»). Именно на этом стенде 3 марта 1954 года впервые в ФЭИ и на территории Калужского региона осуществилась самоподдерживающаяся цепная реакция деления урана.
Водоохлаждаемый канальный уран-графитовый энергетический реактор получил название АМ-1. На то, как расшифровывается аббревиатура АМ, есть два мнения: «атом морской» и «атом мирный». Скорее всего, в первоначальных замыслах предполагалось использовать подобные реакторы в морском судоходстве для кораблей и подводных лодок, но ввиду его громоздких размеров эта идея стала бесперспективной и смысл АМ немного изменился — морской атом превратился в мирный, что полностью соответствовало назначению АЭС.
Кратко о фактах
| Обнинск (АЭС-1) | АМ-1 | 5 МВт | 6 МВт | 01.01.1951 | 26.06.1954 | 01.12.1954 | 29.04.2002 |
Фото к новости: Lukas Lehotsky/Unsplash.com
Источник: Elec.ru по материалам «Википедии»
Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Источник: www.elec.ru
Атомная энергетика сегодня, типы реакторов и переход к экологически чистой энергии
Острая необходимость в сокращении выбросов парниковых газов вернула на повестку дня обсуждения ядерной энергии. Как же работает ядерная энергия, куда она движется, и может ли атом снова стать «нашим другом»
3 октября 2021, воскресенье 15:40
amv212 [ ] для раздела Блоги
реклама
За пост начислено вознаграждение
Поскольку правительства стран всего мира признают настоятельную необходимость сокращения выбросов парниковых газов, ядерная энергия, похоже, будет занимать все более важное место в энергетическом балансе ближайших десятилетий. Но для многих людей то, что представляет собой технология ядерной энергии сегодня и чем она будет завтра, является чем-то лишь весьма туманным. Как же работают ядерные реакторы, и может ли атом снова стать «нашим другом»?
Атомная энергетика возрождается, так как же она работает и куда движется?
реклама
2 декабря 1942 года под футбольным стадионом Stagg Field Чикагского университета была активирована Чикаго Пайл-1 — Chicago Pile-1 (CP-1), ставшая первым в мире ядерным реактором. Сегодня, 78 лет спустя, 440 реакторов вырабатывают более 10 процентов мировой энергии, и еще 50 реакторов находятся в стадии строительства.
реклама
var firedYa28 = false; window.addEventListener(‘load’, () => < if(navigator.userAgent.indexOf(«Chrome-Lighthouse») < window.yaContextCb.push(()=>< Ya.Context.AdvManager.render(< renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-2368565-28’, blockId: ‘R-A-2368565-28’ >) >) >, 3000); > > >);
Наряду с такой важной ролью, ядерная энергия имеет плохую репутацию. Это объясняется рядом сложных факторов. Атомная энергия до сих пор остается для многих загадкой, она ассоциируется с радиоактивными отходами и ядерным оружием, она все еще находится под бременем десятилетий пропаганды холодной войны, а также трех чрезвычайно громких аварий реакторов в США, СССР и Японии.
В настоящее время строительство и разработка реакторов сильно замедлились в последние десятилетия 20-го века, но, возможно, эта отрасль находится на пороге возрождения. Несмотря на свою репутацию, ядерная энергия имеет ряд преимуществ. Она не только не содержит углерода и выбросов. Она производит огромное количество энергии при очень малой площади.
Она может быть размещена в любом регионе. И, что удивительно, у нее самый низкий уровень смертности на киловатт среди всех источников энергии.
Как работает ядерная энергия?
Вся современная ядерная энергетика основана на принципе ядерного деления, когда тяжелый, нестабильный атом распадается на два небольших. Это происходит естественным образом везде, даже в молекулах нашего собственного тела, но в ядерном реакторе это расщепление атомов происходит в гораздо больших масштабах.
Типичный ядерный реактор состоит из активной зоны, состоящей из топливных стержней, которые содержат гранулы обогащенного урана или плутония. Обогащенный означает, что уран был обработан в центрифуге для увеличения соотношения расщепляющихся атомов урана-235 и нерасщепляющихся урана-238. Эти топливные стержни упаковываются вместе, чередуются с управляющими стержнями из кадмия или иных материалов и погружаются в воду внутри защитной оболочки.
реклама
Внутри активной зоны атомы урана расщепляются естественным образом. При этом часть мощной силы, связывающей атомы вместе, высвобождается в виде гамма-излучения, а также пары нейтронов. Пока нейтроны летят, вода действует как замедлитель. То есть она замедляет эти нейтроны, увеличивая вероятность того, что они будут взаимодействовать с другими атомами урана.
Если один из этих нейтронов поглощается атомом урана-235, этот атом становится нестабильным и расщепляется, высвобождая больше энергии и больше нейтронов. Этот каскад нейтронов и расщепляющихся атомов перерастает в цепную реакцию, в результате которой выделяется энергия, достаточная для питания города в течение десятилетий. Чтобы реакция не вышла из-под контроля и не расплавила активную зону, можно вставить управляющие стержни, поглощающие нейтроны и гасящие выход.
Все это включает в себя множество очень сложных физических моментов, но в результате получается «гигантский чайник», который нагревает воду. Эта горячая вода проходит через теплообменник и нагревает еще один контур воды для создания пара, который затем вращает турбину, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.
реклама
По своей сути, ядерная энергия — это способ получения пара. Однако в настоящее время в эксплуатации находится ряд моделей реакторов, которые прошли через три технологических поколения — поколение I было первыми прототипами, поколение II — первыми промышленными реакторами, а поколение III — это, по сути, поколение II с более продвинутыми характеристиками. Четвертое и пятое поколения усовершенствованных реакторов только разрабатываются. Помимо этих энергетических реакторов, существуют и реакторы для специальных целей, такие как исследовательские реакторы и реакторы, предназначенные для производства оружейного плутония, а также реакторы для производства радиоактивных изотопов для широкого спектра применений, например, для медицины.
Современные типы реакторов
Вот краткая информация о том, как работают основные типы реакторов, используемых сегодня. Следует иметь в виду, что некоторые из этих основных конструкций были разработаны еще в 1950-х годах и на протяжении более 60 лет постоянно совершенствовались, чтобы сделать их более безопасными и эффективными.
Водо-водяной ядерный реактор (PWR)
Pressurized Water Reactor
Наиболее распространенным типом реактора является реактор с водой под давлением (PWR), который первоначально был разработан в США для питания атомных подводных лодок, а в настоящее время используется в более чем 20 странах. Это конструкция, описанная выше, в которой вода используется и как замедлитель, и как теплоноситель.
Схема водо-водяного ядерного реактора
В современных конструкциях реакторов PWR топливо обогащается примерно до 3,2 процента урана-235 и формируется в таблетки весом около 10 граммов, которые запечатываются в стержни из циркониевого сплава. Контейнер из нержавеющей стали, окружающий реактор, предназначен как для герметизации всех ядерных продуктов, так и для использования в качестве сосуда под давлением, который поддерживает жидкую воду при более высокой температуре, как в скороварке, для большей эффективности. Контейнер, в свою очередь, закрыт стальным и бетонным щитом, чтобы удержать содержимое реактора даже в случае расплавления.
В старых конструкциях реакторов PWR вода с теплоносителем выходила из защитного экрана и использовалась для выработки электроэнергии. Чтобы поддерживать активную зону реактора холодной, вода должна была постоянно активно прокачиваться. Оба варианта создавали проблемы с безопасностью, как это было во время катастрофы на острове Три-Майл, поэтому в более поздних реакторах использовалась серия контуров теплообменников и резервные пассивные системы циркуляции воды для поддержания охлаждения активной зоны даже в случае полной остановки.
Кипящий водо-водяной реактор (BWR)
Boiling water reactor
Следующий по распространенности реактор, известный как реактор с кипящей водой (BWR), является более простым и практически менее безопасным, чем PWR. Как следует из названия, воде в контуре теплоносителя дают возможность закипеть, и пар поступает непосредственно в турбину из защитной оболочки, а после повторной конденсации возвращается в реактор. Это обеспечивает большую вероятность радиоактивного заражения.
Схема кипящего водо-водяного реактора
Существует 10 стран, использующих конструкцию BWR. Одна из них — Япония, и в катастрофе на Фукисиме в 2011 году участвовали шесть реакторов BWR, построенных в 1960-х и 70-х годах, которые уже считались устаревшими с точки зрения безопасности, когда цунами и землетрясение разрушили реакторный комплекс.
Тяжеловодный ядерный реактор (CANDU)
Heavy Water Reactor
Реакторная установка CANDU Atomic Energy of Canada Limited
Вариантом реактора с водяным охлаждением и замедлителем является реактор на тяжелой воде под высоким давлением или канадский дейтериевый уран (CANDU). Эта разработка использует необогащенный уран. Вместо обычной воды в реакторе используется тяжелая вода, в которой многие атомы водорода заменены на изотоп водорода, называемый дейтерием. У тяжелой воды меньше шансов поглотить нейтроны, поэтому требуется меньше обогащенного топлива. Кроме того, тяжелая вода создает собственные нейтроны, что делает ядерный реактор более медленным, стабильным и легко контролируемым.
Улучшенный реактор с газовым охлаждением AGR
Два самых ранних типа промышленных реакторов — Magnox и усовершенствованный газовый реактор (AGR). Они являются прямыми потомками первой атомной сваи в Чикаго в 1942 году и были построены в Великобритании с 1956 по 1971 год. Как и CP-1, они используют блоки графита в качестве замедлителя, хотя топливо, представляющее собой металлический уран или оксид урана, запаяно в контейнеры из магниевого сплава или нержавеющей стали, а не в стержни.
Погрузка реактора Magnox в Калдер-Холле
Для охлаждения в этих реакторах используется двуокись углерода. Поскольку прежний реактор Магнокс был предназначен в основном для производства плутония, он был не очень эффективен, поэтому был создан реактор AGR, который работает при более высокой температуре для лучшего производства пара и работы турбин.
Реактор большой мощности канальный
Реактор большой мощности канальный, РБМК был разработан в СССР примерно в то же время, что и Magnox, и имеет некоторые общие конструктивные особенности, хотя это совершенно другая машина. В РБМК используется очень мощная графитовая активная зона с водяным охлаждением, состоящая примерно из 1700 вертикальных каналов, содержащих оксид урана, обогащенный до 1,8 процента урана-235. Вода циркулирует под давлением и затем используется для выработки пара.
Реактор большой мощности канальный, РБМК-1000 Курская АЭС
Хотя большое количество РБМК все еще работает в бывших странах СССР, их печально известная небезопасная конструкция была продемонстрирована Чернобыльской катастрофой в 1986 году, когда инженеры нарушили протоколы безопасности во время имитации испытания на отключение электроэнергии, в результате чего активная зона одного из реакторов комплекса была разорвана паром, после чего произошло возгорание графитового замедлителя.
Реакторы будущего
В настоящее время в мире наблюдается появление реакторов IV поколения, а за ними последует и V поколение. К ним относятся модульные реакторы, которые могут быть построены на заводах, а не на объекте; реакторы с галечным слоем, реакторы, охлаждаемые расплавленной солью или свинцом, и реакторы, использующие быстрые нейтроны для создания большего количества топлива, чем потребляется. Эти конструкции реакторов имеют общую цель — сделать атомные электростанции по своей сути более безопасными, дешевыми, эффективными, быстровозводимыми и производящими гораздо меньше ядерных отходов.
Гранулы для ядерного топлива
В 1950-х годах часто можно было услышать о наступлении атомного века, который принесет с собой всевозможные чудеса. Этого не произошло, но если ядерные технологии смогут продвинуться в разработке реакторов, обеспечении устойчивого источника топлива и удовлетворительном ответе на вопрос о ядерных отходах — с возможностью практической термоядерной энергии — то, возможно, в 21 веке появится менее идеалистическая версия того атомного века.
Источник: overclockers.ru