Branduolinis reaktorius: sukūrimo istorija ir veikimo principas. Sveiki, studentas Reaktorius

Branduolinės energijos svarba šiuolaikiniame pasaulyje

Branduolinė energija per pastaruosius kelis dešimtmečius žengė didžiulį žingsnį į priekį ir tapo vienu iš svarbiausių elektros energijos šaltinių daugeliui šalių. Kartu reikia prisiminti, kad už šio šalies ūkio sektoriaus vystymosi slypi milžiniškos dešimčių tūkstančių mokslininkų, inžinierių ir paprastų darbininkų pastangos, kurios daro viską, kad „taikus atomas“ neapsiverstų. kelia realią grėsmę milijonams žmonių. Tikrasis bet kurios atominės elektrinės branduolys yra branduolinis reaktorius.

Branduolinio reaktoriaus sukūrimo istorija

Pirmąjį tokį įrenginį Antrojo pasaulinio karo įkarštyje JAV pastatė garsus mokslininkas ir inžinierius E. Fermi. Dėl neįprastos išvaizdos, panašios į grafito blokų krūvą, sukrautą vienas ant kito, šis branduolinis reaktorius buvo vadinamas Čikagos kaminu. Verta paminėti, kad šis įrenginys dirbo su uranu, kuris buvo patalpintas tiesiog tarp blokų.

Branduolinio reaktoriaus sukūrimas Sovietų Sąjungoje

Mūsų šalyje branduolinėms problemoms taip pat buvo skiriamas didesnis dėmesys. Nepaisant to, kad pagrindinės mokslininkų pastangos buvo sutelktos į karinį atomo pritaikymą, gautus rezultatus jie aktyviai panaudojo ir taikiems tikslams. Pirmąjį branduolinį reaktorių, kodiniu pavadinimu F-1, 1946 metų gruodžio pabaigoje pastatė mokslininkų grupė, vadovaujama žinomo fiziko I. Kurchatovo. Reikšmingas jo trūkumas buvo jokios aušinimo sistemos nebuvimas, todėl jos išskiriamos energijos galia buvo itin nereikšminga. Tuo pat metu sovietų tyrinėtojai baigė pradėtus darbus, kurių rezultatas – vos po aštuonerių metų Obninsko mieste buvo atidaryta pirmoji pasaulyje atominė elektrinė.

Reaktoriaus veikimo principas

Branduolinis reaktorius yra labai sudėtingas ir pavojingas techninis įrenginys. Jo veikimo principas pagrįstas tuo, kad skilimo metu uranui išsiskiria keli neutronai, kurie savo ruožtu išmuša elementarias daleles iš gretimų urano atomų. Ši grandininė reakcija išskiria didelį kiekį energijos šilumos ir gama spindulių pavidalu. Tuo pačiu metu reikėtų atsižvelgti į tai, kad jei ši reakcija niekaip nekontroliuojama, urano atomų dalijimasis per trumpiausią įmanomą laiką gali sukelti galingą sprogimą su nepageidaujamomis pasekmėmis.

Kad reakcija vyktų griežtai apibrėžtose sistemose, branduolinio reaktoriaus konstrukcija yra labai svarbi. Šiuo metu kiekviena tokia konstrukcija yra savotiškas katilas, per kurį teka aušinimo skystis. Paprastai tokiais pajėgumais naudojamas vanduo, tačiau yra atominių elektrinių, kuriose naudojamas skystas grafitas arba sunkusis vanduo. Šiuolaikinis branduolinis reaktorius neįsivaizduojamas be šimtų specialių šešiakampių kasečių. Juose yra kuro elementų, kurių kanalais teka aušinimo skysčiai. Ši kasetė yra padengta specialiu sluoksniu, kuris gali atspindėti neutronus ir taip sulėtinti grandininę reakciją.

Branduolinis reaktorius ir jo apsauga

Jis turi kelis apsaugos lygius. Be paties korpuso, jis iš viršaus padengtas specialia šilumos izoliacija ir biologine apsauga. Inžineriniu požiūriu ši konstrukcija yra galingas gelžbetoninis bunkeris, prie kurio durys uždaromos kuo sandariau.

Reaktoriai apriboja trumpojo jungimo sroves galingose ​​elektros instaliacijose, taip pat leidžia palaikyti tam tikrą įtampos lygį magistralėse, jei už reaktorių būtų pažeista.

Pagrindinė reaktorių taikymo sritis – 6¾10 kV įtampos elektros tinklai. Kartais srovę ribojantys reaktoriai naudojami 35 kV ir aukštesnės įtampos įrenginiuose, taip pat esant žemesnei nei 1000 V įtampai.

Ryžiai. 3.43. Įprastas grandinės su reaktoriumi veikimas:

a - grandinės schema; b - įtampos diagrama: c - vektorinė diagrama

Sureaguotos linijos schemos ir diagramos, charakterizuojančios įtempių pasiskirstymą normaliu darbo režimu, pateiktos fig. 3.43.

Vektorinė diagrama rodo: U 1 - fazinė įtampa prieš reaktorių, U p - fazinė įtampa po reaktoriaus ir aš yra srovė, tekanti per grandinę. Kampas j atitinka fazės poslinkį tarp įtampos po reaktoriaus ir srovės. Kampas y tarp vektorių U 1 ir U 2 rodo papildomą fazės poslinkį, kurį sukelia indukcinė reaktoriaus reaktyvumas. Jei neatsižvelgsime į reaktoriaus aktyviąją varžą, segmentą AC reiškia įtampos kritimą reaktoriaus indukcinėje reaktyvinėje varžoje.

Reaktorius (3.44 pav.) – tai indukcinė ritė, neturinti magnetinės medžiagos šerdies. Dėl šios priežasties jis turi pastovią indukcinę varžą, nepriklausomą nuo tekančios srovės.

Ryžiai. 3.44. RB serijos reaktoriaus fazė:

1 - reaktoriaus apvija, 2 - betoninės kolonos,

3 - atraminiai izoliatoriai

Galingoms ir atsakingoms linijoms gali būti naudojama individuali reakcija.

Elektros instaliacijose plačiai naudojami dvigubi betoniniai reaktoriai su aliuminio apvijomis, skirti RBS tipo vidaus ir lauko instaliacijoms.

Reaktorių trūkumas yra tai, kad juose galios nuostoliai sudaro 0,15–0,4% galios, einančios per reaktorių, ir įtampos.

, (4.30)

kur x p %, I n - reaktoriaus paso duomenys; aš, sinj - jėgainės, tiekiamos per reaktorių, režimo parametrus.

Ryžiai. 3.8. Reaktorių įrengimo vietos: a - tarp elektrinių šynų sekcijų; b - atskiromis išeinančiomis linijomis; c - pastotės skirstomųjų įrenginių skyriuje (grupinis reaktorius)

Norint sumažinti įtampos nuostolius normaliais režimais, kaip taisyklė, kaip grupiniai reaktoriai naudojami dvigubi reaktoriai. Dvigubas reaktorius (4.9 pav.) nuo įprasto skiriasi tuo, kad iš apvijos vidurio yra švinas. Abi dvigubo reaktoriaus atšakos yra viena virš kitos su ta pačia apvijų sukimo kryptimi.

Ryžiai. 4.9. Dviejų reaktorių diagrama

Kiekvienos reaktoriaus atšakos indukcinė varža, nesant srovės kitoje šakoje

Nustatykime dvigubo reaktoriaus atšakos indukcinę varžą, kai jos šakomis teka identiškos apkrovos srovės.

Įtampos kritimas reaktoriaus šakoje bus:

Taigi, kai srovės teka abiejose šakose

. (4.33)

Paprastai kŠv.= 0,4¸0,5.

Įvykus trumpam jungimui už vienos šakos ir atjungus kitą atšaką

. (4.34)

Kai trumpasis jungimas tiekiamas iš antrosios šakos pusės, srovė pastarojoje keičia kryptį, taip pat pasikeis abipusės indukcijos tarp apvijų ženklas, todėl padidės reaktoriaus varža:

Reaktoriai parenkami pagal vardinę įtampą, srovę ir indukcinę varžą.

Vardinė įtampa parenkama pagal įrenginio vardinę įtampą. Šiuo atveju daroma prielaida, kad reaktoriai turi ilgą laiką atlaikyti didžiausius veikimo įtempius, kurie gali atsirasti eksploatacijos metu. Elektros įrenginiuose leidžiama naudoti reaktorius, kurių vardinė įtampa mažesnė už vardinę reaktorių įtampą.

Reaktoriaus (dviejų reaktorių atšakų) vardinė srovė neturi būti mažesnė už grandinės, kurioje jis prijungtas, didžiausią nuolatinės apkrovos srovę:

aš nom ³ aš maks

Šyniniams (sekcijiniams) reaktoriams vardinė srovė parenkama atsižvelgiant į jų įtraukimo schemą.

Indukcinė reaktoriaus varža nustatoma atsižvelgiant į trumpojo jungimo srovės ribojimo iki tam tikro lygio sąlygas. Daugeliu atvejų trumpojo jungimo srovės ribojimo lygis nustatomas pagal numatomų montuoti arba tam tikrame tinklo taške sumontuotų jungiklių perjungimo pajėgumus.

Paprastai iš pradžių žinoma periodinės trumpojo jungimo srovės pradinė vertė ašįjungta. , kuris reaktoriaus pagalba turi būti sumažintas iki reikiamo lygio.

Apsvarstykite atskiro reaktoriaus varžos nustatymo procedūrą. Būtina apriboti trumpojo jungimo srovę, kad šioje grandinėje būtų galima sumontuoti vardinės srovės pertraukiklį aš nom. (išjungimo srovės periodinio komponento efektyvioji vertė).

Pagal vertę aš nom.otk nustatoma pagal trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios pradinę reikšmę, kuriai esant užtikrinama grandinės pertraukiklio perjungimo galia. Paprastumo dėlei mes dažniausiai imame aš p.o.privaloma = aš nom.

Gautą trumpojo jungimo varžą Ohm prieš įrengiant reaktorių galima nustatyti pagal išraišką

Reikalingas trumpojo jungimo atsparumas užtikrinti aš p.o.req.

Skirtumas tarp gautų varžos verčių duos reikiamą reaktoriaus varžą

.

Sekcijos reaktoriaus varža parenkama iš labiausiai sąlygų
efektyvus trumpojo jungimo srovių ribojimas trumpojo jungimo atveju vienoje sekcijoje. Paprastai imamas toks, kad įtampos kritimas reaktoriuje, tekant per jį vardinei srovei, pasiektų 0,08¾0,12 vardinės įtampos, t.y.

.

Įprastomis ilgalaikio veikimo sąlygomis sekcijiniuose reaktoriuose srovės ir įtampos nuostoliai yra daug mažesni.

Tikroji srovės vertė trumpojo jungimo atveju po reaktoriaus nustatoma taip. Susidariusios trumpojo jungimo varžos vertė apskaičiuojama atsižvelgiant į reaktorių

,

ir tada nustatoma pradinė trumpojo jungimo srovės periodinio komponento vertė:

Panašiai parenkama grupinių ir dvigubų reaktorių varža. Pastaruoju atveju nustatoma dvigubo reaktoriaus atšakos varža X p = X in.

Pasirinkto reaktoriaus elektrodinaminė ir šiluminė varža turi būti patikrinta, kai juo teka trumpojo jungimo srovė.

Reaktoriaus elektrodinaminis atsparumas garantuojamas tokiomis sąlygomis:

Reaktoriaus terminis stabilumas garantuojamas tokiomis sąlygomis:

Montuojant į 6¾35 kV įtampos galios transformatorių neutralę ir išeinančių linijų jungtis, rekomenduojama montuoti sausą srovę ribojančius reaktorius su polimerine izoliacija.

trumpas sujungimas . Jis nuosekliai jungiamas į grandinę, kurios srovę reikia riboti, ir veikia kaip indukcinė (reaktyvioji) papildoma varža, kuri sumažina srovę ir palaiko įtampą tinkle trumpojo jungimo metu, o tai padidina tinklo stabilumą. generatoriai ir visa sistema.

Taikymas

Trumpojo jungimo atveju srovė grandinėje žymiai padidėja, palyginti su įprasto režimo srove. Aukštos įtampos tinkluose trumpojo jungimo srovės gali pasiekti tokias reikšmes, kad neįmanoma pasirinkti įrenginių, kurie galėtų atlaikyti elektrodinamines jėgas, atsirandančias dėl šių srovių srauto. Trumpojo jungimo srovei apriboti naudojami srovę ribojantys reaktoriai, kuriuos trumpai sujungus. taip pat palaikyti pakankamai aukštą įtampą ant galios šynų (dėl didesnio kritimo pačiame reaktoriuje), kuri reikalinga normaliam kitų apkrovų darbui.

Vieno ir dviejų reaktorių simbolis

Įrenginys ir veikimo principas

Reaktorių tipai

Srovę ribojantys reaktoriai skirstomi į:

• montavimo vietoje: lauke ir viduje;
• įtampa: vidutinė (3 -35 kV) ir aukšta (110 -500 kV);
• pagal konstrukciją: betonui, sausam, alyvos ir šarvuotajam;
• pagal fazių išdėstymą: vertikalus, horizontalus ir laiptuotas;
• pagal apvijų konstrukciją: viengubas ir dvigubas;
• pagal funkcinę paskirtį: tiektuvas, tiekimo grupė ir sankryža.

betoniniai reaktoriai

Jie plačiai naudojami vidaus įrenginiuose, kuriuose tinklo įtampa yra iki 35 kV imtinai. Betoninis reaktorius yra koncentriškai išdėstytos izoliuotos suvytos vielos ritės, supiltos į radialiai išdėstytas betonines kolonas. Esant trumpiesiems jungimams, apvijos ir detalės patiria didelius mechaninius įtempimus dėl elektrodinaminių jėgų, todėl jų gamybai naudojamas didelio stiprumo betonas. Visos metalinės reaktoriaus dalys pagamintos iš nemagnetinių medžiagų. Esant didelėms srovėms, naudojamas dirbtinis aušinimas.

Reaktoriaus fazinės ritės išdėstytos taip, kad sumontavus reaktorių, ričių laukai būtų priešingi, o tai būtina norint įveikti išilgines dinamines jėgas trumpojo jungimo atveju. Betoniniai reaktoriai gali būti eksploatuojami tiek su natūralaus oro, tiek su oro priverstiniu aušinimu (esant didelėms vardinėms galioms), vadinamuoju. „blast“ (žymėjime pridedama raidė „D“).

Nuo 2014 m. betoniniai reaktoriai laikomi pasenusiais ir juos keičia sausieji reaktoriai.

Naftos reaktoriai

Jie naudojami tinkluose, kurių įtampa viršija 35 kV. Alyvos reaktorius susideda iš varinių laidininkų apvijų, izoliuotų kabelių popieriumi, kurios dedamos ant izoliacinių cilindrų ir pripildomos alyva ar kitu elektros dielektriku. Skystis tarnauja ir kaip izoliacinė, ir kaip aušinimo terpė. Siekiant sumažinti rezervuaro sienelių įkaitimą dėl kintamo reaktoriaus gyvatukų lauko, elektromagnetiniai ekranai ir magnetiniai šuntai.

Elektromagnetinį ekraną sudaro trumpai sujungtos varinės arba aliuminio ritės, išdėstytos koncentriškai reaktoriaus apvijos atžvilgiu aplink rezervuaro sieneles. Ekranavimas atsiranda dėl to, kad šiuose posūkiuose indukuojamas elektromagnetinis laukas, nukreiptas priešingai ir kompensuojantis pagrindinį lauką.

Magnetinis šuntas - tai lakštinio plieno paketai, esantys rezervuaro viduje prie sienų, kurie sukuria dirbtinę magnetinę grandinę, kurios magnetinė varža mažesnė nei rezervuaro sienelių, dėl kurios pagrindinis reaktoriaus magnetinis srautas užsidaro išilgai jo, o ne per rezervuaro sieneles.

Siekiant išvengti sprogimų, susijusių su alyvos perkaitimu bake, pagal PUE, visuose reaktoriuose, kurių įtampa yra 500 kV ir aukštesnė, turi būti įrengta apsauga nuo dujų.

Sausi reaktoriai

Sausieji reaktoriai yra nauja srovės ribojimo reaktorių projektavimo kryptis ir naudojami tinkluose, kurių vardinė įtampa yra iki 220 kV. Viename iš sausojo reaktoriaus konstrukcijos variantų apvijos yra pagamintos kabelių pavidalu (dažniausiai stačiakampio skerspjūvio, siekiant sumažinti matmenis, padidinti mechaninį stiprumą ir tarnavimo laiką) su organine silicio izoliacija, apvyniota ant dielektrinio rėmo. Kitoje reaktorių konstrukcijoje apvijos viela izoliuojama poliamido plėvele, o po to dviem sluoksniais stiklo gijų su klijavimu ir impregnavimu silikoniniu laku ir po to kepimu, kuris atitinka H karščiui atsparumo klasę (darbo temperatūra iki 180 °). C); apvijų presavimas ir išlyginimas tvarsčiais daro juos atsparius mechaniniam įtempimui smūginės srovės metu.

šarvuotų reaktorių

Nepaisant tendencijos gaminti srovę ribojančius reaktorius be feromagnetinės magnetinės grandinės (dėl trumpojo jungimo srovės magnetinės sistemos prisotinimo pavojaus ir dėl to smarkiai sumažėjusios srovės ribojimo savybės), įmonės gamina reaktorius su šarvuotos šerdys pagamintos iš elektrotechninio plieno. Šio tipo srovę ribojančių reaktorių privalumas – mažesni svorio ir dydžio parametrai bei kaina (dėl sumažėjusios spalvotųjų metalų dalies projektuojant). Trūkumas: galimybė prarasti srovę ribojančias savybes, kai viršįtampio srovės yra didesnės nei konkretaus reaktoriaus nominalioji vertė, o tai savo ruožtu reikalauja kruopštaus trumpojo jungimo srovių skaičiavimo. tinkle ir pasirinkus šarvuotą reaktorių taip, kad bet kuriuo tinklo režimu būtų veikiama šoko trumpojo jungimo srovė neviršijo nominalios vertės.

Dvyniai reaktoriai

Įtampos kritimui įprastu režimu sumažinti naudojami dvigubi reaktoriai, kurių kiekviena fazė susideda iš dviejų apvijų su stipriu magnetiniu ryšiu, įjungtų priešingomis kryptimis, kurių kiekviena yra prijungta prie maždaug vienodos apkrovos, dėl kurios induktyvumas mažėja (priklauso nuo liekamojo magnetinio skirtumo lauko). Esant trumpajam jungimui vienos iš apvijų grandinėje smarkiai padidėja laukas, padidėja induktyvumas ir atsiranda srovės ribojimo procesas.

Sankryžiniai ir tiekimo reaktoriai

Skerspjūvio reaktoriai įjungiami tarp sekcijų, siekiant apriboti sroves ir palaikyti įtampą vienoje iš sekcijų trumpojo jungimo atveju. kitame skyriuje. Lesyklėlės ir grupinės šėryklos įrengiamos ant išeinančių šėryklų (grupinės šėryklos yra bendros kelioms šėrykloms).

Literatūra

• Rodsteinas L. A.„Elektros prietaisai: vadovėlis technikos mokykloms“ – 3 leid., L .: Energoizdat. Leningradas. skyrius, 1981 m.
• "Reaktorių įranga. Sprendimų katalogas elektros energijos kokybės gerinimo, elektros tinklų apsaugos ir aukšto dažnio ryšių organizavimo srityje." SVEL įmonių grupė.

Jis nuosekliai jungiamas į grandinę, kurios srovę reikia riboti, ir veikia kaip indukcinė (reaktyvioji) papildoma varža, kuri sumažina srovę ir palaiko įtampą tinkle trumpojo jungimo metu, o tai padidina tinklo stabilumą. generatoriai ir visa sistema.

Taikymas

Trumpojo jungimo atveju srovė grandinėje žymiai padidėja, palyginti su įprasto režimo srove. Aukštos įtampos tinkluose trumpojo jungimo srovės gali pasiekti tokias reikšmes, kad neįmanoma pasirinkti įrenginių, kurie galėtų atlaikyti elektrodinamines jėgas, atsirandančias dėl šių srovių srauto. Trumpojo jungimo srovei apriboti naudojami srovę ribojantys reaktoriai, kuriuos trumpai sujungus. taip pat palaikyti pakankamai aukštą įtampą ant galios šynų (dėl didesnio kritimo pačiame reaktoriuje), kuri reikalinga normaliam kitų apkrovų darbui.

Įrenginys ir veikimo principas

Reaktorių tipai

Srovę ribojantys reaktoriai skirstomi į:

• montavimo vietoje: lauke ir viduje;
• įtampa: vidutinė (3 -35 kV) ir aukšta (110 -500 kV);
• pagal konstrukciją: betonui, sausam, alyvos ir šarvuotajam;
• pagal fazių išdėstymą: vertikalus, horizontalus ir laiptuotas;
• pagal apvijų konstrukciją: viengubas ir dvigubas;
• pagal funkcinę paskirtį: tiektuvas, tiekimo grupė ir sankryža.

betoniniai reaktoriai

Jie plačiai naudojami vidaus įrenginiuose, kuriuose tinklo įtampa yra iki 35 kV imtinai. Betoninis reaktorius yra koncentriškai išdėstytos izoliuotos suvytos vielos ritės, supiltos į radialiai išdėstytas betonines kolonas. Esant trumpiesiems jungimams, apvijos ir detalės patiria didelius mechaninius įtempimus dėl elektrodinaminių jėgų, todėl jų gamybai naudojamas didelio stiprumo betonas. Visos metalinės reaktoriaus dalys pagamintos iš nemagnetinių medžiagų. Esant didelėms srovėms, naudojamas dirbtinis aušinimas.

Reaktoriaus fazinės ritės išdėstytos taip, kad sumontavus reaktorių, ričių laukai būtų priešingi, o tai būtina norint įveikti išilgines dinamines jėgas trumpojo jungimo atveju. Betoniniai reaktoriai gali būti eksploatuojami tiek su natūralaus oro, tiek su oro priverstiniu aušinimu (esant didelėms vardinėms galioms), vadinamuoju. „blast“ (žymėjime pridedama raidė „D“).

Nuo 2014 m. betoniniai reaktoriai laikomi pasenusiais ir juos keičia sausieji reaktoriai.

Naftos reaktoriai

Jie naudojami tinkluose, kurių įtampa viršija 35 kV. Alyvos reaktorius susideda iš varinių laidininkų apvijų, izoliuotų kabelių popieriumi, kurios dedamos ant izoliacinių cilindrų ir pripildomos alyva ar kitu elektros dielektriku. Skystis tarnauja ir kaip izoliacinė, ir kaip aušinimo terpė. Siekiant sumažinti rezervuaro sienelių įkaitimą dėl kintamo reaktoriaus gyvatukų lauko, elektromagnetiniai ekranai ir magnetiniai šuntai.

Elektromagnetinį ekraną sudaro trumpai sujungtos varinės arba aliuminio ritės, išdėstytos koncentriškai reaktoriaus apvijos atžvilgiu aplink rezervuaro sieneles. Ekranavimas atsiranda dėl to, kad šiuose posūkiuose indukuojamas elektromagnetinis laukas, nukreiptas priešingai ir kompensuojantis pagrindinį lauką.

Magnetinis šuntas - tai lakštinio plieno paketai, esantys rezervuaro viduje prie sienų, kurie sukuria dirbtinę magnetinę grandinę, kurios magnetinė varža mažesnė nei rezervuaro sienelių, dėl kurios pagrindinis reaktoriaus magnetinis srautas užsidaro išilgai jo, o ne per rezervuaro sieneles.

Siekiant išvengti sprogimų, susijusių su alyvos perkaitimu bake, pagal PUE, visuose reaktoriuose, kurių įtampa yra 500 kV ir aukštesnė, turi būti įrengta apsauga nuo dujų.

Sausi reaktoriai

Sausieji reaktoriai yra nauja srovės ribojimo reaktorių projektavimo kryptis ir naudojami tinkluose, kurių vardinė įtampa yra iki 220 kV. Viename iš sausojo reaktoriaus konstrukcijos variantų apvijos yra pagamintos kabelių pavidalu (dažniausiai stačiakampio skerspjūvio, siekiant sumažinti matmenis, padidinti mechaninį stiprumą ir tarnavimo laiką) su organine silicio izoliacija, apvyniota ant dielektrinio rėmo. Kitoje reaktorių konstrukcijoje apvijos viela izoliuojama poliamido plėvele, o po to dviem sluoksniais stiklo gijų su klijavimu ir impregnavimu silikoniniu laku ir po to kepimu, kuris atitinka H karščiui atsparumo klasę (darbo temperatūra iki 180 °). C); apvijų presavimas ir išlyginimas tvarsčiais daro juos atsparius mechaniniam įtempimui smūginės srovės metu.

šarvuotų reaktorių

Nepaisant tendencijos gaminti srovę ribojančius reaktorius be feromagnetinės magnetinės grandinės (dėl trumpojo jungimo srovės magnetinės sistemos prisotinimo pavojaus ir dėl to smarkiai sumažėjusios srovės ribojimo savybės), įmonės gamina reaktorius su šarvuotos šerdys pagamintos iš elektrotechninio plieno. Šio tipo srovę ribojančių reaktorių privalumas – mažesni svorio ir dydžio parametrai bei kaina (dėl sumažėjusios spalvotųjų metalų dalies projektuojant). Trūkumas: galimybė prarasti srovę ribojančias savybes, kai viršįtampio srovės yra didesnės nei konkretaus reaktoriaus nominalioji vertė, o tai savo ruožtu reikalauja kruopštaus trumpojo jungimo srovių skaičiavimo. tinkle ir pasirinkus šarvuotą reaktorių taip, kad bet kuriuo tinklo režimu būtų veikiama šoko trumpojo jungimo srovė neviršijo nominalios vertės.

Dvyniai reaktoriai

Įtampos kritimui įprastu režimu sumažinti naudojami dvigubi reaktoriai, kurių kiekviena fazė susideda iš dviejų apvijų su stipriu magnetiniu ryšiu, įjungtų priešingomis kryptimis, kurių kiekviena yra prijungta prie maždaug vienodos apkrovos, dėl kurios induktyvumas mažėja (priklauso nuo liekamojo magnetinio skirtumo lauko). Esant trumpajam jungimui vienos iš apvijų grandinėje smarkiai padidėja laukas, padidėja induktyvumas ir atsiranda srovės ribojimo procesas.

Sankryžiniai ir tiekimo reaktoriai

Skerspjūvio reaktoriai įjungiami tarp sekcijų, siekiant apriboti sroves ir palaikyti įtampą vienoje iš sekcijų trumpojo jungimo atveju. kitame skyriuje. Lesyklėlės ir grupinės šėryklos įrengiamos ant išeinančių šėryklų (grupinės šėryklos yra bendros kelioms šėrykloms).

Literatūra

• Rodsteinas L. A.„Elektros prietaisai: vadovėlis technikos mokykloms“ – 3 leid., L .: Energoizdat. Leningradas. skyrius, 1981 m.
• "Reaktorių įranga. Sprendimų katalogas elektros energijos kokybės gerinimo, elektros tinklų apsaugos ir aukšto dažnio ryšių organizavimo srityje." SVEL įmonių grupė.

Branduolinis reaktorius, veikimo principas, branduolinio reaktoriaus veikimas.

Kasdien naudojame elektrą ir negalvojame, kaip ji gaminama ir kaip ji pas mus atėjo. Nepaisant to, tai viena svarbiausių šiuolaikinės civilizacijos dalių. Be elektros nebūtų nieko – nei šviesos, nei šilumos, nei judėjimo.

Visi žino, kad elektros energija gaminama elektrinėse, taip pat ir atominėse. Kiekvienos atominės elektrinės širdis yra branduolinis reaktorius. Būtent tai ir aptarsime šiame straipsnyje.

Branduolinis reaktorius, prietaisas, kuriame vyksta kontroliuojama branduolinė grandininė reakcija, išsiskirianti šiluma. Iš esmės šie įrenginiai naudojami elektros energijai gaminti ir kaip didelių laivų pavara. Norint įsivaizduoti branduolinių reaktorių galią ir efektyvumą, galima pateikti pavyzdį. Kai vidutiniam branduoliniam reaktoriui prireiktų 30 kilogramų urano, vidutinei šiluminei elektrinei prireiktų 60 vagonų anglies arba 40 cisternų mazuto.

prototipas branduolinis reaktorius buvo pastatytas 1942 metų gruodį JAV vadovaujant E. Fermi. Tai buvo vadinamasis „Chicago stack“. Chicago Pile (vėliau žodis„Krūva“ kartu su kitomis reikšmėmis pradėjo reikšti branduolinį reaktorių). Toks vardas jam suteiktas dėl to, kad jis priminė didelį grafito blokų šūsnį, sudėtą vienas ant kito.

Tarp blokų buvo išdėstyti sferiniai „darbo kūnai“, pagaminti iš natūralaus urano ir jo dioksido.

SSRS pirmasis reaktorius buvo pastatytas vadovaujant akademikui IV Kurchatovui. Reaktorius F-1 pradėtas eksploatuoti 1946 m. ​​gruodžio 25 d. Reaktorius buvo rutulio formos, jo skersmuo buvo apie 7,5 metro. Jame nebuvo aušinimo sistemos, todėl veikė labai mažu galios lygiu.

Tyrimai buvo tęsiami ir 1954 m. birželio 27 d. Obninsko mieste buvo pradėta eksploatuoti pirmoji pasaulyje 5 MW galios atominė elektrinė.

Branduolinio reaktoriaus veikimo principas.

Skilstant uranui U 235, išsiskiria šiluma, kartu išsiskiria du ar trys neutronai. Pagal statistiką – 2,5. Šie neutronai susiduria su kitais urano atomais U 235 . Susidūrimo metu uranas U 235 virsta nestabiliu izotopu U 236, kuris beveik iš karto skyla į Kr 92 ir Ba 141 + tuos pačius 2-3 neutronus. Skilimą lydi energijos išsiskyrimas gama spinduliuotės ir šilumos pavidalu.

Tai vadinama grandinine reakcija. Atomai dalijasi, skilimų skaičius didėja eksponentiškai, o tai galiausiai lemia žaibišką, pagal mūsų standartus, didžiulio energijos kiekio išsiskyrimą - įvyksta atominis sprogimas dėl nekontroliuojamos grandininės reakcijos.

Tačiau į branduolinis reaktorius mes susiduriame su kontroliuojama branduolinė reakcija. Kaip tai tampa įmanoma, aprašoma toliau.

Branduolinio reaktoriaus įtaisas.

Šiuo metu yra dviejų tipų branduoliniai reaktoriai: VVER (slėginio vandens galios reaktorius) ir RBMK (didelės galios kanalo reaktorius). Skirtumas tas, kad RBMK yra verdančio vandens reaktorius, o VVER naudoja 120 atmosferų slėgio vandenį.

VVER 1000 reaktorius.1 - CPS pavara; 2 - reaktoriaus dangtis; 3 - reaktoriaus indas; 4 - apsauginių vamzdžių blokas (BZT); 5 - mano; 6 - šerdies pertvara; 7 - kuro rinklės (FA) ir valdymo strypai;

Kiekvienas pramoninio tipo branduolinis reaktorius yra katilas, per kurį teka aušinimo skystis. Paprastai tai yra paprastas vanduo (apie 75% pasaulyje), skystas grafitas (20%) ir sunkusis vanduo (5%). Eksperimentiniais tikslais buvo naudojamas berilis ir buvo daroma prielaida, kad tai angliavandenilis.

TVEL- (kuro elementas). Tai strypai cirkonio apvalkale su niobio lydiniu, kurio viduje yra urano dioksido tabletės.

TVEL raktor RBMK. RBMK reaktoriaus kuro elemento įtaisas: 1 - kištukas; 2 - urano dioksido tabletės; 3 - cirkonio apvalkalas; 4 - spyruoklė; 5 - įvorė; 6 - patarimas.

TVEL taip pat turi spyruoklinę kuro granulių laikymo tame pačiame lygyje sistemą, kuri leidžia tiksliau valdyti kuro panardinimo/pašalinimo į šerdį gylį. Jie surenkami į šešiakampes kasetes, kurių kiekvienoje yra kelios dešimtys kuro strypų. Aušinimo skystis teka kiekvienoje kasetėje esančiais kanalais.

Kuro elementai kasetėje paryškinti žaliai.

Kuro kasetės surinkimas.

Reaktoriaus šerdį sudaro šimtai vertikaliai išdėstytų kasečių, sujungtų metaliniu apvalkalu – korpusu, kuris taip pat atlieka neutronų reflektoriaus vaidmenį. Tarp kasečių reguliariais intervalais įkišti reaktoriaus valdymo strypai ir avarinės apsaugos strypai, kurie perkaitimo atveju skirti reaktoriui išjungti.

Pateikiame VVER-440 reaktoriaus duomenis kaip pavyzdį:

Valdikliai gali judėti aukštyn ir žemyn grimzdami arba atvirkščiai, paliekant branduolį, kur reakcija yra intensyviausia. Tai užtikrina galingi elektros varikliai, kartu su valdymo sistema.Avarinės apsaugos strypai skirti išjungti reaktorių avarijos atveju, įkritus į aktyvią zoną ir sugerti daugiau laisvųjų neutronų.

Kiekvienas reaktorius turi dangtį, per kurį pakraunamos ir iškraunamos naudotos ir naujos kasetės.

Šilumos izoliacija paprastai įrengiama ant reaktoriaus indo viršaus. Kita kliūtis – biologinė apsauga. Dažniausiai tai būna gelžbetoninis bunkeris, įėjimas į kurį uždaromas oro šliuzu su sandariomis durimis. Biologinė apsauga skirta nepaleisti radioaktyvių garų ir reaktoriaus gabalų į atmosferą, jei įvyktų sprogimas.

Branduolinis sprogimas šiuolaikiniuose reaktoriuose yra labai mažai tikėtinas. Kadangi kuras nėra pakankamai prisodrintas ir skirstomas į TVEL. Net jei šerdis ištirps, kuras negalės taip aktyviai reaguoti. Maksimalus, kuris gali įvykti, yra terminis sprogimas, kaip Černobylyje, kai slėgis reaktoriuje pasiekė tokias reikšmes, kad metalinis korpusas buvo tiesiog suplyšęs, o reaktoriaus dangtis, sveriantis 5000 tonų, padarė apverstą šuolį, prasilauždamas. reaktoriaus skyriaus stogą ir išleidžiant garus. Jei Černobylio atominėje elektrinėje būtų įrengta tinkama biologinė apsauga, kaip ir šiandieninis sarkofagas, tai katastrofa žmonijai būtų kainavusi daug pigiau.

Atominės elektrinės darbas.

Trumpai tariant, raboboa atrodo taip.

Atominė jėgainė. (spustelėti)

Siurblių pagalba patekus į reaktoriaus aktyvią zoną, vanduo pašildomas nuo 250 iki 300 laipsnių ir išeina iš „kitos reaktoriaus pusės“. Tai vadinama pirmąja grandine. Tada jis eina į šilumokaitį, kur susitinka su antrąja grandine. Po to suslėgti garai patenka į turbinos mentes. Turbinos gamina elektros energiją.