АЕЦ- предимства и недостатъци

[sparkybg]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Китайците направиха някакъв друг. Агента, охлаждащ реактора не е вода. Иначе, турбината си е пак парна. Но между водата и реактора се движи нещо друго, и прави топлообмена.

Ама пусто не помня какво беше.

Явно за да се пънат да го разработват, има някаква далавера.

[Yordan]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Всичките движат турбините с пара, но има разни гъзарии дето са с течен натрий (или литий) в самия реактор, демек по първия контур. Но май не са много. Например такива са някои модели, целящи производство на плутоний за бомби, барабар с пауъра.

За КПД-то ми се върти нещо в главата, пък ако не е така и изрека тежка глупотия в момента, се оставям на специалистите да ме напсуват на воля Та значи, имаше там нещо, че АЕЦ-ът по груби сметки обръща 2/3 от топлината в електроенергия, само че половината го ползва директно за собствената си работа. Сиреч 1:1:1 и тотално КПД от 2/3, а по жицата - 1/3. Не знам ТЕЦ-ът колко вади, ама със сигурност толкоз цапа, че е по-добре нищо да не вади. Тъй като и двете централи са фундаментално еднакви, в смисъл по отношение на линията "топлина-пара-турбина-ток", то не вярвам да има големи различия в КПД-то точно откъм използвана топлина. Важното е, че едното изгаря влак въглища и ги фърга у атмосферата, а другото ползва шепа уран за същия ефект. В този смисъл - изобщо не може да става дума за сравнение...

[grgeorgiev]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Не всички реактори са с вода под налягане. Има известно разнообразие. Например, газоохлаждаеми - при тях охлаждането става с газ - хелий или въглероден диоксид, но в последствие пак се произвежда водна пара и се върти парна турбина. Има и кипящи, едноконтурни АЕЦ-и. Тези с течните метали (натрий, литий) се използват за реакторите на бързи неутрони с цел производство на плутоний.
КПД е различен за всяка конструкця, дори е различен за два еднакви блока, намиращи се на различни географски ширини. Разликите, обаче, не са по-големи от 2-3%.
ВВЕР1000 има топлинна мощност 3000 мегавата, а има номинална ел. мощност 1000 мегавата на клемите на генератора. Това означава, че ел. енргията за собствени нужди е част от тези 1000 мегавата. 2/3 от топлината отиват в студения източник (море, река или каквото там е на разположение).
За разликата в парните цикли при ТЕЦ и АЕЦ ще разказвам друг път, че ми се доспа сега.

[Yordan]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Чакаме те да се събудиш тогава, щото на мен ми е интересно
Хм, 2/3 на боклука. Мислех, че е по-малко...

[sparkybg]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Чакаме те да се събудиш тогава, щото на мен ми е интересно
Хм, 2/3 на боклука. Мислех, че е по-малко...

То като се замисли човек, в много области сме така.

Вземи например осветлението - при високоефективните (за момента) луминесцентни лампи, в светлина отива по-малко от 20% (по спомен, но порядъка е тоя - не ми се рови наново) от вложената енергия.
В лампите с нажежаема жичка - най-много 5%

При LED, теоретичния максимум е 600-700 лумена на ват (пак по спомен), а към момента се напъват да пуснат на пазара екземпляри с около 150 - 170.

Разсипия голяма.

[Ясен]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Китайците направиха някакъв друг. Агента, охлаждащ реактора не е вода. Иначе, турбината си е пак парна. Но между водата и реактора се движи нещо друго, и прави топлообмена.

Ама пусто не помня какво беше.

Явно за да се пънат да го разработват, има някаква далавера.

Хелий. Не пренася нищо, освен топлина, а като го изпуснеш, реакторът гасне веднага. Това е конкретно китайският принос, а иначе NaK (натрий + калий) има по-отдавна.

[sparkybg]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

ЪЪЪ, течен ли? Не е ли под високо налягане, за да е течен?

...а гасненето, от преохлаждането при спадането на налягането ли?

[Ясен]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

ЪЪЪ, течен ли? Не е ли под високо налягане, за да е течен?

...а гасненето, от преохлаждането при спадането на налягането ли?

газообразен. Под значително налягане. Хелият е може би най-трудният за втечняване газ.

Ядрен реактор с охлаждане трудно ще го впечатлиш - "горенето" му не се поддържа от топлината.

И при водно-водните, и при охлажданите с хелий, охладителят освен охладител е и катализатор на верижната реакция. Играе роля на забавител за неутрони.

Идеята е такава:
при цепене на урановото ядро излизат 2-3 бързи неутрона. Те, обаче, не са способни веднага да цепнат следващите, защото са много бързи и отскачат от тях. Трябва да се забавят с удряне в други атомни ядра, по възможност по-леки, за да отдадат излишната си енергия. Като се удрят в тежки (уранови) ядра, не отдават много, а с времето расте вероятността да напуснат реактора или да нацелят неутроно-поглътителните регулиращи пръти (ако конструкцията на реактора ги съдържа).

Водата съдържа водород, чиито ядра са възможно най-леки, затова е най-логичният забавител (абе не е чак най-логичния, ама има и тежка вода, която става). Когато се използва като основен топлоносител и забавител, режимът на реакторите се подбира така, че част от водата да е течна, а част - пара. (тук навлизам в дилетантските си представи за ядрен реактор и не знам за кой точно вид се отнася). Изискването да има течна и газообразна е продиктувано от идеята реакторът поне донякъде сам да си регулира активността - ако се нагрее повече, повече вода става газообразна, плътността и намалява, а значи - намалява ефективността и като неутронен забавител. Значи и ядрената реакция се позабавя (губим бързите неутрони преди да са се забавили достатъчно), оттам и температурата спада. Идейно и устойчиво. Но - заради изискването да имаш течна вода в реактора температурата и трябва да е под критичната за водата (490 градуса), за да може при някакво налягане тя да е течна. От друга страна, за целите на термодинамичната ефективност, парата в турбините е хубаво да е прегрята (над 490 градуса), но няма как да я прегрееш с топлоносител от реактор, който е по-студен.( В ТЕЦ на въглища това е тривиално - изгорелите газове са по-горещи.) Оттам и критиката за КПД.

Хелият пък, е с вторите най-леки ядра в цялата химия. Значи пак добър забавител. Освен това, не му пука от хвърчащите наоколо неутрони (водата все пак малко реагира с тях и става малко радиоактивна), а за удобство е и много силно топлопроводим. Друго удобство е, че цялата химия на хелия се описва на един с едно изречение - "не участва в химични реакции при мислими условия" - за разлика от водата, която е корозионно-активна. Течен той не си и помисля да бъде в реактора - за това му трябват много минуси по целзий. За конструкцията на тези реактори съвсем нищо не знам, но основната идея е, че изтървеш ли хелия, реакцията спира (няма забавител), хелият е по-лек от въздуха, нерадиоактивен и неотровен. Освен това няма причини да държиш температурата ниска заради него, затова - градусите нагоре, прегрята пара и КПД за партийна похвала.

[Ясен]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Още каквото знам, пак дилетантски:

Измисляни са други реактори, където топлоносител е смес от алкални метали (литий, натрий, калий), уж по-добри химически от водата, но пък те измиват (разтварят) метал от тръбите, а при изтърване реагират зловещо с въздух, вода и каквото намерят. Имат и други недостатъци, заради които май идеята е поизоставена. Подобни смеси се използват за топлоносители извън ядрената енергетика.

Измисляни са реактори, които не притежават механизма за саморегулация по температура (за сметка на по-висок КПД), и даже такива, които реагират наопаки (активизират се при загряване). На такива реактори активността се регулира само с неутроно-поглъщащите пръчки, които се пъхат и вадят в тях. Те пък са силно зависими от разумното поведение на автоматиката за стабилизиране на мощността, която непрекъснато трябва да пречи на реактора да загасне или да прегрее. Подобни системи са се доказали като ненадеждни (в Чернобил, май и другаде).

[sparkybg]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Полезно. Благодаря.

[Yordan]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Мерси за инфото, Ясене.

Аз намерих 2-3 реда за т.нар. LMFBR (liquid-metal fast-breeder reactors), при които интересното е, че урановото гориво се обогатява повече - до 15-30%, и се поставя в "пашкул" от 238-Уран, който както знаем е абсолютно безинетресен за енергетиката, обаче в процеса на работа се обръща на 239-Плутоний и после го събират за бомби... Та, при тия реактори не става да ползваш вода за охлаждане, ами пълнят натрий, който на всичкото отгоре няма нужда да е под налягане.

Що се отнася до Чернобил - не знам дали там проблемът е в машинарията, или по-скоро в "задмашинното устройство". Бидейки параноик по призвание, аз лично бих сложил на всяка машина (от калкулатора, та до ядрения реактор) първо "глупостов античовешки стоп-блок", после системите за автоматично регулиране на машинарията от самата нея, и чак тогава - възможност за човека да бръкне и да пипа по нея. Излагацията от 86-та май касае точка 1, а не някоя от другите...

[yossarian]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Изискването да има течна и газообразна е продиктувано от идеята реакторът поне донякъде сам да си регулира активността - ако се нагрее повече, повече вода става газообразна, плътността и намалява, а значи - намалява ефективността и като неутронен забавител. Значи и ядрената реакция се позабавя (губим бързите неутрони преди да са се забавили достатъчно), оттам и температурата спада. Идейно и устойчиво.

Изискването за течна и газова фаза не е задължително, но е предпоставка за трудности при управление на реактора в преходни режими. На това му се казва отрицателен температурен коефициент на реактивността. Парата в реактора е само един от параметрите му. Основният е линейната зависимост от температурата на резонансното поглъщане на неутроните от ядрата на 238U. Реактори при които съвкупността от параметри влияещи на този кефициент, не са добре оценени или се разчита само на "регулиращите пръти" са склонни към мигновенно нарастване на мощността - РБМК.

За конструкцията на тези реактори съвсем нищо не знам, но основната идея е, че изтървеш ли хелия, реакцията спира (няма забавител), хелият е по-лек от въздуха, нерадиоактивен и неотровен. Освен това няма причини да държиш температурата ниска заради него, затова - градусите нагоре, прегрята пара и КПД за партийна похвала.

Същата работа става и с реакторите ВВЕР, без вода, респ. забавител реакцията спира. Само дето топлината отделяна от горивото е достатъчна да стопи циркалоя. Не случайно отроботеното гориво се охлажда принудително години след като е извадено от реактора.

Горещ хелий-парогенератор-прегрята пара и КПД-то пак отива в киреча. Затова газова турбина на Брайтън.

[grgeorgiev]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Интересно. Не знаех, че хелиевите реактори са китайски принос. Възможно е скоро китайците да станат основна движеща сила на ядрената енергетика.
Та като стана въпрос за газоохлаждаемите реактори се сетих за едн а много интересна разновидност. Реактор с непрекъснат цикъл - горивото, което е под формата на 6-сантиметрови сфери, се зарежда по време на работа на реактора. Горивните елементи са сфери, съдържащи уран и обвивка с графит (забавител). За да стане реактора критичен се използва газ със забавящи свойства - хелий. Температурата на хелия може да надвиши 900 градуса по Целзий, а това е показател за добро КПД. Самозаглушаването също се осигурява лесно - изпуска се хелия и реактора става пак подкритичен. Този модел не е нов, но за сега няма промишлени реализации.
Като съществен недостатък на съществуващите промишлени газоохлаждаеми ректори са големите размери и необходимостта от огомни компресори, за да се осигури топлообмена на хелия с горивните елементи.

[yossarian]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

"пашкул" от 238-Уран, който както знаем е абсолютно безинетресен за енергетиката, обаче в процеса на работа се обръща на 239-Плутоний и после го събират за бомби...

Ааа, не така, 239Pu e енергетично по-изгоден от урана като гориво дори за сега съществуващите енергетични реактори. Меша се с уран в т.н. MOХ гориво в концентрации от 1 до 30%. От една страна се намаляват количествата плутоний от ядрени устройства за военни цели, по Руско-Американската програма "Мегатони в Мегавати" са утилизирани към 1500 т плутоний, а от друга страна намалява количеството радиоактивни отпадъци и подобрява икономичността на ядреният горивен цикъл. Т.е на 238U не трябва да се гледа като на ненужен отпадък.

[grgeorgiev]

До: АЕЦ- предимства и недостатъци

Затова газова турбина на Брайтън.

Тогава, обаче, стои въпроса за пропуските на газ през уплътненията и размерите на контейнмента.