JAK DZIAŁAJĄ ELEKTROWNIA I CIEPŁOWNIA JĄDROWA.

JAK DZIAŁAJĄ ELEKTROWNIA
I CIEPŁOWNIA JĄDROWA?
 1.Czym są elektrownia i ciepłownia jądrowa?
 2.Elementy składowe w elektrowni
i ciepłowni.
 3. Opis działania elektrowni i ciepłowni.
 4.Ciekawostki.
Czym są elektrownia i ciepłownia
jądrowa?
 Elektrownia jądrowa –
obiekt przemysłowoenergetyczny, wytwarzający
energię elektryczną poprzez
wykorzystanie energii
pochodzącej
z rozszczepienia jąder
atomów, najczęściej uranu,
w której ciepło konieczne
do uzyskania pary wodnej,
jest otrzymywane z reaktora
jądrowego.
 Elektrownie jądrowe podczas pracy emitują bardzo duże ilości ciepła.
Mniej więcej 1/3 energii cieplnej generowanej w reaktorze jest
zamieniana w energię elektryczną (sprawność obecnych elektrowni III
generacji dochodzi do 37%). Pozostała część energii cieplnej jest
bezpowrotnie tracona w procesie chłodzenia reaktora – albo przez
zrzut lekko podgrzanej wody (z trzeciego obiegu) do morza, rzeki
lub jeziora albo też poprzez odparowanie w chłodniach kominowych.
Zatem ogromne ilości ciepła są marnotrawione.
 Można jednak część ciepła wykorzystać do ogrzewania budynków
łącząc elektrownię z systemem ciepłowniczym pobliskiego miasta
(sieć centralnego ogrzewania) i/lub do podgrzewania wody użytkowej
(sieć ciepłej wody użytkowej). W takim wypadku mamy do czynienia
z tzw. kogeneracją (jednoczesnym wytwarzaniem energii elektrycznej
i ciepła, inaczej produkcją „w skojarzeniu”) a zakład tego typu określa
się mianem elektrociepłowni jądrowej.
Elektrownię jądrową można wykorzystać do celów ciepłowniczych, jeśli
spełnione zostanie kilka warunków:
 Temperatura pary, która może być odprowadzana z elektrowni
do systemu ciepłowniczego, mieści się w przedziale 80-160°C
(warunek ten spełnia każda współczesna elektrownia jądrowa
z reaktorem lekkowodnym)
 Odległość od elektrowni do najdalej położonego punktu odbiorczego
(ciepła) nie przekracza kilkudziesięciu kilometrów – im krótszy
dystans tym lepiej, najbardziej optymalna odległość to 10-15 km,
ale w niektórych przypadkach opłacalne może być zasilanie sieci
ciepłowniczej oddalonej nawet o 100 km
 Zapotrzebowanie na moc cieplną w sieci w granicach 500-1500 MW
– gwarantuje to opłacalność budowy i eksploatacji połączenia
z siecią ciepłowniczą, aczkolwiek przy małych odległościach
zapotrzebowanie na moc cieplną może być mniejsze
(ponieważ niższe są koszty budowy i eksploatacji łącznika)
 Istnieją rezerwowe źródła zasilania sieci ciepłowniczej
Elementy składowe elektrowni
 Schemat cieplny elektrowni jądrowej
z reaktorem wodnym ciśnieniowym.
1. Blok reaktora 2. Komin chłodzący
3. Reaktor 4. Pręty kontrolne 5. Zbiornik
wyrównawczy ciśnienia 6. Generator pary
7. Zbiornik paliwa 8. Turbina 9. Prądnica
10. Transformator 11. Skraplacz 12. Stan
gazowy 13. Stan ciekły 14. Powietrze
15. Wilgotne powietrze 16. Rzeka 17. Układ
chłodzenia 18. I obieg 19. II obieg 20. Para
wodna 21. Pompa
Opis działania elektrowni
W reaktorze jądrowym w wyniku reakcji
rozszczepienia jąder atomowych wydzielają się
duże ilości ciepła, które jest odbierane przez
czynnik roboczy. Czynnik przepływa do
wytwornicy pary, gdzie oddaje ciepło wrzącej
wodzie z obiegu wtórnego o niższym ciśnieniu,
a następnie powraca do reaktora. Para wodna
(para mokra, która jest osuszana przed dojściem
do turbiny) napędza następnie turbinę parową
połączoną z generatorem. Separacja obiegów
zapewnia większe bezpieczeństwo w przypadku
wycieku pary z turbiny.
Zasada działani ciepłowni
Z technicznego punktu widzenia odbiór ciepła z elektrowni jądrowej jest
względnie prosty. Zamiast zwykłej turbiny kondensacyjnej instalowana jest
turbina upustowo-kondensacyjna, w której część pary po rozprężeniu
i opuszczeniu turbiny kierowana jest nie do skraplacza jak w zwykłej
turbinie kondensacyjnej ale do wymiennika ciepła.
W wymienniku ciepła para przekazuje ciepło wodzie z obiegu zasilającego
sieć przesyłową ciepła W przypadku bloków BWR wstawia się dodatkowy
wymiennik ciepła, który tworzy dodatkowy mały zamknięty obieg wody zabezpiecza to przed przedostaniem się produktów rozszczepienia
z obiegu pierwotnego do ciepłowniczej sieci przesyłowej (należy pamiętać,
że w elektrowniach BWR jest tylko jeden obieg chłodzenia, co powoduje,
że para napędzająca turbozespół jest skażona). W ramach sieci
przesyłowej może być kilka oddzielnych obiegów, połączonych kilkoma
wymiennikami ciepła (analogicznie jak obiegi chłodzenia w elektrowni
jądrowej). Temperatura wody zasilającej sieć przesyłową (i dalej miejską
sieć ciepłowniczą) wynosi ok. 150-160°C.
Gorąca woda dalej trafia do wymiennika ciepła łączącego sieć przesyłową
z systemem ciepłowniczym miasta. Następnie ciepło jest rozprowadzane po
systemie ciepłowniczym. Gdy woda wraca do elektrowni po oddaniu części
ciepła jej temperatura spada do ok. 80°C. Woda trafia następnie
do wymiennika ciepła zlokalizowanego przy turbinie (który zasila para
z turbiny), podgrzewa się do 150-160°C i znowu płynie w kierunku miasta.
Tak więc jest to obieg zamknięty.
 Elektrownia jądrowa z reaktorem PWR
Ciekawostki
 Pierwsza elektrownia jądrowa, o mocy 5 MW
powstała w 1954 r. w Obnińsku(ZSRR).
Pierwszoplanowym celem ich budowy była
produkcja wzbogaconego materiału
rozszczepialnego do produkcji broni
atomowej. W latach siedemdziesiątych
zaczęło gwałtownie przybywać bloków
energetycznych z reaktorami atomowymi.
Na świecie uruchamiano kilkanaście
reaktorów rocznie. Obecnie przeciętne
elektrownie mają moc ok. 1000-2000 M.
Projekt wykonały:
- Natalia Otczyk
- Adrianna Nocoń
- Magdalena Machnik
- Roksana Błaszczyk