 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Принципи отримання атомної енергії
Ядерне джерело енергії.
У найпершому наближенні процеси, що відбуваються в ядерному реакторі, можна описати як безупинний поділ ядер. При цьому маса цілого ядра до поділу більша за масу осколків, що вийшли. Різниця становить приблизно 0.1 % маси ядра, що розділилося. Зрозуміло, до повного перетворення маси в енергію ще дуже далеко, але вже така, що не виявляється звичайними вагами, зміна маси палива в реакторі дозволяє отримувати гігантську кількість енергії. Зміна маси палива за рік безупинної роботи в реакторі РБМК-1000 становить приблизно 0.3 г, але енергія, що виділилася при цьому, така ж, як при спалюванні 3000000 (три мільйони) тон вугілля.
Перетворення енергії.
Можливості щодо перетворення та використання енергії є показником технічного розвитку людства. Першим використовуваним людиною, перетворювачем енергії можна вважати вітрило - використання енергії вітру для переміщення по воді, подальші більш розвинуті, це використання вітру і води у вітряному і водяному млинах. Винахід і впровадження парової машини зробило справжню революцію в техніці. Парові машини на фабриках і заводах різко підвищили продуктивність праці. Паровози і теплоходи зробили перевезення по суші і морю більш швидкими і дешевими. На початковому етапі парова машина служила для перетворення теплової енергії в механічну енергію обертового колеса, від якого за допомогою різного роду передач (вали, шківи, ремені, ланцюги), енергія передавалася на машини і механізми.
Широке впровадження електричних машин, двигунів, що перетворюють електричну енергію в механічну, і генераторів для виробництва електроенергії з механічної енергії, ознаменувало собою новий стрибок у розвитку техніки. З'явилася можливість передавати енергію на великі відстані у вигляді електроенергії, народилася ціла галузь промисловості - енергетика.
На поточний момент створено велику кількість приладів, призначених як для перетворення електроенергії в будь-який вид енергії, необхідний для життєдіяльності людини: електромотори, електронагрівники, лампи для освітлення, так і ті, що використовують безпосередньо електроенергію: телевізори, приймачі і т.п.
Перетворення енергії в промисловій енергетиці.
Як було зазначено вище, виробництво електроенергії є окремою галуззю промисловості. В даний час найбільшу частку електроенергії виробляють на трьох видах електростанцій:
Тепловий контур.
Основні поняття:
Зупинимося докладніше на тепловій енергії, оскільки вона відіграє дуже важливу роль у процесах, що відбуваються на АЕС.
Теплова енергія - це енергія хаотичного руху молекул атомів у рідинах і газах і коливальному руху молекул або атомів у твердому тілі. Чим вища швидкість цього руху, тим більшою тепловою енергією володіє тіло.
Усі ми стикаємося в повсякденному житті з процесами передачі теплової енергії від одного тіла до іншого, (гарячий чай нагріває склянку, радіатор опалення в квартирі нагріває повітря і т.д.). Виходячи з визначення теплової енергії, можна дати визначення теплообміну.
Процес передачі енергії в результаті обміну хаотичним рухом молекул, атомів або мікрочастинок називається теплообміном.
Відомо, що теплова енергія або тепло передається від більш гарячого тіла більш холодному, і здається, цілком логічним взяти за мірило теплової енергії температуру, однак це найгрубіша помилка. Температура тіла є мірилом здатності до теплообміну з оточцючими тілами. Знаючи температури двох тіл, ми можемо сказати тільки про напрямок теплообміну. Тіло з більшою температурою буде віддавати тепло й охолоджуватися, а тіло з меншою температурою приймати тепло і нагріватися, однак визначити кількість енергії, що передається, виходячи тільки з температури, неможливо. Для нагрівання різних речовин до однакового рівня температури необхідна різна кількість теплової енергії, кожна речовина має свою теплоємність.
Способи теплообміну.
Як правило, в промислових енергоустановках процес перетворення енергії джерела в теплову енергію відбувається в одному місці (реактор для АЕС), а процес перетворення теплової енергії в механічну, а потім в електричну - в іншому.
Конвективний теплообмін.
Розглянемо, що відбувається в об’ємі холодної води, коли гарячі камені нагрівають її частину навколо себе. З фізики відомо, що тіла нагріваючись - розширюються, іншими словам збільшують свій об’єм, а оскільки маса залишається постійною, щільність знижується. Відповідно до закону Архімеда, тіло зі щільністю більшою, аніж щільність рідини занурюється у рідину, а з меншою - спливає. Те саме можна сказати про нагріту рідину, маючи меншу щільність, вона почне підніматися, перемішуючись з холодними шарами у верхній частині судини, що, у свою чергу, почнуть опускатися, і через певний час температура по всьому об’ємі стане однаковою.
Конвективний теплообмін – перенесення теплоти при переміщенні і перемішуванні більш нагрітих часток середовища з менш нагрітими.
У прикладі, наведеному вище, рухи було спричинено різницею рівнів щільностей гарячих і холодних частин рідини. Така конвекція називається природною або вільною. Якщо рух спричинено роботою насосу чи вентилятора, тоді конвекція називається змушеною.
Конвективний теплообмін відбувається в газах так само, як і в рідинах.
У багатьох сучасних АЕС відведення теплоти з реактора відбувається шляхом примусового прокачування води, газу чи рідкого металу через активну зону. Речовина, що, нагріваючи, забирає теплоту від джерела, називається теплоносієм.
Тепловий контур.
Повернемося до питання про передачу теплової енергії в умовах АЕС. Як відомо, на діючих станціях процес перетворення енергії джерела в теплову відбувається безупинно й у разі припинення тепловідведення відбудеться неминучий перегрів установки. Отже, поряд із джерелом, необхідна наявність споживача теплової енергії, що буде забирати тепло та/або перетворювати його в інші форми енергії або передавати його в інші системи. Передача тепла від джерела до споживача здійснюється за допомогою теплоносія. На підставі сказаного вище можна зобразити найпростіший тепловий контур, що містить джерело енергії, споживач енергії, і тракти теплоносія.
Найпростіша схема теплового контуру
Розглянемо роботу теплового контуру для випадку, коли теплоносій не змінює свій фазовий стан (не випаровується).
Холодний теплоносій надходить у пристрій, що є джерелом теплової енергії для контуру (реактор АЕС), у ньому він нагрівається, забираючи теплову енергію. Гарячий теплоносій подається в споживач теплової енергії, на виході з якого, знову стає холодним теплоносієм.
У деяких випадках температура теплоносія на вході в джерело і виході з джерела може бути однаковою. Наприклад, якщо в джерелі теплової енергії відбувається кипіння теплоносія. Як відомо, температура киплячої води залишається постійною. Теплота відводиться за рахунок зміни фазового стану теплоносія
|
Поиск по сайту: