원자력 발전소는 무엇으로 운영되나요? 원자력 발전소의 종류와 기술 계획. NPP 효율 및 NPP 전력

원자력 발전소는 전기 에너지 생산에 필요한 시스템, 장치, 장비 및 구조물의 복합체입니다. 이 발전소는 우라늄-235를 연료로 사용합니다. 유효성 원자로원자력발전소는 다른 발전소와 구별된다.

원자력 발전소에서는 에너지 형태의 세 가지 상호 변환이 있습니다.

원자력

더위에 빠진다

열에너지

기계적으로 들어갑니다

기계적 에너지

전기로 변환

1. 원자력이 열에너지로 바뀐다

스테이션의 기본은 원자로입니다. 원자로는 핵연료가 적재되고 제어된 연쇄 반응이 일어나는 구조적으로 할당된 공간입니다. 우라늄-235는 느린(열) 중성자에 의해 핵분열성이 있습니다. 결과적으로 엄청난 양의 열이 방출됩니다.

증기 발생기

2. 열에너지가 기계적 에너지로 바뀐다

열은 다음에서 제거됩니다. 핵심원자로 냉각수 - 액체 또는 기체 물질, 그 볼륨을 통과합니다. 이 열에너지는 증기 발생기에서 수증기를 생성하는 데 사용됩니다.

발전기

3. 기계적 에너지가 전기에너지로 변환된다

증기의 기계적 에너지는 터보 발전기로 전달되어 전기 에너지로 변환된 후 전선을 통해 소비자에게 전달됩니다.

원자력 발전소는 무엇으로 구성되어 있나요?

원자력 발전소는 기술 장비를 수용하는 건물의 복합체입니다. 본관은 원자로 홀이 위치한 본관입니다. 여기에는 원자로 자체, 핵연료 저장고, 재장전 기계(연료 재장전용)가 있으며, 이 모든 것은 제어실(제어실)에서 운영자가 모니터링합니다.

원자로의 주요 요소는 활성 구역(1)입니다. 콘크리트 샤프트에 보관되어 있습니다. 모든 원자로의 필수 구성 요소는 제어된 핵분열 연쇄 반응의 선택된 모드가 발생하도록 허용하는 제어 및 보호 시스템과 비상 시 반응을 신속하게 중지할 수 있는 비상 보호 시스템입니다. 이 모든 것이 본관에 설치되어 있습니다.

터빈 홀(2)을 수용하는 두 번째 건물도 있습니다: 증기 발생기, 터빈 자체. 기술 체인을 따라 다음으로 역 부지를 넘어서는 커패시터와 고전압 전력선이 있습니다.

영토에는 특수 수영장에 사용후 핵연료를 재장전하고 저장하는 건물이 있습니다. 또한 스테이션에는 냉각탑(3)(상단이 가늘어지는 콘크리트 타워), 냉각 연못(천연 저수지 또는 인공적으로 만들어진 저수지) 및 스프레이 풀과 같은 재순환 냉각 시스템 요소가 장착되어 있습니다.

원자력 발전소에는 어떤 종류가 있나요?

원자로 유형에 따라 원자력 발전소에는 1개, 2개 또는 3개의 냉각수 회로가 있을 수 있습니다. 러시아에서는 VVER 유형의 원자로(수냉식 전력 원자로)를 갖춘 이중 회로 원자력 발전소가 가장 널리 퍼져 있습니다.

1회로 원자로를 갖춘 NPP

1회로 원자로를 갖춘 NPP

단일 회로 방식은 RBMK-1000 유형 원자로를 갖춘 원자력 발전소에서 사용됩니다. 원자로는 두 개의 응축 터빈과 두 개의 발전기가 있는 블록으로 작동합니다. 이 경우 비등 원자로 자체가 증기 발생기이므로 단일 회로 회로를 사용할 수 있습니다. 단일 회로 회로는 비교적 간단하지만 이 경우 방사능은 장치의 모든 요소로 확산되어 생물학적 보호가 복잡해집니다.

현재 러시아에는 단일회로 원자로를 갖춘 4개의 원자력발전소가 운영되고 있다.

2개 회로 리액터를 갖춘 NPP

2개 회로 리액터를 갖춘 NPP

이중 회로 방식은 VVER 유형의 가압수형 원자로를 갖춘 원자력 발전소에서 사용됩니다. 물은 압력 하에서 원자로 노심으로 공급되어 가열됩니다. 냉각수 에너지는 증기 발생기에서 사용되어 포화 증기. 두 번째 회로는 비방사성 회로입니다. 이 장치는 1000MW 응축 터빈 1개 또는 관련 발전기를 갖춘 500MW 터빈 2개로 구성됩니다.

현재 러시아에는 이중회로 원자로를 갖춘 원자력 발전소가 5개 있다.

3개 회로 원자로를 갖춘 NPP

3개 회로 원자로를 갖춘 NPP

3회로 방식은 BN 유형의 나트륨 냉각제를 사용하는 고속 중성자로를 갖춘 원자력 발전소에서 사용됩니다. 방사성 나트륨이 물과 접촉하는 것을 방지하기 위해 비방사성 나트륨으로 구성된 두 번째 회로가 구성됩니다. 따라서 회로는 3회로가 된다.

을 위한 평범한 사람현대의 첨단 기술 장치는 너무도 신비롭고 수수께끼 같아서 고대인들이 번개를 숭배했던 것처럼 숭배받을 수 있습니다. 수학적 계산으로 가득한 학교 물리학 수업으로는 문제가 해결되지 않습니다. 그러나 원자로에 대한 흥미로운 이야기를 할 수도 있는데, 그 작동 원리는 십대에게도 분명합니다.

원자로는 어떻게 작동하나요?

이 첨단 장치의 작동 원리는 다음과 같습니다.

1. 중성자가 흡수되면 핵연료(대부분 우라늄-235또는 플루토늄-239) 원자핵의 분열이 발생합니다.
2. 운동 에너지, 감마선 및 자유 중성자가 방출됩니다.
3. 운동 에너지는 열에너지로 변환되고(핵이 주변 원자와 충돌할 때) 감마선은 원자로 자체에 흡수되어 열로 변합니다.
4. 생성된 중성자 중 일부는 연료 원자에 흡수되어 연쇄 반응. 이를 제어하기 위해 중성자 흡수체와 중재자가 사용됩니다.
5. 냉각수(물, 가스 또는 액체 나트륨)의 도움으로 반응 현장에서 열이 제거됩니다.
6. 가열된 물에서 나오는 가압 증기는 증기 터빈을 구동하는 데 사용됩니다.
7. 발전기의 도움으로 터빈 회전의 기계적 에너지가 교류 전류로 변환됩니다.

분류에 대한 접근 방식

원자로의 유형에는 여러 가지 이유가 있을 수 있습니다.

• 핵반응 유형별. 핵분열(모든 상업용 시설) 또는 핵융합(일부 연구 기관에서만 널리 퍼져 있는 열핵 에너지)
• 냉각수에 의한. 대부분의 경우 이러한 목적으로 물(끓는 물 또는 무거운 물)이 사용됩니다. 가끔 사용됨 대체 솔루션: 액체 금속(나트륨, 납-비스무트 합금, 수은), 가스(헬륨, 이산화탄소 또는 질소), 용융염(불소염);
• 세대별.첫 번째는 상업적인 의미가 없는 초기 프로토타입이었습니다. 둘째, 현재 사용 중인 원전의 대부분은 1996년 이전에 건설된 것이다. 3세대는 사소한 개선 사항만 이전 세대와 다릅니다. 4세대에 대한 작업은 아직 진행 중입니다.
• 집계 상태별연료(가스 연료는 현재 종이에만 존재함);
• 사용 목적에 따라(전기 생산, 엔진 시동, 수소 생산, 담수화, 원소 변환, 신경 방사선 획득, 이론 및 조사 목적)

원자로 구조

대부분의 발전소에서 원자로의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

1. 핵연료는 동력 터빈의 열을 생산하는 데 필요한 물질(보통 저농축 우라늄)입니다.
2. 원자로 노심은 핵반응이 일어나는 곳입니다.
3. 중성자 감속재 - 고속 중성자의 속도를 줄여 열 중성자로 전환합니다.
4. 중성자 소스 시작 - 핵반응을 안정적이고 안정적으로 시작하는 데 사용됩니다.
5. 중성자 흡수체 - 일부 발전소에서 새로운 연료의 높은 반응성을 줄이기 위해 사용할 수 있습니다.
6. 중성자 곡사포 - 정지 후 반응을 다시 시작하는 데 사용됩니다.
7. 냉각수(정제수);
8. 제어봉 - 우라늄 또는 플루토늄 핵의 핵분열 속도를 조절합니다.
9. 물 펌프 - 물을 증기 보일러로 펌핑합니다.
10. 증기 터빈 - 증기의 열 에너지를 회전 기계 에너지로 변환합니다.
11. 냉각탑 - 과도한 열을 대기 중으로 제거하는 장치입니다.
12. 방사성폐기물 접수 및 보관 시스템
13. 안전 시스템(비상 디젤 발전기, 비상 노심 냉각 장치)

최신 모델의 작동 방식

최신 4세대 원자로 상업운전 가능 2030년 이전. 현재 운영 원리와 구조는 개발 단계에 있습니다. 현대 데이터에 따르면 이러한 수정 사항은 다음과 같은 측면에서 기존 모델과 다릅니다. 장점:

• 급속 가스 냉각 시스템. 헬륨이 냉각수로 사용될 것으로 가정됩니다. 에 따르면 프로젝트 문서, 이러한 방식으로 원자로를 850°C의 온도로 냉각하는 것이 가능합니다. 이러한 고온에서 작동하려면 복합 세라믹 재료 및 악티나이드 화합물과 같은 특정 원자재가 필요합니다.
• 1차 냉각제로 납 또는 납-비스무트 합금을 사용할 수 있습니다. 이들 물질은 중성자 흡수율이 낮고 상대적으로 낮은 온도녹는;
• 또한, 용융염의 혼합물을 주 냉각제로 사용할 수도 있습니다. 이를 통해 최신 수냉식 제품보다 더 높은 온도에서 작동할 수 있습니다.

자연의 자연 유사체

원자로는 다음과 같이 인식됩니다. 대중의 의식독점적으로 제품으로 첨단 기술. 그러나 실제로 그러한 최초의 장치가 자연적으로 생산된 것입니다.. 중앙아프리카 가봉 주의 오클로 지역에서 발견되었습니다.

• 원자로는 지하수에 의한 우라늄 암석의 범람으로 인해 형성되었습니다. 그들은 중성자 감속재 역할을 했습니다.
• 우라늄이 붕괴하는 동안 방출되는 열 에너지는 물을 증기로 바꾸고 연쇄 반응은 멈춥니다.
• 냉각수 온도가 떨어지면 모든 것이 다시 반복됩니다.
• 만약 액체가 끓어오르지 않고 반응을 멈추지 않았다면 인류는 새로운 자연재해에 직면했을 것입니다.
• 약 15억년 전에 이 원자로에서 자립형 핵분열이 시작되었습니다. 이 기간 동안 약 10만 와트의 전력 출력이 제공되었습니다.
• 지구상의 세계에 대한 이러한 경이로움은 알려진 유일한 것입니다. 새로운 물질의 출현은 불가능합니다. 천연 원료에서 우라늄-235의 비율은 연쇄 반응을 유지하는 데 필요한 수준보다 훨씬 낮습니다.

한국에는 원자로가 몇 개나 있나요?

불쌍한 나 천연 자원그러나 산업화되고 인구가 과잉된 대한민국은 에너지에 대한 특별한 필요성을 안고 있습니다. 독일이 평화적 원자를 거부하는 상황에서 이 나라는 큰 희망원자력 기술을 억제하기 위해:

• 2035년까지 원자력 발전소에서 생산되는 전력의 비율은 60%에 도달하고 총 생산량은 40기가와트 이상이 될 것으로 계획됩니다.
• 나라는 없네 원자 무기, 그러나 이에 대한 연구는 핵 물리학지속적으로 실시됩니다. 한국 과학자들은 모듈식, 수소, 액체 금속 등 현대식 원자로 설계를 개발했습니다.
• 국내 연구진의 성공으로 해외에 기술 판매가 가능해졌습니다. 국가는 향후 15~20년 내에 이러한 장치 80대를 수출할 것으로 예상됩니다.
• 그러나 오늘날 대부분의 원자력 발전소는 미국이나 프랑스 과학자들의 도움으로 건설되었습니다.
• 운영 스테이션의 수는 상대적으로 적지만(단 4개) 각 스테이션에는 상당한 수의 원자로(총 40개)가 있으며 이 수치는 계속 증가할 것입니다.

핵연료는 중성자에 부딪히면 연쇄반응을 일으켜 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 시스템의 물은 이 열을 흡수하여 증기로 변하고, 증기는 전기를 생산하는 터빈을 돌립니다. 여기 간단한 회로원자로 가동, 가장 강력한 소스지구상의 에너지.

비디오: 원자로 작동 원리

이 비디오에서 핵물리학자 Vladimir Chaikin은 원자로에서 전기가 생성되는 방법과 그 세부 구조에 대해 설명합니다.