Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Применение двухконтурной схемы исключает возможность попадания радиоактивной воды первого контура в турбину. Благодаря этому обслуживание турбины и связанного с ней оборудования ничем не отличается от обычных тепловых электростанций, так как для этого оборудования не требуется устройства биологической защиты. Элементы же первичного контура, поскольку циркулирующая в них вода обладает радиоактивностью, окружены специальной защитой.

На станции имеется 8 парогенераторов, попарно объединенных в защитных камерах. Когда станция работает на полную мощность, то включены три пары, а четвертая пара находится в резерве. Каждый парогенератор, состоящий из подогревателя воды, испарителя воды и пароперегревателя, представляет собой своеобразный «паровой котел». Именно здесь сильно нагретая вода первичного контура отдает свое тепло движущейся ей навстречу воде второго контура и превращает ее в пар. Три пары таких «котлов» производят в час около 40 т пара при температуре 255–260° Ц. Циркуляционные насосы перекачивают охлажденную до 190° воду обратно в реактор. Так заканчивается цикл обращения дистиллированной воды (первичного теплоносителя).

Вторичный теплоноситель — обыкновенный водяной пар при давлении 12,5 атмосферы — поступает в турбогенератор, где его тепловая энергия превращается в электрическую. Отработанный пар, охлаждаясь в конденсаторе, превращается там в воду и перекачивается питательными насосами обратно в парогенератор.

Первая атомная электростанция СССР размещается в трех зданиях. В главном здании находятся ядерный реактор, парогенераторы, насосы и другое оборудование для обслуживания станции и для проведения научных и инженерных исследований. Там же размещается и пульт управления станции. Во втором здании установлены: паровая турбина с электрическим генератором, электрическое распределительное устройство, конденсатор и другое оборудование, относящееся к контуру вторичного теплоносителя (пара). Наконец, в третьем здании размещаются вентиляционные устройства, необходимые для выброса в трубу радиоактивных газов, выделяющихся при работе ядерного реактора.

Управление ядерным реактором и всеми другими агрегатами станции производится с главного пульта управления (рис. 51), причем осуществляется оно преимущественно автоматически. Автоматы поддерживают заданный уровень мощности реактора, следят за действием основных и вспомогательных устройств станции и обо всем, что происходит на станции, посылают соответствующие сигналы на главный пульт управления.

Дежурный инженер-оператор может следить по приборам этого пульта за работой всех элементов станции. Перед глазами оператора находятся измерители мощности и указатели положения регулирующих стержней, приборы, отмечающие температуру, давление и количество воды, протекающей в каждом из 128 рабочих каналов реактора. Здесь же оператор получает сведения о давлении пара, идущего в турбину, о работе всех насосов и парогенераторов.

На центральном щите пульта имеется наглядная схема станции, на которой приборами и условными значками представлено все сложное хозяйство станции. Световые сигналы, имеющиеся на схеме, «докладывают» оператору о неполадках. Желтый сигнал — предупреждение, красный показывает причину и место аварии.

В соответствии с этими сигналами и показаниями приборов оператор, находясь у пульта, может устранить могущие возникнуть неполадки. Но даже в том случае, если бы оператор не принял необходимых мер, авария не произойдет, так как аварийные стержни сами опустятся в реактор и остановят цепной процесс.

На особом дозиметрическом пульте находятся приборы, сигнализирующие о наличии опасных радиоактивных излучений в различных помещениях электростанции. Оператор всегда будет предупрежден световым и звуковым сигналом, в каком помещении излучение превышает норму. Кроме того, в этом помещении автоматически вспыхивает красная лампа и дается звуковой сигнал. На здоровье обслуживающего персонала работа на станции не оказывает вредного влияния.

Радиоактивная пыль и газы, отсасываемые из помещений электростанции, поступают в высокую трубу и выбрасываются в атмосферу. Высота трубы гарантирует полную безопасность для окружающего населения.

Питание всех агрегатов станции производится за счет вырабатываемой ею электроэнергии. Однако в случае аварии в электрической сети питание всех механизмов и приборов автоматически переключается на аккумуляторную батарею.

Электрическая энергия атомной электростанции поступает через трансформаторную подстанцию в общее высоковольтное кольцо, от которого питаются фабрики, заводы, колхозы, совхозы, культурно-просветительные учреждения и жилые дома.

Стоимость одного киловатт-часа электрической энергии, вырабатываемой на первой атомной электростанции, значительно превышает среднюю себестоимость одного киловатт-часа на мощных тепловых электростанциях Советского Союза. Однако она сравнима со стоимостью электроэнергии, получаемой на таких же по мощности 1000–5000 квт — тепловых электростанциях.

Анализ стоимости одного киловатт-часа энергии, вырабатываемой на первой атомной электростанции, показывает, что высокая его себестоимость обусловлена в первую, очередь малой ее мощностью.

В 1955 г. на Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии в Женеве профессор Д. И. Блохинцев сообщил, что экономические показатели усовершенствованной атомной электростанции мощностью в 100 тыс. квт были сравнены с показателями современной электростанции такой же мощности, работающей на угле среднего качества, сжигаемом в пылевидном состоянии. Оказалось, что стоимость топлива на один киловатт-час на атомной станции больше, но уже близка к стоимости его на обычной станции, если здесь используется топливо низкого качества.

Это связано в большой степени с тем, что расход ядерного горючего на атомной электростанции ничтожно мал. В то время как для угольной станции мощностью в 500 тыс. квт требуется в год не менее 100 тыс. вагонов угля, для атомной электростанции такой же мощности достаточно в год лишь нескольких вагонов урана.

Таким образом, одним из путей повышения экономичности атомных электростанций является увеличение их мощности.

Атомная электростанция не нуждается в топливном складе с его механизмами, в железнодорожных вагонах для перевозки топлива, общий вес которого на угольной станции составляет тысячи тонн. Существенным преимуществом атомной электростанции по сравнению с обычными является отсутствие золы, дыма и т. д.