Популяцияның динамикалық сипаттамалары

Жоспар

Кіріспе

1. АЭС тарихы
2. Жіктелуі
3. Жұмыс істеу принципы
4. Қазақстандағы атом энергетикасы
5. МАГАТЭ
6. Қорытынды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Адамзат әзiрге атом энергиясына балама боларлық энергия көзiн таппай отыр. Атом энергиясы күнi бүгiнге дейiн дәстүрлi болып келген жылу энергиясын алмастыратын бiрден бiр энергия көзi. Гидроэнергетика үшiн су ресурстары тапшы. Сол себептi де экономикалық тұрғыдан атом станциясынан бас тарту тиiмсiз. Атом электростанцияларының жылу және гидроэлектростанциялар алдындағы ерекшелiгi: зиянды қалдықтар, газды бөлiнулер жоқ, iрi көлемде құрылыс салудың да қажеттiгi туындамайды. Су қоймалары мен құнарлы жерлердi су астына жасырып қоюдың да қажетi жоқ. АЭС-тен гөрi жел және күн сәулесi энергиялары ғана экологиялық тұрғыдан таза. Бiрақ жел станциялары мен күн станцияларының қуаты әзiрге тым аз. Адамзаттың арзан энергия көзiн пайдалану қажеттiгiн қамтамасыз ете алмайды.

Бiрақ атом станциясын пайдалану зиянды радиоактивтi заттардың жиналуына алып келетiнiн ұмытпау керек. АЭС салу арқылы осы қалдықтарды зиянсыз көму мәселелерi де туындайды. Сол үшiн әлем радиоактивтi қалдықтарды көметiн ұзақ мерзiмдi қоймалар жасауды қолға алған. АЭС-тi пайдалану қауiптi радиоактивтi қалдықтармен қатар қоршаған ортаға басқа да зиянды энергия бөлiп шығарады. Осылайша адамзат екi айырық жолдың қайсысын таңдарын бiлмей, тығырыққа тiрелуде.

1. АЭС-дың пайда болу тарихы

40-шы жылдардың екінші  жартысында, атом қаруын сынау  алдында (сынақ  29 тамызда 1949 жылы  өтті), совет одағының ғалымдары  алғашқы болып бейбіт атом  энергиясы туралы зерттемелер  жүргізе бастады, басты бағыты  электроэнергетика болды.

1948 ж. И. В. Курчатовтың  ұсынысымен  және партия мен  үкіметтің тапсырмасы бойынша   атом энергиясынан  электр энергиясын  алу басталды.

1950 жылдың мамыр айында  Обнинское елді-мекені қасында  әлемдегі бірінші атом электр  станциясы салына бастады.

Әлемдегі бірінші өндірістік атом электр станциясы қуаттылығы 5МВт 27 маусымның 1954 жылы, Обнинск қаласында  іске қосылды. Кейін 1956 жылы Колдер-холл (Ұлыбритания) қаласында АЭС салынды. Оның қуаттылығы 46МВт болды. Бір жылдан соң АҚШ-та Шиппингпорт қаласында 60 МВт қуаттылығымен АЭС іске қосылды.

1979 жылы АҚШ қаласы  Три-Майл-Айленд қаласында  апат  болды. Украинадағы Чернобыль атом электр станциясында, 1986 ж. сәуір айында АЭС-тің 4-энергоблогында апат болды. Ч. а-ның нәтижесінде Украинаның елеулі аумағы мен Ресейдің Брянск және Калуга облыстарының аумағы радиоактивтік ластануға ұшырап, адамдар өміріне қауіп төнді. Бұл апат дүние жүзінің мамандарының АЭС қауіпсіздігі мәселесін қайта қаратып, халықаралық дәрежеге көтеруге итерді.

1989 жылдың 15 мамырында   құрылтай ассамблеясында, Бүкіләлемдік  АЭС операторларының қауымдастығы(ағылш.  WANO) ресми түрде жарияланды. Бұл ұйымның мақсаты әлемдегі барлық АЭС-дің қауіпсіздігін жоғарғы дәрежеге шығару болды.

1980 жылы  Еуропадағы  ең  ірі – Запарожская АЭС салынды. 1996 жылдан бастап 6 энергоблок жұмыс  істейді. Жалпы қуаттылығы 6 ГВт.

Қазіргі кездегі ең ірі  АЭС Касивадзаки-Карива. Ол Жапониядағы  Касивадзаки қаласының Ниигата  префектурасында орналасқан, оның қолданылуында  бес қайнап жатқан ядролық реактор  (BWR) және екі жанартылған қайнап жатқан ядролық реактор (ABWR) жұмыс істеп тұр. Оның жалпы қуаттылығы 8,212 ГВт.

2011 жылы ағырғы рет  АЭС-да  ірі апат болды. Ол  Жапонияның  Фукусима префектурасында,  Фукусима-1 АЭС-да болды. Апат себебі  күшті жер сілкінісі және одан  кейн болған цунамиден осындай  зардаптарға әкелді.

2. Жіктелуі

Атомдық электр станциялар реакторлардың атқару ісіне қарай  бірнеше типтерге бөлінеді

• жылы нейтронды реакторлар, сондай-ақ:
• су-сулы
• қайнайтың
• ауырсулы
• газбенсалқындалатын
• графитті-сулы
• жоғарғытемпературалық газдықсалқындайтын
• ауырсулы газдысалқындайтын
• ауырсулы суменсалқындалатын
• қайнайнатылатын аурсулы
• жылдам нейтронды реакторлар

Энергия шығару түріне қарай

Атом станцияларадың  энергия шығару түріне қарай бөлуге болады:

• Атом электрстанциялары(АЭС), олардың қызметі электр энергиясын шығару. Сондай-ақ көптеген АЭС жылыфикациялық қондырғылар бар, олардың жұмысы суды жылыту, станцияның жылуды жоғалтуын пайдалану арқылы.
• Атомды жылуэлектрцентралы(АТЭЦ), электрэнергисымен қоса жылу энергисын береді

 

3. Жұмыс істеу принципі

 

Д. И. Менделеев жасап шығарған элементтердің периодтық жүйесі материяны оқып-білудегі бірінші  кезеңді аяқтайды. Оның вегізіне түрлі  материя түрлерінен түратын жай  бөлшектер мен «гомдар» жайындағы  түсінік кіреді.

Атом гректің бөлінбейтін  деген созінен шыққан деп болжаған. Казіргі физика атом жөніндегі бүрынғы  түсінікке түбірлі өзгерістер енгізді, теориялық және эксперименттік зерттеулер атомның қүрамында ондаған жай  болшектердің бар екенін дәлелдеді. Оған мывалар жатады: оң зарядты  атом ядросын құрайтын біршама ауыр протондар және электр зарядтары мүлде жоқ нейтрондар.

Жеңіл бөлшектерге мыналар жатады: теріс зарядты электрондар, позитрондар, нейтрино және басқалары. Аралық типті бөлшектер де орын алады. Атомдағы барлық бөлшектер ішкі аралық күш аркылы үсталынып түрады. Мұндай күштердің болуына қарамастан, кейбір радиоактивті элементтерде (уран, торий, плутоний) ядроның өздігінен баяу ыдырауы жүреді, ол бөлшек ядросынан шығатын сәулелерге ұласады, оларды шартты түрде а, b және ү- сәулеленулері деп атайды. Басқа атомдардың ядролары олардың сыртқы бөлшектерін атқылау нәтижесінде ыдырайды, мысалға белгілі жылдамдықтағы нейтрондар немесе протондарды алуға болады.

Ядро ыдыраған кезде, ішкі ядролық күштер босайды, мұның өзі көп мөлшерде жылу шығаруға ұласады. Атомдық салмағы 235, 1 кг уран атомдары ыдырағанда жылу энергиясының электр энергиясына айналуы нәтижесінде 25 млн. кВт сағ электр энергиясын алуға болатындығы бөлінеді. Сөйтіп, атом ішіндегі энергия, энергияның сарқылмас қоры болып саналады. Дүниежүзіндегі алғашқы қуаты 5000 кВт атом электр станциясы бұрынғы Кеңес Одағында 1954 жылы іске қосылды.

Уран қазаны немесе реактор атом электр станциясының негізгі агрегаты болып саналады.

Қазіргі кезде реакторлардың көптеген құралымдары зерттеліп жасалынды. Алғашқы атом электр станциясында графитті су реакторы қондырылды.

 Отын ретінде 1 радиоактивті заттардың стерженьдері, мысалы, уран U255 қолданылады. Радиоактивті ыдырау кезінде орасан зор жылдамдықпен нейтрондар бөлініп шығады да, олар уранның көршілес атомдарын атқылап, жаңа нейтрондардың бөлініп шығуына ықпал жасайды. Міне осының нөтижесінде басқарылатын тізбекті реакция пайда болады. Алғашқы жағдайда электрондардың қозғалу жолына баяулатқыштар қойылады.

 Ауыр судың құрамына сутектің екі атомының орнына сутектің екі изотопы кіреді. Элементтерде ядроларының құрамьшдағы протондар саны бірдей болып, ал нейтрондар саны әр түрлі болса, бұл элементтер изотоптар деп аталады. Мысалы, сутек ядросы (Н) бір протоннан тұрады.

Сутектің бірінші изотопының ядросы (протий) бір протоннан және электроннан тұрса, сутектің екінші изотопының ядросы (дейтерий) бір протоннан және бір нейтроннан тұрады, дейтерий ауыр судың химиялық формуласына кіреді. Үшінші изотоп - тритий, ол бір протон және нейтроннан тұрады.

Бұл ретте баяулатқыш ретінде 2 графит, көдімгі су, ауыр су және басқа заттар қолданылады.

Қазіргі кезде ауыр су баяулатқыш ретінде сирек қолданылады, өйткені оны алуға көп шығын жұмсалады. Ауыр судың 1 тоннасын электролиз немесе химиялық әдіспен алу ұшін 30-40 т. су жұмсалады.

Баяулатқышта нейтрондар жылдамдығы кемиді, бұл ретте, энергетикалық атом қондырғыларында қолданылатын жылудың орасан зор мөлшері бөлініп шығатынын айта кеткен орынды. Жылу тасушы ретінде су немесе сұйық металл алынады. Электрондардың бөліну процесін реттеу ұшін бордан, кадмийден және нейтрондарды қарқынды түрде сіңіретін басқа да материалдардан жасалынатын реттеуші стержень 3 қолданылады.

Бүл стержень арқылы ядролық  процесті бәсеңдетіп немесе күшейтуге болады. Нейтрондар қазаннан шығып кетпес үшін қазанның ішкі жақтары шағылдырғышпен 4 қапталады.

Шағылдырғыштар баяулатқыш қасиеттері бар материалдардан мысалы, графитген, берилий тотығынан және т.б. жасалады.

Жүмыскерлерді адам өміріне қауіпті сәуледен сақтау үшін реактор барлық жағынан қорғасын табағы түріндегі биологиялық қорғаныспен, қалың бетон плиталарымен 5, сонымен қатар су жейдесімен қапталады. Жылу тасушы 6 ретінде су алынады.

Атом энергетикалық қондырғысының  негізгі сүлбасы суретте берілген.

1 санымен реактор белгіленген, онда отын ретінде уранның изотоптары, сонымен қатар, плутоний қолданылады. Бастапқы элементтермен салыстырғанда изотоптардың радиоактивтігі анағүрлым жоғары.

 Реакторда жылытылған су сорғы 3 арқылы жылу алмастырғышқа 2 құйылады. Бүл биологиялық түрғыдан қауіпті радиоактивті су, ол қондырғының бірінші контурына жатады. Қазіргі қондырғылардың бірінші контурындағы су 250°С-та, 100 ат. қысымында болады. Бүл ретте судың қайнап кетпеуін қадағалау қажет. Жылу алмастырғыштағы бастапқы су екінші контурлы радиоактивтігі жоқ суды жылытып, буға айналдырады, ол 30-35 ат қысымды электр генераторын 5 айналдыратын турбинаға 4 келіп түседі. Пайдаланылған бу конденсаторға 6 қарай жылжиды. Конденсат сорғы 7 арқылы қайтадан жылу алмастырғышқа жіберіледі. Бірінші радиоактивті контурдың барлық агрегаттары адамдардан оқшауландырылып, дистанциялық және автоматты түрде басқарылады.

Қазіргі ірі электр станцияларында графитті су реакторларының орнына біршама қуаттылығы аз су реакторлары қолданылады, мұнда кәдімгі су шапшаң нейтрондардың баяулатқышы болып саналады.

Атом элетр станциясының ұстанымдық сұлбасы I. Реактор. 2. Жылу алмастырғыш. 3. Негізгі айналма насос. 4. Турбина. 5. Электр генераторы. 6. Салқындатқыш (конденсатор). 7. Қоректендіру сорғысы.

 Суретте қуаты 210 МВт атом электр станциясының негізгі технологиялық схемасы бейнеленген. Бірінші кезекті қондырғы қуаты 210 МВт блоктан тұрады, оған бір реактор, әрқайсысы 70 МВт алты генератор кіреді. Сөйтіп, әр екі бу генераторы бір турбинаны жабдықгайды. Турбиналар - бір білікті, екі цилиндрлі; төменгі қысымның бір бөлігі - екі конденсаторлы, екі тасқынды болып келеді.

 Бірінші контурға реактор 1 және бассейн 2 жатады, бассейнде жарты жыл бойында ядролық жанғыш заттардың пайдаланылған стерженьдері сақталады. Осы мақсатта бұл стерженьдер арнайы кассеталарға 3 бекітіліп, мұнан соң оларды өңдеу үшін арнайы зауыттарға жібереді. Бірінші контурға мыналар жатады: бу генераторлары 4, негізгі айналма насостар 5, жылытқыш насостар 6, арнаулы химиялық су әдісімен тазалау және көрсетілген құрылғыларды байланыстырып тұратын құбырлар. Реактордың биологиялық қорғаны оларды қоршаған бетон плиталардан, болат табақтар мен су жейдесінен түрады.

 Бірінші контурдағы су түйықталған циклде реактор мен бу генераторы (қазан) арасында айналады, қазаннан шығатын бу турбинаға 7 келіп түседі. Пайдаланылған бу айналма насос 11 арқылы айналмалы сумен салқындатылған екі конденсаторға келіп түседі. Екінші контурға насоспен 12 берілетін конденсат кіреді, ол төменгі қысымдағы 13 қайта қыздырғыш (жылтқыш) арқылы деаэраторға 14 беріледі. Мұнан соң екінші контурлы су пайдалану насосы 15 арқылы жоғары қысымды жылытқыштардан 16 өтіп, бу генераторына келіп іүседі.

 Сүлбада турбинаның екі бөлігінен шығатын будың сүрыпталу қатары көрсетілген, ол төменгі және жоғары қысымды жылытқыштар мен жылыту жүйесі бойлеріндегі пайдаланатын суды жылытуға арналған.

Қуаты 210МВт блокты атом электр станциясында энергияны өндірудің технологиялық сұлбасы 1. Реактор. 2. Пайдаланылган стерженьдерді сақтайтын бассейн. 3. Арнайы кассеталар. 4. Бу генераторы. 5. Негізгі айналма сорғысы. 6. Бірінші контурды қоректендіру сорғысы 7. Турбинаның жогары қысымды бөлігі. 9. Электр генераторы. 10. Салқындатқыш. 11. Салқындатқыш судың айналма сорғысы. 12. Турбинаның салқындатқыш сорғысы. 13. Төменгі қысымды су жылытқышы. 14. Деаэратор. 15. Қоректендіру сорғысы. 16. Жоғары қысымды су жылытқышы. 17. Жылу жүйесіндегі сорғы. 18. Бойлер. 19. Химиялық тәсілмен суды тазалау құрылғысы. 20. Конденсат суы. 21. Салқындатқыш айналма су. 22. Жылу желісі (торабы).

Жылытқыштар мен бойлер конденсаты әуелі анағүрлым төмем температуралы жылытқьпптарға, сонан соң суретте үзік сызықпен көрсетілгендей деаэраторға келіп түседі. Тармақты сорғылар 17 жылумен қамтамасыз ету жүйесіндегі ыстық судың айналымын жүзеге асырады.

Бірінші коғтурдың зиянды радиоактивтігін арттыратын коррозия өнімдерінен реакторды тазалау мақсатында су жылу таратушы химиялық - су әдісімен үздіксіз тазалау 19 процесіне ұштастырылып, жабдықтаушы сорғы 6 арқылы реакторға түседі.

Атом электр станциясында электр энергиясын өндіру жылу электр станцияларының сұлбаларымен бірдей дерлік.

Экономикалық көрсеткіштері  жағынан атом электр станциялары жылу электр станцияларына қарағанда біршама төмен; алайда оларды жергілікті отын ресурстарымен жабдықтай алмайтын жерлерде салғанда, атом электр станциясындағы 1 кВт сағ энергия құны ЖЭС-тің құнынан артық емес.

 Атом электр станцияларының өзіндік мұқтаждары жұмыс барысында асқан сенімділікті талап етеді. Міне, сондықтан көпшілік мақұлдаған жылу электр станцияларының өзіндік мұқтаж қондырғылары резервтеуден басқа, атом электр станцияларында резервті (сенімділік) дизель - генератор қондырғылары, ол кәдімгі өзіндік мұқтажды қамсыздандыру жүйесін шапшаң түрде қосуға қол жетпеген жағдайда іске қосылады. Сонымен қатар, атом электр станцияларында аккумулятор батареясын орнату ісі қарастырылды, ал ірі атом электр станцияларында тұрақты ток қозғалтқыштары бар өзіндік мұқтаждың жауапты тұтынушыларын жабдықтайтын екі батареяны қою ісі жүзеге асырылады.