Loomuliku või sundõhkjahutusega reaktorid on ette nähtud lühisevoolude piiramiseks elektrivõrkudes ja elektripaigaldistes teatud pingetaseme säilitamiseks lühise korral elektrisüsteemides sagedusega 50 ja 60 Hz mõõdukalt külma kliima tingimustes. ning kuiva ja niiske troopilise kliima tingimustes sise- ja välistingimustes paigaldamiseks.
Reaktoreid kasutatakse passiandmetele vastavate elektriliste parameetritega elektrijaamade ja alajaamade ahelates.
Reaktorite kasutamine võimaldab piirata lineaarkaitselülitite nimivoolu ja tagada väljuvate kaablite soojustakistus. Tänu reaktorile on kõik kahjustamata liinid nimipinge lähedase pinge all (reaktor hoiab siinidel pinget), mis tõstab elektripaigaldiste töökindlust ja hõlbustab elektriseadmete töötingimusi.
Reaktorid on ette nähtud töötama välitingimustes (kliimamuutus UHL, T paigutuskategooria 1 vastavalt GOST 15150-69) ja loomuliku ventilatsiooniga suletud ruumides (kliimamuutus UHL, T paigutuskategooria 2, 3 vastavalt standardile GOST 15150-69).
Kasutustingimused:
- paigalduskõrgus merepinnast, m 1000;
- paigalduskoha atmosfääri tüüp, I või II tüüp vastavalt standarditele GOST 15150-69 ja GOST 15543-70;
- välisõhu temperatuuri tööväärtus, °C miinus 50 kuni pluss 45;
- suhteline õhuniiskus temperatuuril pluss 27 °C, % 80;
- seismiline takistus skaalal MSK-64 GOST 17516-90, punkt 8 - vertikaalseks ja astmeliseks (nurgas) paigaldamiseks; 9 - horisontaalseks paigaldamiseks.
REAKTORIFAASIDE ÜHENDUSskeemid JA ASUKOHT
Võrguühenduse skeemi järgi jagunevad reaktorid ühe- ja kahekordseteks. Üle 1600 A nimivooluga üksikutel reaktoritel võib olla kahe paralleelselt ühendatud sektsiooni mähis. Faasi sisselülitamise skemaatilised diagrammid on näidatud joonisel 1.
Joonis 1 - faasilülituse skemaatilised diagrammid
Sõltuvalt paigalduskohast ja jaotusseadme omadustest võib kolmefaasilisel reaktorikomplektil olla vertikaalne, astmeline (nurkne) ja horisontaalne faaside paigutus, nagu on näidatud joonistel 2, 3, 4.
Joonis 2 - Vertikaalne (nurkne) paigutus
Joonis 3 – astmeline paigutus
Joonis 4 - Horisontaalne paigutus
Suuremõõtmelisi reaktoreid, välireaktoreid (1. paigutuskategooria) ja 20 kV pingeklassi reaktoreid valmistatakse ainult horisontaalse faasi paigutusega. Vertikaalseks paigalduseks valmistatud reaktorifaase saab kasutada nii astmeliseks (nurk-) kui ka horisontaalseks paigalduseks. Astmeliseks (nurk)paigalduseks valmistatud reaktorifaase saab kasutada ka horisontaalseks paigaldamiseks. Horisontaalseks paigalduseks valmistatud reaktorifaase ei saa kasutada ei vertikaalseks ega astmeliseks (nurk)paigalduseks.
Reaktorid on projekteeritud etapiviisiliselt.
Reaktori iga faas (vt joonis 5, 6) on lineaarse induktiivse reaktantsiga induktiivpool ilma terasest magnetsüdamikuta. Mähis on valmistatud kaabli mähise mustri järgi kontsentriliste pöörete kujul, mida toetavad radiaalselt asetsevad tugisambad (betoon- või kokkupandavad konstruktsioonid). Kõlarid on paigaldatud tugiisolaatoritele, mis tagavad vastava pingeklassi jaoks vajaliku isolatsioonitaseme. Mähis on mähitud ühte või mitmesse paralleelsesse juhtmesse, olenevalt nimivoolust. Faasipooli mähis on valmistatud spetsiaalsest isoleeritud alumiiniumjuhtmetega reaktoritraadist. Vertikaalse konstruktsiooniga “C” faasimähised ja astmelise (nurk) paigalduse konstruktsiooniga “SG” on mähise suund vastupidine konstruktsiooni “B”, “H” faasipoolidele, mis tagab mähistes tekkivate jõudude soodsa jaotuse. lühis. Mähisjuhtmed on valmistatud alumiiniumplaatide kujul ja igal mähisjuhtmel on oma kontaktplaat. See konstruktsioon muudab reaktori paigaldamise ja siini paigaldamise lihtsaks ja lihtsaks.
Sektsioonmähisega üksikute reaktorite puhul koosneb mähis kahest paralleelselt ühendatud mähiste osast, mis on keritud vastassuunas.
Topeltreaktorites koosneb pooli mähis kahest suure vastastikuse induktiivsusega mähiste harust ja harude mähiste mähiste sama suunaga.
Faasimähise klemmide vaheline nurk (Ψ) on näidatud joonistel 7, 8, 9 ja on tavaliselt 0º; 90º; 180º; 270º. Nurki loetakse vastupäeva ja määratakse:
- üksikute reaktorite jaoks:
- alumisest terminalist ülemisse klemmi - lihtsa mähise jaoks;
- alumisest ja ülemisest klemmist keskmiseni - sektsioonmähiste jaoks;
- kahe reaktori puhul - alumisest terminalist keskmise terminalini ja keskmisest terminalist ülemisse terminali.
Joonis 7 – nurgad ühe reaktori faasimähise klemmide vahel
Joonis 8 – nurgad üksiku reaktori faasimähise klemmide vahel, millel on sektsioonmähis
Joonis 9 – nurgad kahe reaktori faasimähise klemmide vahel
Klemmide märgistus asub iga klemmliistu ülaosas.
Reaktorite tööpõhimõte põhineb mähise reaktiivsuse suurendamisel lühise hetkel, mis tagab lühisvoolude vähenemise (piiramise) ja võimaldab säilitada hetkel kahjustamata ühenduste pingetaset. lühisest.
Üksikud reaktorid võimaldavad ühe- või kaheastmelisi reaktsiooniskeeme. Sõltuvalt paigalduskohast konkreetses ühendusskeemis kasutatakse üksikuid reaktoreid lineaarsete (individuaalsete), rühma- ja ristmikreaktoritena.
Üksikute reaktorite kasutamise skemaatilised diagrammid on näidatud joonisel 10.
Joonis 10 – skemaatilised diagrammid üksikute reaktorite kasutamiseks
Liinireaktorid L1 piiravad lühise võimsust väljuval liinil, võrgus ja sellelt liinilt toituvates alajaamades. Liinireaktorid on soovitatav paigaldada pärast kaitselülitit. Sel juhul valitakse lineaarse kaitselüliti katkestusvõimsus, võttes arvesse reaktori lühisevõimsuse piirangut, kuna õnnetus sektsioonis "lüliti - reaktor" on ebatõenäoline.
L2 rühma reaktoreid kasutatakse juhtudel, kui väikese võimsusega ühendusi saab kombineerida nii, et kogu ühenduste rühma piirav reaktor ei põhjusta tavarežiimis lubamatut pingelangust. Grupireaktorid võimaldavad teil säästa lülitusseadmete (RU) mahtu võrreldes lineaarreaktorite kasutamise võimalusega.
Intersectional L3 reaktoreid kasutatakse võimsate jaamade ja alajaamade jaotussüsteemides. Eraldades üksikud sektsioonid, piiravad nad lühise võimsust jaama enda ja jaotusseadme sees. Ristlõikega reaktorite kasutamine on seotud lühisvõimsuse olulise piiramisega ja seetõttu tuleks suurte pingelanguste vältimiseks nimirežiimil püüdlema läbiva võimsusteguri cos maksimaalse väärtuse poole. laadimisreaktor. Ristmikreaktorid ei asenda lineaar- ja rühmreaktoreid, kuna viimaste puudumisel pole mõne generaatori lühisvoolud piiratud.
Kaksikreaktorid võimaldavad lühisvoolude täielikku üheastmelist piiramist, andes otsereageerimisele peamised generaatoriahelad (generaator, trafo) ja tagavad: elektriskeemi ja lülitusseadme konstruktsiooni lihtsustamise; võimsusteguri parandamine; pingerežiimi parandamine ligikaudu võrdselt koormatud okstega. Toiteallikas on ühendatud keskmiste kontakti klemmidega. Pikaajalise lubatud voolukoormusvoolu piires on lubatud igasugune haru koormuse suhe. Reaktori haru reaktsioonivõime sõltub töörežiimist. Töörežiimis (tagasi ühendus) on piiravad omadused, võimsuskaod ja reaktiivvõimsus minimaalsed.
Lühisrežiimis avaldub täielikult kahjustatud ühenduse toiteallika reaktori haru reaktsioonivõime, kuna kahjustamata ühenduse haru suhteliselt väikese töövoolu mõju on ebaoluline. Tootmisvõimsuse olemasolul sellel reaktori haru küljel, mille kaudu kahjustatud ühendus toidetakse, kulgeb kahe reaktori mõlema haru vool järjestikku (järjekindel sisselülitamine) ja vastastikusest induktiivsusest tingitud lisareaktiivsuse tõttu. harudest avalduvad täielikult reaktori voolu piiravad omadused.
Kaksikreaktoreid kasutatakse rühma- ja sektsioonilistena (vt joonis 11)
Joonis 11 – skemaatilised diagrammid kahe reaktori kasutamiseks
Reaktoreid tuleb kasutada ettenähtud otstarbel ja käitada tingimustes, mis vastavad nende kliimaprojektile ja asukohakategooriale.
Voolupiiravate reaktorite kasutamisel muul otstarbel kui sihtotstarve, tuleks arvestada töörežiimi (ülekoormused, liigpinged, löökvoolude süstemaatiline mõju) mõju reaktorite jõudlusele ja töökindlusele. konto.
Reaktorite koormus- ja jahutusrežiimid peavad vastama nende passiandmetele.
Kahekordse reaktori harudele eri suundades mõjuvad koormuslöögid, mis tulenevad reaktori taga asuvate elektrimasinate isekäivitusest, ei tohiks ületada viiekordset nimivoolu ja kesta üle 15 sekundi. Reaktorit ei soovitata sellistele koormuslöökidele rohkem kui 15 korda aastas kokku puutuda.
Kahekordsete reaktorite kasutamisel ahelates, kus elektrimasinate isekäivituvad voolud eri suundades reaktori harudes võivad ületada 2,5 korda reaktori nimivoolu, tuleb harud vaheldumisi sisse lülitada vähemalt 0,3 sekundilise viiteajaga.
Sisereaktorid tuleks paigaldada kuivadesse ja ventileeritavatesse ruumidesse, kus väljatõmbe- ja sissepuhkeõhu temperatuuride erinevus ei ületa 20 ºС.
Reaktorite puhul, mis nõuavad nimikoormustel sundõhkjahutusseadet, tuleb faasimähised läbi puhuda õhuga õhuvoolukiirusel 3 - 5 m3/min iga kW kadude kohta*. Kõige tõhusam on jahutusõhku varustada altpoolt läbi vundamendi keskel oleva augu**.
Välisreaktorid tuleks paigaldada spetsiaalselt selleks ette nähtud kohtadele, mis on vastavalt kehtivatele eeskirjadele varustatud aiaga.
Faasimähiste kaitsmiseks otsese sademete ja päikesevalguse eest võib paigaldada ühise varikatuse või kaitsekatuse, mis paigaldatakse igale faasile eraldi.
Reaktorid tuleb paigaldada vundamentidele, mille kõrgus on märgitud reaktori andmelehel.
Paigalduskohtades ei ole lubatud lühisahelate, ferromagnetilistest materjalidest osade olemasolu reaktorite paigaldamiseks ettenähtud ruumide seintes, vundamentide ja piirete konstruktsioonides. Magnetmaterjalide olemasolu suurendab kadusid, võimalik on kõrvuti asetsevate metallosade liigne kuumenemine ning lühise korral mõjuvad ohtlikud jõud ferromagnetilistest materjalidest valmistatud konstruktsioonielementidele. Kõige ohtlikumad lubamatu ülekuumenemise seisukohast on otsa metallkonstruktsioonid - põrandad, laed.
Magnetmaterjalide juuresolekul on vajalik säilitada reaktori passis märgitud paigalduskaugused X, Y, Y1, h, h1 reaktorist kuni ehituskonstruktsioonide ja piirdeaedadeni.
Magnetmaterjalide ja suletud juhtivate ahelate puudumisel ehituskonstruktsioonides ja piirdeaedades saab paigalduskaugusi vähendada vastavalt elektripaigaldusreeglitele (PUE) isolatsioonikaugusteni.
Reaktori faaside horisontaalselt ja astmeliselt (nurkselt) paigaldamisel on vaja rangelt kinni pidada passis märgitud faaside telgede vahelisest minimaalsest vahekaugusest S ja S1, mis on määratud garanteeritud elektrodünaamilise takistusega horisontaalselt mõjuvate lubatavate jõududega.
Neid vahemaid saab vähendada, kui reaktori paigaldusskeemil on liigvoolu maksimaalne võimalik väärtus väiksem kui elektrodünaamilise vastupidavusvoolu väärtus, reaktori passis märgitud.
* Jahutusõhu kogus on vastavalt reaktori andmelehele.
** Jahutusõhuga varustamise projektlahenduse määrab ja rakendab tarbija iseseisvalt.
Vertikaalse paigaldusega reaktorite kõigi faaside ja astmelise (nurk) paigaldusega reaktorite faaside “B” ja “SG” puhul peavad paigaldamise ajal olema samade klemmide (alumine, keskmine, ülemine) kontaktplaadid samal vertikaalsel, üks teise kohal.
Tihvtide siiniga ühendamise seisukohast soodsaima asukoha valimiseks on lubatud iga faasi pöörata üksteise suhtes ümber vertikaaltelje nurga all, mis on võrdne 360º/N, kus N on faaside arv. faasikolonnid.
Üksikute reaktorite puhul võtke toiteklemmidena kas kõik alumised "L2" või kõik ülemised "L1" klemmid (vt joonis 7).
Sektsioonmähistega üksikute reaktorite puhul võtke toiteklemmidena kas alumine ja ülemine "L2" või keskmised "L1" klemmid (vt joonis 8).
Kaksikreaktorite jaoks - generaator peab olema ühendatud keskmiste klemmidega “L1-M1” siis on M1 alumised klemmid üks ja ülemised klemmid “L2” on muud kolmefaasiline ühendus (vt joonis 9).
Reaktori klemmide kaitsmiseks elektrodünaamiliste lühisjõudude eest tuleb siinid toita reaktorisse radiaalsuunas, kinnitades need mitte kaugemal kui 400-500 mm.
Enne paigaldamise alustamist on vaja kontrollida faasimähiste isolatsioonitakistust kõigi kinnitusdetailide suhtes. Isolatsioonitakistust mõõdetakse 2500 V pingega meggeriga (lubatud on kasutada 1000 V meggereid). Isolatsioonitakistuse väärtus peab olema vähemalt 0,5 MOhm temperatuuril pluss (10-30) °C.
Reaktorite hooldus koosneb välisest kontrollist (iga kolme töökuu järel), isolaatorite ja mähiste puhastamisest suruõhuga tolmust ning maanduse kontrollist.
Reaktori faaside pakendamine tagab nende ohutuse transportimisel ja ladustamisel.
Transpordipakend on GOST 10198-91 kohane monteeritav paneelkarp, mis on kokku pandud naeltega kokku kinnitatud üksikutest paneelidest (põhja-, külje- ja otsapaneelid, kaas).
Iga faas on pakitud eraldi karpi koos paigaldamiseks ja ühendamiseks vajalike komponentide ja kinnitusdetailidega.
Faas paigaldatakse põhjale puitpatjadele ja kinnitatakse põhja külge tugisammaste vahel paiknevate puitklotside abil. Vardad on löödud põhja külge ja kaitsevad faasi horisontaaltasapinnas karbis liikumise eest.
Kaugematesse piirkondadesse saadetud faasid, mida veetakse veeteid mööda, on lisaks kinnitatud juhtmetega, mis kaitsevad faasi vertikaaltasapinnas karbis liikumise eest.
Kinnitusvahendid pakitakse kilekottidesse ja asetatakse faasimähise sisse.
Dokumentatsioon (pass, juhend) pakitakse kilekotti ja asetatakse faasimähise keerdude vahele.
Üldiselt sisaldab kolmefaasilise reaktori komplekt:
- faas;
- sisesta*;
- toetus*;
- äärik;
- adapter *;
- isolaator;
- kinnitusvahendid;
- kaitsekomplekt välistingimustes kasutamiseks**.
____________________
* RT-seeria reaktorite jaoks.
** Välisreaktoritele (RB, RT seeriad) tarbija soovil.
LEGENDI STRUKTUUR
RB seeria reaktorid
- Voolupiirava betoonreaktori tähis vertikaalse faasi paigutusega, loomuliku õhkjahutusega, pingeklass 10 kV, nimivool 1000 A, nimiinduktiivreaktants 0,45 oomi, kliimaversioon UHL, paigutuskategooria 1
RB 10 - 1000 - 0,45 UHL 1 GOST 14794-79. - Sama, horisontaalse faasi paigutusega, sundõhkjahutusega, pingeklass 10 kV, nimivooluga 2500 A, nimiinduktiivreaktantsiga 0,35 Ohm, kliimaversioon UHL, paigutuskategooria 3
RBDG 10 - 2500 - 0,35 UHL 3 GOST 14794-79.
RT-seeria reaktorid
- Kolmefaasilise voolu piirava ühe reaktorikomplekti tähis vertikaalse faasi paigutusega, pingeklass 10 kV, nimivooluga 2500 A, nominaalse induktiivreaktantsiga 0,14 oomi, alumiiniumjuhtmetega reaktori traadi mähisega, sundõhkjahutusega, kliimaversioon UHL , majutuskategooria 3
RTV 10-2500-0,14 AD UHL 3 TU 3411-020-14423945-2009. - Sama, horisontaalse faasi paigutusega, pingeklass 20 kV, nimivooluga 2500 A, nominaalse induktiivreaktantsiga 0,25 oomi, reaktoritraadi mähisega alumiinium- (või vask) juhtmetega, loomuliku õhkjahutusega, kliimakujundus Sõiduk, paigutuskategooria 1
RTG 20-2500-0,25 TS 1 TU 3411-020-14423945-2009.
TEHNILISED ANDMED
Põhiandmed ja tehnilised parameetrid on toodud tabelis 1
Tabel 1- Tehnilised kirjeldused
| Parameetri nimi | Parameetri väärtus | Märge |
| Pingeklass, kV | 6, 10, 15, 20 | |
| Kõrgeim tööpinge, kV | 7,2; 12; 17,5; 24 | Vastavalt pingeklassile |
| sagedus Hz | 50 | |
| Täitmise tüüp | Üksik; kaksik | Võrguühenduse meetod |
| Nimivoolud, A | 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000 | |
| Nominaalne induktiivne reaktants, oomi 1) | 0,14; 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,35; 0,40; 0,45; 0,56 | |
| Nimivoolude ja induktiivsete reaktiivtaksuste kombinatsioon: - ühekordne 6 ja 10 kV jaoks - üksik 15 ja 20 kV jaoks - kahekordne 6 ja 10 kV jaoks | 400-0,35; 400-0,45; 630-0,25;630-0,40; 630-0,56; 1000-0,14; 1000-0,22; 1000-0,28; 1000-0,35; 1000-0,45; 1000-0,56; 1600-0,14; 1600-0,20; 1600-0,25; 1600-0,35; 2500-0,14; 2500-0,20; 2500-0,25; 2500-0,35; 4000-0,10; 4000-0,181000-0,45; 1000-0,56; 1600-0,25; 1600-0,35; 2500-0,14; 2500-0,20; 2500-0,25; 2500-0,352 × 630-0,25; 2×630-0,40;2×630-0,56; 2×1000-0,14;2×1000-0,22; 2×1000-0,28;2×1000-0,35; 2×1000-0,45;2×1000-0,56; 2×1600-0,14;2×1600-0,20; 2×1600-0,25;2×1600-0,35; 2×2500-0,14;2×2500-0,20 | Reaktori tüüp RB seeria RT seeria RT seeria RB seeria |
| Faasi paigutus | Vertikaalne;astmeline (nurkne);horisontaalne | |
| Tolerants nimiväärtusele,%: - induktiivne reaktants - võimsuskadu - sidestuskoefitsient | 0 kuni +15+15+10 | |
| Isolatsiooni soojustakistusklass | A; E; N* | * vasktraadi jaoks |
Reaktor on staatiline elektromagnetiline seade, mis on loodud kasutama oma induktiivsust elektriahelas. Kohta e. p.s. Vahelduv- ja alalisvoolureaktoreid kasutatakse laialdaselt diiselveduritel: silumisreaktorid – alaldivoolu pulsatsioonide tasandamiseks; üleminekuaeg - trafo klemmide lülitamiseks; jagamine - koormusvoolu ühtlaseks jaotamiseks paralleelselt ühendatud ventiilide vahel; voolu piirav - lühisvoolu piiramiseks; häirete summutamine - elektrimasinate ja -seadmete töötamise ajal tekkivate raadiohäirete summutamiseks; induktiivsed šundid - voolu jaotamiseks siirdeprotsesside ajal veomootorite ergutusmähiste ja nendega paralleelselt ühendatud takistite vahel jne.
Ferromagnetilise südamikuga mähis vahelduvvooluahelas. Kui ferromagnetilise südamikuga mähis on ühendatud vahelduvvooluahelaga (joon. 231, a), määrab seda läbiv vool, mis tuleb tekitada, et mähises indutseerida nt. d.s. e L oli võrdne ja faasis vastupidine sellele rakendatud pingele. Seda voolu nimetatakse magnetiseerivaks vooluks. See sõltub mähise keerdude arvust, selle magnetahela magnettakistusest (st magnetahela ristlõike pindalast, pikkusest ja materjalist), selle muutumise pingest ja sagedusest. Kui poolile rakendatav pinge u suureneb, suureneb voog F, selle südamik küllastub, mis põhjustab magnetiseerimisvoolu järsu suurenemise. Järelikult esindab selline mähis mittelineaarset induktiivset reaktiivtakistust X L, mille väärtus sõltub sellele rakendatavast pingest. Ferromagnetilise südamikuga mähise voolu-pinge karakteristikul (joonis 231, b) on magnetiseerimiskõveraga sarnane vorm. Nagu III peatükis näidatud, määrab magnetahela magnettakistuse ka magnetahelas olevate õhupilude suurus. Seetõttu sõltub pooli voolu-pinge karakteristiku kuju magnetahela õhupilust. Mida suurem on see vahe, seda suurem on vool i antud pinge juures mähist läbiva ja seetõttu väiksem on mähise induktiivne reaktants X L. Teisalt, mida suurem on õhupilu tekitatud magnettakistus võrreldes magnetahela ferromagnetiliste sektsioonide magnettakistusega, st mida suurem on vahe, seda enam läheneb pooli voolu-pinge karakteristik lineaarsele.
Ferromagnetilise südamikuga mähise induktiivset reaktiivtakistust X L saab reguleerida mitte ainult õhupilu 8 muutmisega, vaid ka selle südamiku alalisvooluga kallutades. Mida suurem on eelpingevool, seda suurem on pooli magnetahelas tekkiv küllastus ja väiksem on selle induktiivne takistus X L . Alalisvooluga magnetiseeritud ferromagnetilise südamikuga mähist nimetatakse küllastuvaks reaktoriks.
Reaktorite kasutamine vahelduvvoolu elektriahelates voolu reguleerimiseks ja piiramiseks takistite asemel võimaldab oluliselt säästa elektrienergiat, kuna reaktoris on erinevalt takistist võimsuskaod ebaolulised (need määrab reaktori juhtmete madal aktiivtakistus) .
Kui ferromagnetilise südamikuga mähis on ühendatud vahelduvvooluahelaga, ei ole seda läbiv vool sinusoidne. Tänu mähise südamiku küllastumisele on voolu i kõvera “tiigid” suuremad, mida suurem on magnetahela küllastus (joon. 231, c).
Silumisreaktorid. Alalditega elektriveduritel ja vahelduvvoolu elektrirongidel kasutatakse veomootorite ahelates alaldatud voolu pulsatsioonide tasandamiseks terassüdamikuga mähise kujul valmistatud silumisreaktoreid. Mähise aktiivne takistus on väga väike, mistõttu see praktiliselt ei mõjuta alaldatud voolu otsekomponenti. Voolu vahelduvkomponendi jaoks tekitab mähis induktiivse reaktiivtakistuse X L = ? L mida suurem, seda kõrgem on sagedus? vastav harmooniline. Selle tulemusena vähenevad järsult alaldatud voolu harmooniliste komponentide amplituudid ja sellest tulenevalt väheneb voolu pulsatsioon. Kohta e. p.s. vahelduvvool alalditega, mis töötavad kontaktvõrgust sagedusega 50 Hz, alaldi põhiharmooniku
Suurima amplituudiga vool on harmooniline sagedusega 100 Hz. Selle tõhusaks mahasurumiseks oleks vaja kaasata suure induktiivsusega, st üsna märkimisväärse suurusega silumisreaktor. Seetõttu on praktikas need reaktorid konstrueeritud nii, et voolu pulsatsioonikoefitsient väheneks 25-30%.
Reaktori induktiivsus ja seega ka selle üldmõõtmed sõltuvad ferromagnetilise südamiku olemasolust selles. Südamiku puudumisel peab vajaliku induktiivsuse saavutamiseks reaktoril olema olulise läbimõõduga ja suure pöörete arvuga mähis. Alalditest kontaktvõrku siseneva pulsatsioonivoolu tasandamiseks paigaldatakse veoalajaamadesse südamikuta reaktorid. Need on suurte mõõtmete ja kaaluga ning nõuavad märkimisväärset vasetarbimist. E.p.s. Selliseid seadmeid pole võimalik paigaldada.
Kinnise terassüdamikuga reaktorit, nagu trafot, ei ole aga otstarbekas konstrueerida, kuna selle mähise kaudu voolav alalisvoolukomponent põhjustaks tugevate koormuste korral südamiku tugeva küllastumise ja reaktori induktiivsuse vähenemise. Seetõttu magnetiline silumissüsteem
Reaktor peab olema konstrueeritud nii, et seda ei küllastaks alalisvoolukomponent. Selleks tehakse reaktori magnetahel 1 lahtiseks (joonis 232, a) nii, et selle magnetvoog läbib osaliselt õhku või suletud, kuid suurte õhuvahedega (joonis 232, b). Vase tarbimise vähendamiseks ja kaalu vähendamiseks
ja reaktori üldmõõtmed, selle mähis 2 on ette nähtud voolutiheduse suurendamiseks ja on intensiivselt jahutatud. Elektriveduritel ja elektrilistel
Rongid kasutavad sundõhkjahutusega reaktoreid. Selline reaktor on suletud spetsiaalsesse silindrilisse kesta; jahutusõhk läbib selle südamiku ja mähise vahelisi kanaleid. Samuti on olemas reaktori konstruktsioonid, kus mähisega südamik paigaldatakse trafoõliga mahutisse. Reaktori induktiivsust vähendavate pöörisvoolude vähendamiseks on selle südamik kokku pandud isoleeritud elektriterasest lehtedest.
Sarnase konstruktsiooniga on induktiivsed šundid, mis üleminekuprotsesside ajal tagab voolude vajaliku jaotuse veomootori ergutusmähise ja šundi takisti vahel (mootori pöörlemissageduse reguleerimisel magnetvoo vähendamise teel).
Voolu piiravad reaktorid. Kohta e. p.s. vahelduvvool pooljuhtalalditega, mõnel juhul on voolu piiravad reaktorid kaasatud alaldi paigaldusega järjestikku. Pooljuhtventiilid on väikese ülekoormusvõimega ja rikuvad kiiresti suurte voolude korral. Seetõttu tuleb nende kasutamisel võtta kasutusele erimeetmed lühisevoolu piiramiseks ja alaldi paigaldus kiirelt vooluallikast lahti ühendada, enne kui see vool jõuab klappidele ohtliku väärtuseni. Koormusahela lühise ja ventiilide rikke korral piirab voolutugevust reaktori induktiivsus. lühis (umbes 4-5 korda võrreldes vooluga ilma reaktorita) ja aeglustab selle tõusu kiirust. Selle tulemusena ei ole lühisevoolul aega kaitseseadmete tööks vajaliku aja jooksul ohtliku väärtuseni tõusta. Voolu piiravates reaktorites kasutatakse mõnikord lisamähist, mis toimib trafo sekundaarmähisena. Lühise tekkimisel suureneb reaktori põhimähist läbiv vool järsult ja suurenev magnetvoog kutsub lisamähises esile pingeimpulsi. See impulss toimib signaalina kaitseseadme käivitamiseks, mis lülitab alaldi paigalduse välja.
: ... üsna banaalne, kuid sellegipoolest pole ma siiani leidnud seeditavat teavet - kuidas tuumareaktor tööle HAKKAB. Kõik tööpõhimõtte ja ülesehituse kohta on juba üle 300 korra läbi näritud ja selge, aga siin on, kuidas kütust saadakse ning millest ja miks see ei ole enne reaktoris olemist nii ohtlik ja miks see enne kütust ei reageeri. reaktorisse kastetud! - soojeneb ju ainult seest, sellegipoolest on enne laadimist kütus külm ja kõik on korras, nii et mis põhjustab elementide kuumenemist, pole päris selge, kuidas need mõjuvad jne, soovitavalt mitte teaduslikult).
Muidugi on raske sellist teemat mitteteaduslikult kujundada, aga ma proovin. Mõelgem kõigepealt välja, mis need kütusevardad on.
Tuumakütus on mustad tabletid, mille läbimõõt on umbes 1 cm ja kõrgus umbes 1,5 cm. Need sisaldavad 2% uraandioksiidi 235 ja 98% uraani 238, 236, 239. Kõikidel juhtudel, mis tahes koguses tuumkütust, a. tuumaplahvatus ei saa areneda, sest tuumaplahvatusele iseloomuliku laviinitaolise kiire lõhustumisreaktsiooni jaoks on vajalik uraan 235 kontsentratsioon üle 60%.
Kakssada tuumakütuse pelletit laaditakse tsirkooniummetallist torusse. Selle toru pikkus on 3,5 m. läbimõõt 1,35 cm Seda toru nimetatakse kütuseelemendiks - kütuseelemendiks. 36 kütusevarrast on kokku pandud kassetiks (teine nimi on “koost”).
RBMK reaktori kütuseelemendi konstruktsioon: 1 - pistik; 2 - uraandioksiidi tabletid; 3 - tsirkooniumkest; 4 - vedru; 5 - puks; 6 - ots.
Aine muundumisega kaasneb vaba energia vabanemine ainult siis, kui ainel on energiavaru. Viimane tähendab, et aine mikroosakesed on olekus, mille puhkeenergia on suurem kui mõnes teises võimalikus olekus, kuhu üleminek on olemas. Spontaanset üleminekut takistab alati energiabarjäär, mille ületamiseks peab mikroosake saama teatud koguse energiat väljast – ergastusenergiat. Eksoenergeetiline reaktsioon seisneb selles, et ergastusele järgnevas transformatsioonis vabaneb rohkem energiat, kui on vaja protsessi ergastamiseks. Energiabarjääri ületamiseks on kaks võimalust: kas põrkuvate osakeste kineetilise energia tõttu või liituva osakese sidumisenergia tõttu.
Kui pidada silmas energia vabanemise makroskoopilist skaalat, siis peab aine osakeste kõigil või esialgu vähemalt mõnel fraktsioonil olema reaktsioonide ergutamiseks vajalik kineetiline energia. See on saavutatav ainult keskkonna temperatuuri tõstmisega väärtuseni, mille juures soojusliikumise energia läheneb protsessi kulgu piiravale energialävele. Molekulaarsete transformatsioonide ehk keemiliste reaktsioonide puhul on selline tõus tavaliselt sadu Kelvini kraadi, kuid tuumareaktsioonide puhul vähemalt 107 K, mis on tingitud põrkuvate tuumade Coulombi barjääride väga kõrgest kõrgusest. Tuumareaktsioonide termiline ergastamine toimub praktikas ainult kõige kergemate tuumade sünteesi ajal, kus Coulombi tõkked on minimaalsed (termotuumasüntees).
Ergastamine osakeste ühendamise teel ei nõua suurt kineetilist energiat ja seetõttu ei sõltu see keskkonna temperatuurist, kuna see toimub osakeste külgetõmbejõududele omaste kasutamata sidemete tõttu. Kuid reaktsioonide ergutamiseks on osakesed ise vajalikud. Ja kui me jälle mõtleme mitte eraldiseisvat reaktsiooniakti, vaid energia tootmist makroskoopilisel skaalal, siis on see võimalik ainult siis, kui toimub ahelreaktsioon. Viimane tekib siis, kui reaktsiooni ergastavad osakesed ilmuvad uuesti eksoenergeetilise reaktsiooni produktidena.
Tuumareaktori juhtimiseks ja kaitsmiseks kasutatakse juhtvardaid, mida saab liigutada kogu südamiku kõrgusel. Vardad on valmistatud ainetest, mis neelavad tugevalt neutroneid – näiteks boor või kaadmium. Kui vardad sisestatakse sügavale, muutub ahelreaktsioon võimatuks, kuna neutronid neelduvad tugevalt ja eemaldatakse reaktsioonitsoonist.
Vardad liigutatakse juhtpaneelilt eemalt. Varraste kerge liigutamise korral ketiprotsess kas areneb või tuhmub. Sel viisil reguleeritakse reaktori võimsust.
Leningradi TEJ, RBMK reaktor
Reaktori töö algus:
Algsel ajahetkel pärast kütuse esmakordset laadimist reaktoris lõhustumisahelreaktsiooni ei toimu, reaktor on alakriitilises olekus. Jahutusvedeliku temperatuur on oluliselt madalam kui töötemperatuur.
Nagu siin juba mainisime, peab ahelreaktsiooni alguseks lõhustuv materjal moodustama kriitilise massi – piisava koguse spontaanselt lõhustuvat materjali piisavalt väikeses ruumis, tingimus, mille korral tuuma lõhustumisel vabanevate neutronite arv peab olema suurem kui neeldunud neutronite arv. Seda saab teha suurendades uraan-235 sisaldust (laetud kütusevarraste kogust) või aeglustades neutronite kiirust, et need ei lendaks mööda uraan-235 tuumadest.
Reaktor käivitatakse mitmes etapis. Reaktiivsuse regulaatorite abil viiakse reaktor ülekriitilisse olekusse Kef>1 ja reaktori võimsus tõuseb tasemeni 1-2% nimiväärtusest. Selles etapis kuumutatakse reaktor jahutusvedeliku tööparameetriteni ja kuumutamiskiirus on piiratud. Kütteprotsessi ajal hoiavad juhtseadised võimsust konstantsel tasemel. Seejärel käivitatakse tsirkulatsioonipumbad ja soojuseemaldussüsteem. Pärast seda saab reaktori võimsust suurendada mis tahes tasemele vahemikus 2 kuni 100% nimivõimsusest.
Kui reaktor kuumeneb, muutub reaktsioonivõime tuumamaterjalide temperatuuri ja tiheduse muutuste tõttu. Mõnikord muutub kuumutamise ajal südamiku ja südamikusse sisenevate või sealt väljuvate juhtelementide suhteline asend, mis põhjustab juhtelementide aktiivse liikumise puudumisel reaktsioonivõime efekti.
Reguleerimine tahkete, liikuvate absorbeerivate elementidega
Reaktiivsuse kiireks muutmiseks kasutatakse enamikul juhtudel tahkeid liigutatavaid absorbereid. RBMK reaktoris sisaldavad juhtvardad boorkarbiidist pukse, mis on suletud alumiiniumsulamist torusse läbimõõduga 50 või 70 mm. Iga juhtvarras asetatakse eraldi kanalisse ja seda jahutatakse juhtimis- ja kaitsesüsteemi (juhtimis- ja kaitsesüsteemi) ahelast tuleva veega, mille keskmine temperatuur on 50 ° C. Vastavalt nende otstarbele jaotatakse vardad AZ-ks (hädakaitse). ) ridvad on RBMK-s 24. Automaatsed juhtvardad - 12 tk, lokaalsed automaatjuhtvardad - 12 tk, manuaalsed juhtvardad - 131 ja 32 lühendatud neeldumisvardad (USP). Kokku on 211 ritva. Veelgi enam, lühendatud vardad sisestatakse südamikusse alt, ülejäänud ülevalt.
VVER 1000 reaktor 1 - juhtimissüsteemi ajam; 2 - reaktori kate; 3 - reaktori korpus; 4 - kaitsetorude plokk (BZT); 5 - võll; 6 - südamiku korpus; 7 - kütusesõlmed (FA) ja juhtvardad;
Põlevad absorbeerivad elemendid.
Ülemäärase reaktsioonivõime kompenseerimiseks pärast värske kütuse laadimist kasutatakse sageli põlevaid absorbereid. Mille tööpõhimõte seisneb selles, et need, nagu kütus, lakkavad pärast neutroni hõivamist hiljem neutroneid neelamast (põlevad läbi). Veelgi enam, neeldurite tuumade neutronite neeldumise tulemusel vähenemise kiirus on väiksem või võrdne kütuse tuumade lõhustumise tagajärjel tekkiva vähenemise kiirusega. Kui laadida reaktori südamikku aastaks töötama kavandatud kütusega, siis on ilmne, et lõhustuva kütuse tuumade arv töö alguses on suurem kui lõpus ja ülemäärane reaktiivsus tuleb kompenseerida absorberite paigutamisega. tuumas. Kui selleks otstarbeks kasutatakse juhtvardaid, peame neid kütusetuumade arvu vähenedes pidevalt liigutama. Põletavate absorberite kasutamine vähendab liikuvate varraste kasutamist. Tänapäeval lisatakse põlevaid absorbente sageli otse kütusegraanulitele nende valmistamise käigus.
Vedeliku reaktsioonivõime kontroll.
Sellist regulatsiooni kasutatakse eelkõige VVER-tüüpi reaktori töötamise ajal, jahutusvedelikku juhitakse boorhapet H3BO3, mis sisaldab 10B neutroneid neelavaid tuumasid. Boorhappe kontsentratsiooni muutmisega jahutusvedeliku teel muudame seeläbi südamiku reaktsioonivõimet. Reaktori töötamise algperioodil, kui kütusetuumasid on palju, on happe kontsentratsioon maksimaalne. Kütuse läbipõlemisel happe kontsentratsioon väheneb.
Ahelreaktsiooni mehhanism
Tuumareaktor saab antud võimsusel pikka aega töötada ainult siis, kui tal on töö alguses reaktiivsusreserv. Erandiks on välise termiliste neutronite allikaga alakriitilised reaktorid. Seotud reaktiivsuse vabanemine selle loomulikel põhjustel vähenedes tagab reaktori kriitilise seisundi säilimise igal tööhetkel. Esialgne reaktsioonivõime reserv luuakse südamiku ehitamisega, mille mõõtmed ületavad oluliselt kriitilisi. Vältimaks reaktori ülekriitiliseks muutumist, vähendatakse samal ajal kunstlikult paljunduskeskkonna k0. See saavutatakse neutroneid absorbeerivate ainete sisestamisega südamikku, mida saab seejärel südamikust eemaldada. Nagu ahelreaktsiooni juhtelementides, sisalduvad südamikus vastavate kanalite kaudu liikuvate ühe või teise ristlõikega varraste materjalis absorbeerivad ained. Kui aga reguleerimiseks piisab ühest või kahest või mitmest vardast, siis esialgse ülereaktiivsuse kompenseerimiseks võib varraste arv ulatuda sadadesse. Neid vardaid nimetatakse kompensatsioonivarrasteks. Juht- ja tasandusvardad ei pruugi esindada erinevaid disainielemente. Mitmed kompensatsioonivardad võivad olla juhtvardad, kuid mõlema funktsioonid on erinevad. Juhtvardad on loodud kriitilise oleku säilitamiseks igal ajal, reaktori peatamiseks ja käivitamiseks ning ühelt võimsustasemelt teisele üleminekuks. Kõik need toimingud nõuavad väikeseid muutusi reaktsioonivõimes. Tasandusvardad eemaldatakse järk-järgult reaktori südamikust, tagades kriitilise oleku kogu selle tööaja jooksul.
Mõnikord pole juhtvardad valmistatud mitte absorbeerivatest materjalidest, vaid lõhustuvast materjalist või hajuvast materjalist. Termoreaktorites on need peamiselt neutronite neelajad, tõhusaid kiireid neutroneid neelajaid ei ole. Absorberid, nagu kaadmium, hafnium ja teised, neelavad tugevalt ainult termilisi neutroneid, kuna esimene resonants on termilisele piirkonnale lähedal, ja väljaspool viimast ei erine nad oma neeldumisomaduste poolest teistest ainetest. Erandiks on boor, mille neutronite neeldumise ristlõige väheneb vastavalt l / v seadusele palju aeglasemalt kui näidatud ainetel. Seetõttu neelab boor kiireid neutroneid, kuigi nõrgalt, kuid mõnevõrra paremini kui teised ained. Kiirneutronreaktoris saab neelavaks materjaliks olla ainult boor, võimalusel rikastatud isotoobiga 10B. Kiirneutronreaktorites kasutatakse kontrollvarrasteks lisaks boorile ka lõhustuvaid materjale. Lõhustuvast materjalist kompensatsioonivarras täidab sama funktsiooni kui neutroneid absorbeeriv varras: see suurendab reaktori reaktsioonivõimet, samal ajal kui see loomulikult väheneb. Kuid erinevalt absorbeerijast asub selline varras reaktori töö alguses väljaspool südamikku ja sisestatakse seejärel südamikusse.
Kiirreaktorites kasutatavateks hajutimaterjalideks on nikkel, mille hajumise ristlõige on kiirete neutronite jaoks veidi suurem kui teiste ainete ristlõige. Hajutusvardad paiknevad piki südamiku perifeeriat ja nende sukeldumine vastavasse kanalisse põhjustab neutronite lekke vähenemist südamikust ja sellest tulenevalt reaktsioonivõime tõusu. Mõnel erijuhul täidavad ahelreaktsiooni juhtimise eesmärki neutronreflektorite liikuvad osad, mis liigutades muudavad neutronite lekkimist südamikust. Juht-, kompensatsiooni- ja avariivardad koos kõigi nende normaalset toimimist tagavate seadmetega moodustavad reaktori juhtimis- ja kaitsesüsteemi (CPS).
Hädakaitse:
Tuumareaktori hädakaitse on seadmete komplekt, mis on ette nähtud tuumaahelreaktsiooni kiireks peatamiseks reaktori südamikus.
Aktiivne avariikaitse rakendub automaatselt, kui tuumareaktori üks parameetritest saavutab väärtuse, mis võib viia õnnetuseni. Sellised parameetrid võivad hõlmata järgmist: temperatuur, rõhk ja jahutusvedeliku vool, võimsuse suurenemise tase ja kiirus.
Hädakaitse täidesaatvad elemendid on enamasti vardad, millel on neutroneid hästi absorbeeriv aine (boor või kaadmium). Mõnikord süstitakse reaktori väljalülitamiseks jahutusvedeliku ahelasse vedelikuabsorber.
Paljud kaasaegsed disainilahendused sisaldavad lisaks aktiivsele kaitsele ka passiivse kaitse elemente. Näiteks sisaldavad VVER reaktorite kaasaegsed versioonid „avarii südamiku jahutussüsteemi” (ECCS) - spetsiaalseid boorhappepaake, mis asuvad reaktori kohal. Maksimaalse projekteerimisavarii korral (reaktori esimese jahutusringi purunemine) satub nende mahutite sisu gravitatsiooni mõjul reaktori südamikusse ja tuuma ahelreaktsioon kustub suures koguses boori sisaldava ainega. , mis neelab hästi neutroneid.
Tuumaelektrijaamade reaktorite tuumaohutuse eeskirja kohaselt peab vähemalt üks pakutavatest reaktori seiskamissüsteemidest täitma hädakaitse (EP) funktsiooni. Hädakaitsel peab olema vähemalt kaks sõltumatut tööelementide rühma. AZ signaali korral tuleb AZ tööosad aktiveerida mis tahes töö- või vaheasendist.
AZ-varustus peab koosnema vähemalt kahest sõltumatust komplektist.
Iga AZ-seadmete komplekt peab olema konstrueeritud nii, et kaitse oleks tagatud neutronvoo tiheduse muutuste vahemikus 7% kuni 120% nimiväärtusest:
1. Neutronivoo tiheduse järgi – mitte vähem kui kolm sõltumatut kanalit;
2. Vastavalt neutronvoo tiheduse suurenemise kiirusele - mitte vähem kui kolm sõltumatut kanalit.
Iga avariikaitseseadmete komplekt peab olema konstrueeritud nii, et kogu reaktorijaama (RP) projektis kehtestatud tehnoloogiliste parameetrite muutuste ulatuses tagaks avariikaitse iga tehnoloogilise parameetri jaoks vähemalt kolme sõltumatu kanali kaudu. mille jaoks kaitse on vajalik.
Iga komplekti juhtkäsud AZ täiturmehhanismide jaoks peavad olema edastatud vähemalt kahe kanali kaudu. Kui üks kanal ühes AZ-seadme komplektist võetakse tööst välja ilma seda komplekti välja lülitamata, tuleks selle kanali jaoks automaatselt häiresignaal genereerida.
Hädakaitse tuleb käivitada vähemalt järgmistel juhtudel:
1. Kui saavutate neutronvoo tiheduse seadistuse AZ.
2. Kui saavutate neutronvoo tiheduse suurenemise kiiruse seadistuse AZ.
3. Kui pinge kaob mis tahes avariikaitseseadmete komplektis ja CPS-i toitesiinides, mis ei ole tööst välja võetud.
4. Kahe kolmest neutronvoo tiheduse või neutronvoo suurenemise kiiruse kaitsekanali rikke korral mis tahes AZ-seadmete komplektis, mida ei ole kasutusest võetud.
5. Kui AZ seadistused on saavutatud tehnoloogiliste parameetritega, mille jaoks tuleb kaitset teostada.
6. AZ käivitamisel võtmega ploki juhtimispunktist (BCP) või reservjuhtimispunktist (RCP).
Ehk oskab keegi veel vähem teaduslikult lühidalt lahti seletada, kuidas tuumajaamaplokk tööle hakkab? :-)
Jäta meelde selline teema nagu Algne artikkel on veebisaidil InfoGlaz.rf Link artiklile, millest see koopia tehti -
Tuumaenergia kasutamine elektrienergia tootmiseks toimub spetsiaalsete seadmete abil, mida nimetatakse tuumareaktorid. Reaktoris toimub energia vabanemise protsess järk-järgult, kuna lõhustumisahelreaktsioonis ei eraldu neutronid üheaegselt. Enamik neutroneid toodetakse vähem kui 0,001 sekundiga – need on nn kiired neutronid. Teine osa (umbes 0,7%) moodustub 13 sekundi pärast – need on hilinenud neutronid. Need võimaldavad reguleerida ahelreaktsiooni kiirust spetsiaalsete varraste abil, mis neelavad liigseid neutroneid. Vardad sisestatakse reaktori südamikusse ja need stabiliseerivad neutronite paljunemise protsessi ohutul tasemel.
Mis on tuumareaktor?
Reaktoreid on kaks peamist kategooriat – termilised (aeglased) neutronreaktorid ja kiired neutronreaktorid. Edaspidi räägime termilistest neutronreaktoritest
Tuumareaktori põhielement on tuum, millesse laaditakse kütuseelemendid (kütusevardad). Nendes elementides toimub ahelreaktsioon. TVEL RBMK reaktor on tsirkooniumtoru läbimõõduga 10 mm ja pikkusega 3,5 m. Torus on uraandioksiidi (UO 2) tabletid. Kütusevardad asetatakse moderaatorisse. Reaktorites RBMK Tšernobõli tuumaelektrijaam moderaatorina kasutatakse grafiiti. Muide, just see raskendas 1986. aasta aprillis olukorda oluliselt. Teistes tuumareaktorite konstruktsioonides kasutatakse moderaatorina vett.
Uraani lõhustumise tulemusena kütusevarrastesse eralduv soojus eemaldatakse jahutusvedeliku (näiteks vee) abil. Jahutusvedelik ringleb pidevalt läbi südamiku. Igas tunnis läbib RBMK-1000 reaktorit 37 500 m3 vett. Reaktori tööd juhitakse juhtimis- ja kaitsesüsteemi (CPS) abil. CPS tagab reaktori käivitamise ja seiskamise ning reguleerib ka selle võimsust. See hõlmab vardaid, mis on täidetud ainega, mis neelab tugevalt neutroneid (kaadmium, boor jne). Varraste sisestamine südamikusse põhjustab reaktori väljalülitamise ja nende reaktorist eemaldamisega reguleeritakse võimsust. Termilisi neutronreaktoreid iseloomustab moderaatori (vesi ja grafiit) olemasolu südamikus.
On olemas suur hulk muud tüüpi reaktoreid, mis erinevad konstruktsiooni, jahutusvedeliku tüübi, kasutatud neutronite energia jms poolest.
Tuumareaktori skemaatiline diagramm ( tuum) on näidatud joonisel.
Tšernobõli tuumaelektrijaama tuumareaktori tüüp
Tšernobõli tuumaelektrijaama paigaldati neli RBKM-1000 reaktorit. Lühend RBMK– suure võimsusega kanalreaktor. Arv 1000 näitab elektrijaama võimsust, mis on võimeline tootma 1000 megavatti elektrit tunnis. Tuleb märkida, et tuumareaktoril on lisaks energiavõimsusele ka reaktoris soojuse tootmiseks vajalik soojusvõimsus. Soojusenergia on 3000 megavatti. Neid kahte väärtust (soojus- ja energiavõimsuse väärtused) kasutades saate hõlpsalt arvutada RBKM-1000 tuumareaktori efektiivsuse - 31%.
Seadme oluline omadus RBMK on kanalite olemasolu südamikus, mille kaudu jahutusvedelik (vesi) liigub. See tähendab, et kanalite olemasolu moderaatori paksuses võimaldab jahutusvedelikul liikuda, mis kuumutamisel muutub auruks, mis omakorda toodab elektrit. See energiatootmisskeem võimaldas kavandada võimsaid reaktoreid. Seega on RBMK südamik vertikaalse silindri kuju, mille kõrgus on 7 meetrit ja läbimõõt 11,8 meetrit. Kogu reaktori siseruumala on täidetud grafiitplokkidega mõõtudega 25x25x60 cm 3 . Grafiidi kogumass reaktoris on 1850 tonni.
Grafiitplokkide keskel on silindriline auk, mille kaudu voolab kanal veega, mis on jahutusvedelik. Reaktori perifeerias paiknevatel grafiitplokkidel ei ole auke ega kanaleid. Need klotsid toimivad helkurina. Selle kihi paksus on üks meeter.
Grafiidivirn on ümbritsetud silindrilise metallist paagiga, mis sisaldab vett. See mängib bioloogilise kaitse rolli. Grafiit toetub plaadile, mis koosneb metallkonstruktsioonidest, samuti on grafiit pealt kaetud sarnase plaadiga. Ülemine plaat, mis kaitseb kiirguse eest, on kaetud täiendava põrandakattega.
Tšernobõli tuumaelektrijaam: RBMK reaktori struktuur
Reaktori üldine struktuurRBMK:
1 – tugi metallkonstruktsioon;
2 – üksikud veetorustikud;
3 – alumine metallkonstruktsioon;
4 – külgmine bioloogiline kaitse;
5 – grafiitmüüritis;
6 – trummeleraldaja;
7 – üksikud auru-veetorustikud;
8 – ülemine metallkonstruktsioon;
9 – maha- ja pealelaadimismasin;
10 – ülemine kesklagi;
11 – ülemise külje kattumine;
12 – kütuseelemendi katte tiheduse jälgimise süsteem;
13 – pearingluspump.
Sellistes reaktorites nagu RBMK Tuumakütusega kassette on paigutatud 1661 kanalit. Tuumakütus on uraandioksiid, mis küpsetatakse tablettideks. Selliste tablettide läbimõõt on umbes üks sentimeeter ja kõrgus poolteist sentimeetrit. Tabletid kogutakse kahesaja tüki kolonni ja laaditakse TVEL-i. TVEL– 3,5 meetri pikkune ja 13,5 mm läbimõõduga (1%) nioobiumilisandiga õõnes tsirkooniumi silinder. 36 kütusevardat on kokku pandud kassetiks, mis sisestatakse reaktori kanalisse. Uraani kogumass, mis on laaditud reaktor– 190 tonni. Reaktori ülejäänud 211 kanalis liiguvad neeldumisvardad.
Kirjanduslikud allikad:
- Bar"yakhtar V.G. and in. Kiirgus. Mida me sellest teame? / V.G. Bar"yakhtar, V.I. Strizhak, V.O. K.: Nauk.dumka, 1991. – 32 lk.
- Mukhin K.N. Eksperimentaalne tuumafüüsika: 2 köites T.1. Aatomituuma füüsika. – M.: Atomizdat, 1974 – 584 lk.
- Prister B.S., Loschilov N.A., Nemets O.F., Poyarkov V.A. Põllumajandusradioloogia alused. – Kiiev: Harvest, 1988. - 256 lk.
Seade ja tööpõhimõte põhinevad isemajanduva tuumareaktsiooni käivitamisel ja juhtimisel. Seda kasutatakse uurimisvahendina, radioaktiivsete isotoopide tootmiseks ja tuumaelektrijaamade energiaallikana.
tööpõhimõte (lühidalt)
See kasutab protsessi, mille käigus raske tuum laguneb kaheks väiksemaks fragmendiks. Need fragmendid on väga ergastatud olekus ja kiirgavad neutroneid, muid subatomaarseid osakesi ja footoneid. Neutronid võivad põhjustada uusi lõhustumisi, mille tulemusel eraldub neid rohkem jne. Sellist pidevat isemajandavat lõhenemiste jada nimetatakse ahelreaktsiooniks. Nii vabaneb suur hulk energiat, mille tootmine on tuumajaamade kasutamise eesmärk.
Tuumareaktori tööpõhimõte on selline, et umbes 85% lõhustumise energiast vabaneb väga lühikese aja jooksul pärast reaktsiooni algust. Ülejäänud toodetakse lõhustumisproduktide radioaktiivsel lagunemisel pärast neutronite emiteerimist. Radioaktiivne lagunemine on protsess, mille käigus aatom jõuab stabiilsemasse olekusse. See jätkub pärast jagamise lõpetamist.
Aatomipommis suureneb ahelreaktsiooni intensiivsus, kuni suurem osa materjalist lõhustub. See juhtub väga kiiresti, tekitades sellistele pommidele omased ülivõimsad plahvatused. Tuumareaktori konstruktsioon ja tööpõhimõte põhinevad ahelreaktsiooni hoidmisel kontrollitud, peaaegu konstantsel tasemel. See on konstrueeritud nii, et see ei saa plahvatada nagu aatomipomm.
Ahelreaktsioon ja kriitilisus
Tuuma lõhustumise reaktori füüsika seisneb selles, et ahelreaktsiooni määrab tuuma lõhenemise tõenäosus pärast neutronite emiteerimist. Kui viimaste rahvaarv väheneb, langeb jagunemise määr lõpuks nullini. Sel juhul on reaktor alakriitilises olekus. Kui neutronite populatsioon hoitakse konstantsel tasemel, jääb lõhustumise kiirus stabiilseks. Reaktor on kriitilises seisus. Lõpuks, kui neutronite populatsioon aja jooksul kasvab, suureneb lõhustumise kiirus ja võimsus. Tuuma seisund muutub ülekriitiliseks.
Tuumareaktori tööpõhimõte on järgmine. Enne selle käivitamist on neutronite populatsioon nullilähedane. Seejärel eemaldavad operaatorid südamikust juhtvardad, suurendades tuuma lõhustumist, mis surub reaktori ajutiselt ülekriitilisse olekusse. Pärast nimivõimsuse saavutamist tagastavad operaatorid juhtvardad osaliselt, reguleerides neutronite arvu. Seejärel hoitakse reaktorit kriitilises seisundis. Kui see tuleb peatada, sisestavad operaatorid vardad lõpuni. See pärsib lõhustumist ja viib tuuma üle alamkriitilisse olekusse.
Reaktorite tüübid
Enamik maailma tuumaelektrijaamadest on elektrijaamad, mis toodavad elektrigeneraatoreid käitavate turbiinide pöörlemiseks vajalikku soojust. Samuti on palju uurimisreaktoreid ja mõnes riigis on allveelaevad või pinnalaevad, mis töötavad aatomienergial.
Energiapaigaldised
Seda tüüpi reaktoreid on mitut tüüpi, kuid laialdaselt kasutatakse kerge veega konstruktsiooni. Omakorda võib see kasutada survestatud vett või keeva vett. Esimesel juhul kuumutatakse kõrgsurvevedelikku südamiku soojuse toimel ja see siseneb aurugeneraatorisse. Seal kandub primaarkontuuri soojus sekundaarringile, mis sisaldab ka vett. Lõppkokkuvõttes tekkiv aur toimib auruturbiini tsüklis töövedelikuna.
Keevavee reaktor töötab otsese energiatsükli põhimõttel. Südamikust läbiv vesi aetakse keskmise rõhu all keema. Küllastunud aur läbib rea reaktorianumas asuvaid separaatoreid ja kuivateid, mis põhjustab selle ülekuumenemise. Seejärel kasutatakse ülekuumendatud veeauru töövedelikuna turbiini pööramiseks.
Kõrge temperatuuriga gaasijahutus
Kõrgtemperatuuriline gaasjahutusega reaktor (HTGR) on tuumareaktor, mille tööpõhimõte põhineb grafiidi ja kütuse mikrosfääride segu kasutamisel kütusena. Seal on kaks konkureerivat disaini:
- Saksa "täite" süsteem, mis kasutab 60 mm läbimõõduga sfäärilisi kütuseelemente, mis on grafiidi ja kütuse segu grafiidist kestas;
- Ameerika versioon grafiidist kuusnurksete prismade kujul, mis ühendavad omavahel südamiku.
Mõlemal juhul koosneb jahutusvedelik heeliumist, mille rõhk on umbes 100 atmosfääri. Saksa süsteemis läbib heelium sfääriliste kütuseelementide kihis olevaid lünki ja Ameerika süsteemis läbib heelium reaktori kesktsooni teljel asuvaid grafiitprismades olevaid auke. Mõlemad variandid võivad töötada väga kõrgetel temperatuuridel, kuna grafiidil on ülikõrge sublimatsioonitemperatuur ja heelium on keemiliselt täiesti inertne. Kuuma heeliumi saab kasutada otse töövedelikuna kõrgel temperatuuril gaasiturbiinis või selle soojust saab kasutada veetsükli auru tekitamiseks.
Vedel metall ja tööpõhimõte
Naatriumjahutusega kiirreaktorid pälvisid 1960. ja 1970. aastatel palju tähelepanu. Siis tundus, et kiiresti laieneva tuumatööstuse jaoks on kütuse tootmiseks peagi vaja nende aretusvõimet. Kui 1980. aastatel sai selgeks, et see ootus on ebareaalne, vaibus entusiasm. Seda tüüpi reaktoreid on aga ehitatud mitmeid USA-s, Venemaal, Prantsusmaal, Suurbritannias, Jaapanis ja Saksamaal. Enamik neist töötab uraandioksiidil või selle segul plutooniumdioksiidiga. USA-s on aga suurim edu saavutatud metalliliste kütustega.
CANDU
Kanada keskendub oma jõupingutused looduslikku uraani kasutavatele reaktoritele. See välistab vajaduse selle rikastamiseks kasutada teiste riikide teenuseid. Selle poliitika tulemuseks oli deuteerium-uraani reaktor (CANDU). Seda juhitakse ja jahutatakse raske veega. Tuumareaktori konstruktsioon ja tööpõhimõte seisneb atmosfäärirõhul külma D 2 O reservuaari kasutamises. Südamiku läbistavad looduslikku uraani kütust sisaldavast tsirkooniumisulamist torud, mille kaudu ringleb seda jahutav raske vesi. Elektrit toodetakse raskes vees oleva lõhustumissoojuse ülekandmisel jahutusvedelikku, mis ringleb läbi aurugeneraatori. Seejärel läbib sekundaarahelas olev aur tavapärase turbiinitsükli.
Uurimisrajatised
Teadusuuringuteks kasutatakse kõige sagedamini tuumareaktorit, mille tööpõhimõtteks on vesijahutus- ja plaadikujuliste uraankütuseelementide kasutamine sõlmedena. Võimeline töötama mitmesugustel võimsustasemetel, alates mitmest kilovatist kuni sadade megavatideni. Kuna elektritootmine ei ole uurimisreaktorite esmane eesmärk, iseloomustab neid toodetud soojusenergia, tihedus ja südamiku neutronite nimienergia. Just need parameetrid aitavad kvantifitseerida uurimisreaktori võimet viia läbi konkreetseid uuringuid. Madala võimsusega süsteeme leidub tavaliselt ülikoolides ja neid kasutatakse õppetöös, samas kui suure võimsusega süsteeme on vaja materjalide ja jõudluse testimiseks ning ülduuringuteks uurimislaborites.
Levinuim on teadustuumareaktor, mille ehitus ja tööpõhimõte on järgmine. Selle tuum asub suure sügava veebasseini põhjas. See lihtsustab nende kanalite vaatlemist ja paigutamist, mille kaudu saab neutronkiire suunata. Madala võimsuse korral ei ole vaja jahutusvedelikku pumbata, kuna jahutusvedeliku loomulik konvektsioon tagab piisava soojuse eemaldamise ohutute töötingimuste säilitamiseks. Soojusvaheti asub tavaliselt basseini pinnal või ülaosas, kuhu koguneb kuum vesi.
Laevapaigaldised
Tuumareaktorite algne ja peamine kasutusala on nende kasutamine allveelaevades. Nende peamine eelis on see, et erinevalt fossiilkütuste põletussüsteemidest ei vaja nad elektri tootmiseks õhku. Seetõttu võib tuumaallveelaev jääda vee alla pikaks ajaks, samas kui tavaline diisel-elektriline allveelaev peab perioodiliselt pinnale tõusma, et oma mootorid õhus välja lasta. annab mereväe laevadele strateegilise eelise. Tänu sellele puudub vajadus tankida välismaistes sadamates või kergesti haavatavatelt tankeritelt.
Allveelaeva tuumareaktori tööpõhimõte on salastatud. Siiski on teada, et USA-s kasutab see kõrgelt rikastatud uraani ning seda aeglustab ja jahutab kerge vesi. Esimese tuumaallveelaeva reaktori USS Nautilus konstruktsiooni mõjutasid tugevalt võimsad uurimisrajatised. Selle ainulaadseteks omadusteks on väga suur reaktiivsusreserv, mis tagab pika tööperioodi ilma tankimiseta ja võimaluse pärast seiskamist taaskäivitada. Allveelaevade elektrijaam peab avastamise vältimiseks olema väga vaikne. Erinevate allveelaevade klasside spetsiifiliste vajaduste rahuldamiseks loodi erinevad elektrijaamade mudelid.
USA mereväe lennukikandjad kasutavad tuumareaktorit, mille tööpõhimõte arvatakse olevat laenatud suurimatelt allveelaevadelt. Ka nende kujunduse üksikasju pole avaldatud.
Lisaks USA-le on tuumaallveelaevad Suurbritannial, Prantsusmaal, Venemaal, Hiinal ja Indial. Igal juhul ei avalikustatud disaini, kuid arvatakse, et need on kõik väga sarnased - see on nende tehnilistele omadustele esitatavate samade nõuete tagajärg. Venemaal on ka väike laevastik, mis kasutab samu reaktoreid nagu Nõukogude allveelaevad.
Tööstuspaigaldised
Tootmise eesmärgil kasutatakse tuumareaktorit, mille tööpõhimõte on kõrge tootlikkus madala energiatootmise juures. See on tingitud asjaolust, et plutooniumi pikaajaline viibimine tuumas põhjustab soovimatu 240 Pu kogunemist.
Triitiumi tootmine
Praegu on selliste süsteemide peamine materjal triitium (3H või T) - Plutoonium-239 laengu poolväärtusaeg on 24 100 aastat, nii et riikides, kus seda elementi kasutavad tuumarelvade arsenalid, on seda rohkem. kui vaja. Erinevalt 239 Pu-st on triitiumi poolväärtusaeg ligikaudu 12 aastat. Seega tuleb vajalike varude säilitamiseks seda vesiniku radioaktiivset isotoopi pidevalt toota. Näiteks USA-s töötab Savannah Riveris (Lõuna-Carolina) mitu raskeveereaktorit, mis toodavad triitiumi.
Ujuvad jõuallikad
Loodud on tuumareaktorid, mis suudavad pakkuda elektrit ja aurukütet kaugematele eraldatud aladele. Näiteks Venemaal on kasutust leidnud spetsiaalselt Arktika asulate teenindamiseks mõeldud väikesed elektrijaamad. Hiinas annab 10 MW HTR-10 soojust ja elektrit uurimisinstituudile, kus see asub. Rootsis ja Kanadas on käimas sarnaste võimsustega väikeste automaatselt juhitavate reaktorite arendus. Aastatel 1960–1972 kasutas USA armee Gröönimaa ja Antarktika kaugemate baaside toiteks kompaktseid veereaktoreid. Need asendati õliküttel töötavate elektrijaamadega.
Kosmose vallutamine
Lisaks töötati välja reaktorid toiteallikaks ja kosmoses liikumiseks. Aastatel 1967–1988 paigaldas Nõukogude Liit oma Cosmos-seeria satelliitidele väikesed tuumaüksused seadmete ja telemeetria toiteks, kuid see poliitika sai kriitika sihtmärgiks. Vähemalt üks neist satelliitidest sisenes Maa atmosfääri, põhjustades Kanada kaugemates piirkondades radioaktiivset saastumist. USA on 1965. aastal teele saatnud ainult ühe tuumajõul töötava satelliidi. Siiski arendatakse jätkuvalt projekte nende kasutamiseks pikkadel kosmoselendudel, teiste planeetide mehitatud uurimisel või püsival Kuu baasil. See on tingimata gaasjahutusega või vedelmetallist tuumareaktor, mille füüsikalised põhimõtted tagavad kõrgeima võimaliku temperatuuri, mis on vajalik radiaatori suuruse minimeerimiseks. Lisaks peab kosmosetehnoloogia jaoks mõeldud reaktor olema võimalikult kompaktne, et minimeerida varjestamiseks kasutatava materjali kogust ning vähendada stardi ja kosmoselendude kaalu. Kütusevarustus tagab reaktori töö kogu kosmoselennu ajaks.