Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип Д14 C14 № 737
i

Какое фи­зи­че­ское яв­ле­ние обу­слав­ли­ва­ет ра­бо­ту тур­би­ны АЭС?

Атом­ная стан­ция (АЭС)  — ядер­ная уста­нов­ка , ис­поль­зу­ю­щая для про­из­вод­ства энер­гии (чаще всего элек­три­че­ской) ядер­ный ре­ак­тор (ре­ак­то­ры), ком­плекс не­об­хо­ди­мых со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния.

Ядер­ный ре­ак­тор  — устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для ор­га­ни­за­ции управ­ля­е­мой са­мо­под­дер­жи­ва­ю­щей­ся цеп­ной ре­ак­ции де­ле­ния, ко­то­рая все­гда со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем энер­гии. Пре­вра­ще­ние ве­ще­ства со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем сво­бод­ной энер­гии лишь в том слу­чае, если ве­ще­ство об­ла­да­ет за­па­сом энер­гий. По­след­нее озна­ча­ет, что мик­ро­ча­сти­цы ве­ще­ства на­хо­дят­ся в со­сто­я­нии с энер­ги­ей покоя боль­шей, чем в дру­гом воз­мож­ном, пе­ре­ход в ко­то­рое су­ще­ству­ет. Са­мо­про­из­воль­но­му пе­ре­хо­ду все­гда пре­пят­ству­ет энер­ге­ти­че­ский ба­рьер, для пре­одо­ле­ния ко­то­ро­го мик­ро­ча­сти­ца долж­на по­лу­чить извне какое-то ко­ли­че­ство энер­гии  — энер­гии воз­буж­де­ния. Эк­зо­энер­ге­ти­че­ская ре­ак­ция со­сто­ит в том, что в сле­ду­ю­щем за воз­буж­де­ни­ем пре­вра­ще­нии вы­де­ля­ет­ся энер­гии боль­ше, чем тре­бу­ет­ся для воз­буж­де­ния про­цес­са. Су­ще­ству­ют два спо­со­ба пре­одо­ле­ния энер­ге­ти­че­ско­го ба­рье­ра: либо за счёт ки­не­ти­че­ской энер­гии стал­ки­ва­ю­щих­ся ча­стиц, либо за счёт энер­гии связи при­со­еди­ня­ю­щей­ся ча­сти­цы.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ра­бо­ты атом­ной элек­тро­стан­ции с двух­кон­тур­ным во­до­во­дя­ным энер­ге­ти­че­ским ре­ак­то­ром . Энер­гия, вы­де­ля­е­мая в ак­тив­ной зоне ре­ак­то­ра, пе­ре­даётся теп­ло­но­си­те­лю пер­во­го кон­ту­ра. Далее теп­ло­но­си­тель по­сту­па­ет в теп­ло­об­мен­ник (па­ро­ге­не­ра­тор), где на­гре­ва­ет до ки­пе­ния воду вто­ро­го кон­ту­ра. По­лу­чен­ный при этом пар по­сту­па­ет в тур­би­ны , вра­ща­ю­щие элек­тро­ге­не­ра­то­ры . На вы­хо­де из тур­бин пар по­сту­па­ет в кон­ден­са­тор , где охла­жда­ет­ся боль­шим ко­ли­че­ством воды, по­сту­па­ю­щим из во­до­хра­ни­ли­ща.

Ком­пен­са­тор дав­ле­ния пред­став­ля­ет собой до­воль­но слож­ную и гро­мозд­кую кон­струк­цию, ко­то­рая слу­жит для вы­рав­ни­ва­ния ко­ле­ба­ний дав­ле­ния в кон­ту­ре во время ра­бо­ты ре­ак­то­ра, воз­ни­ка­ю­щих за счёт теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния теп­ло­но­си­те­ля. Дав­ле­ние в 1-м кон­ту­ре может до­хо­дить до 160 ат­мо­сфер ( ВВЭР-1000 ).

По­ми­мо воды, в раз­лич­ных ре­ак­то­рах в ка­че­стве теп­ло­но­си­те­ля могут при­ме­нять­ся также рас­пла­вы ме­тал­лов: на­трий , сви­нец, эв­тек­ти­че­ский сплав свин­ца с вис­му­том и др. Ис­поль­зо­ва­ние жид­ко­ме­тал­ли­че­ских теп­ло­но­си­те­лей поз­во­ля­ет упро­стить кон­струк­цию обо­лоч­ки ак­тив­ной зоны ре­ак­то­ра (в от­ли­чие от во­дя­но­го кон­ту­ра, дав­ле­ние в жид­ко­ме­тал­ли­че­ском кон­ту­ре не пре­вы­ша­ет ат­мо­сфер­ное), из­ба­вить­ся от ком­пен­са­то­ра дав­ле­ния.

Общее ко­ли­че­ство кон­ту­ров может ме­нять­ся для раз­лич­ных ре­ак­то­ров, схема на ри­сун­ке при­ве­де­на для ре­ак­то­ров типа ВВЭР (Водо-Во­дя­ной Энер­ге­ти­че­ский Ре­ак­тор). Ре­ак­то­ры типа РБМК (Ре­ак­тор Боль­шой Мощ­но­сти Ка­наль­но­го типа) ис­поль­зу­ет один во­дя­ной кон­тур, ре­ак­то­ры на быст­рых ней­тро­нах  — два на­три­е­вых и один во­дя­ной кон­ту­ры, пер­спек­тив­ные про­ек­ты ре­ак­тор­ных уста­но­вок СВБР-100 и БРЕСТ пред­по­ла­га­ют двух­кон­тур­ную схему, с тя­же­лым теп­ло­но­си­те­лем в пер­вом кон­ту­ре и водой во вто­ром.

В слу­чае не­воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния боль­шо­го ко­ли­че­ства воды для кон­ден­са­ции пара, вме­сто ис­поль­зо­ва­ния во­до­хра­ни­ли­ща вода может охла­ждать­ся в спе­ци­аль­ных охла­ди­тель­ных баш­нях ( гра­дир­нях ), ко­то­рые бла­го­да­ря своим раз­ме­рам обыч­но яв­ля­ют­ся самой за­мет­ной ча­стью атом­ной элек­тро­стан­ции.

Любая ра­бо­та­ю­щая АЭС ока­зы­ва­ет вли­я­ние на окру­жа­ю­щую среду по четырём на­прав­ле­ни­ям:

• га­зо­об­раз­ные (в том числе ра­дио­ак­тив­ные) вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру;

• вы­бро­сы боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла;

• рас­про­стра­не­ние во­круг АЭС жид­ких ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов.

• Со­зда­ние так на­зы­ва­е­мых ато­мо­гра­дов.

В про­цес­се ра­бо­ты ре­ак­то­ра АЭС сум­мар­ная ак­тив­ность де­ля­щих­ся ма­те­ри­а­лов воз­рас­та­ет в мил­ли­о­ны раз. Ко­ли­че­ство и со­став га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов ра­ди­о­нук­ли­дов в ат­мо­сфе­ру за­ви­сит от типа ре­ак­то­ра, про­дол­жи­тель­но­сти экс­плу­а­та­ции, мощ­но­сти ре­ак­то­ра, эф­фек­тив­но­сти газо- и во­до­очист­ки. Га­зо­аэро­золь­ные вы­бро­сы про­хо­дят слож­ную си­сте­му очист­ки, не­об­хо­ди­мую для сни­же­ния их ак­тив­но­сти, а затем вы­бра­сы­ва­ют­ся в ат­мо­сфе­ру через вы­со­кую трубу, пред­на­зна­чен­ную для сни­же­ния их тем­пе­ра­ту­ры.

Ос­нов­ные ком­по­нен­ты га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов  — ра­дио­ак­тив­ные инерт­ные газы, аэро­зо­ли ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния и ак­ти­ви­ро­ван­ных про­дук­тов кор­ро­зии, ле­ту­чие со­еди­не­ния ра­дио­ак­тив­но­го йода. В общей слож­но­сти в ре­ак­то­ре АЭС из ура­но­во­го топ­ли­ва об­ра­зу­ют­ся по­сред­ством де­ле­ния ато­мов около 300 раз­лич­ных ра­ди­о­нук­ли­дов, из ко­то­рых более 30 могут по­пасть в ат­мо­сфе­ру.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ответ: пе­ре­ход воды из жид­ко­го со­сто­я­ния в пар при на­гре­ва­нии.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­ле­но вер­ное объ­яс­не­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок1
Объ­яс­не­ние не пред­став­ле­но.

ИЛИ

В объ­яс­не­нии до­пу­ще­на ошиб­ка

0
Мак­си­маль­ный балл1
Источник: РЕШУ ВПР: Ва­ри­ант для под­го­тов­ки 24
1
Тип Д15 C15 № 738
i

Атом­ная стан­ция (АЭС)  — ядер­ная уста­нов­ка , ис­поль­зу­ю­щая для про­из­вод­ства энер­гии (чаще всего элек­три­че­ской) ядер­ный ре­ак­тор (ре­ак­то­ры), ком­плекс не­об­хо­ди­мых со­ору­же­ний и обо­ру­до­ва­ния.

Ядер­ный ре­ак­тор  — устрой­ство, пред­на­зна­чен­ное для ор­га­ни­за­ции управ­ля­е­мой са­мо­под­дер­жи­ва­ю­щей­ся цеп­ной ре­ак­ции де­ле­ния, ко­то­рая все­гда со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем энер­гии. Пре­вра­ще­ние ве­ще­ства со­про­вож­да­ет­ся вы­де­ле­ни­ем сво­бод­ной энер­гии лишь в том слу­чае, если ве­ще­ство об­ла­да­ет за­па­сом энер­гий. По­след­нее озна­ча­ет, что мик­ро­ча­сти­цы ве­ще­ства на­хо­дят­ся в со­сто­я­нии с энер­ги­ей покоя боль­шей, чем в дру­гом воз­мож­ном, пе­ре­ход в ко­то­рое су­ще­ству­ет. Са­мо­про­из­воль­но­му пе­ре­хо­ду все­гда пре­пят­ству­ет энер­ге­ти­че­ский ба­рьер, для пре­одо­ле­ния ко­то­ро­го мик­ро­ча­сти­ца долж­на по­лу­чить извне какое-то ко­ли­че­ство энер­гии  — энер­гии воз­буж­де­ния. Эк­зо­энер­ге­ти­че­ская ре­ак­ция со­сто­ит в том, что в сле­ду­ю­щем за воз­буж­де­ни­ем пре­вра­ще­нии вы­де­ля­ет­ся энер­гии боль­ше, чем тре­бу­ет­ся для воз­буж­де­ния про­цес­са. Су­ще­ству­ют два спо­со­ба пре­одо­ле­ния энер­ге­ти­че­ско­го ба­рье­ра: либо за счёт ки­не­ти­че­ской энер­гии стал­ки­ва­ю­щих­ся ча­стиц, либо за счёт энер­гии связи при­со­еди­ня­ю­щей­ся ча­сти­цы.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ра­бо­ты атом­ной элек­тро­стан­ции с двух­кон­тур­ным во­до­во­дя­ным энер­ге­ти­че­ским ре­ак­то­ром . Энер­гия, вы­де­ля­е­мая в ак­тив­ной зоне ре­ак­то­ра, пе­ре­даётся теп­ло­но­си­те­лю пер­во­го кон­ту­ра. Далее теп­ло­но­си­тель по­сту­па­ет в теп­ло­об­мен­ник (па­ро­ге­не­ра­тор), где на­гре­ва­ет до ки­пе­ния воду вто­ро­го кон­ту­ра. По­лу­чен­ный при этом пар по­сту­па­ет в тур­би­ны , вра­ща­ю­щие элек­тро­ге­не­ра­то­ры . На вы­хо­де из тур­бин пар по­сту­па­ет в кон­ден­са­тор , где охла­жда­ет­ся боль­шим ко­ли­че­ством воды, по­сту­па­ю­щим из во­до­хра­ни­ли­ща.

Ком­пен­са­тор дав­ле­ния пред­став­ля­ет собой до­воль­но слож­ную и гро­мозд­кую кон­струк­цию, ко­то­рая слу­жит для вы­рав­ни­ва­ния ко­ле­ба­ний дав­ле­ния в кон­ту­ре во время ра­бо­ты ре­ак­то­ра, воз­ни­ка­ю­щих за счёт теп­ло­во­го рас­ши­ре­ния теп­ло­но­си­те­ля. Дав­ле­ние в 1-м кон­ту­ре может до­хо­дить до 160 ат­мо­сфер ( ВВЭР-1000 ).

По­ми­мо воды, в раз­лич­ных ре­ак­то­рах в ка­че­стве теп­ло­но­си­те­ля могут при­ме­нять­ся также рас­пла­вы ме­тал­лов: на­трий , сви­нец, эв­тек­ти­че­ский сплав свин­ца с вис­му­том и др. Ис­поль­зо­ва­ние жид­ко­ме­тал­ли­че­ских теп­ло­но­си­те­лей поз­во­ля­ет упро­стить кон­струк­цию обо­лоч­ки ак­тив­ной зоны ре­ак­то­ра (в от­ли­чие от во­дя­но­го кон­ту­ра, дав­ле­ние в жид­ко­ме­тал­ли­че­ском кон­ту­ре не пре­вы­ша­ет ат­мо­сфер­ное), из­ба­вить­ся от ком­пен­са­то­ра дав­ле­ния.

Общее ко­ли­че­ство кон­ту­ров может ме­нять­ся для раз­лич­ных ре­ак­то­ров, схема на ри­сун­ке при­ве­де­на для ре­ак­то­ров типа ВВЭР (Водо-Во­дя­ной Энер­ге­ти­че­ский Ре­ак­тор). Ре­ак­то­ры типа РБМК (Ре­ак­тор Боль­шой Мощ­но­сти Ка­наль­но­го типа) ис­поль­зу­ет один во­дя­ной кон­тур, ре­ак­то­ры на быст­рых ней­тро­нах  — два на­три­е­вых и один во­дя­ной кон­ту­ры, пер­спек­тив­ные про­ек­ты ре­ак­тор­ных уста­но­вок СВБР-100 и БРЕСТ пред­по­ла­га­ют двух­кон­тур­ную схему, с тя­же­лым теп­ло­но­си­те­лем в пер­вом кон­ту­ре и водой во вто­ром.

В слу­чае не­воз­мож­но­сти ис­поль­зо­ва­ния боль­шо­го ко­ли­че­ства воды для кон­ден­са­ции пара, вме­сто ис­поль­зо­ва­ния во­до­хра­ни­ли­ща вода может охла­ждать­ся в спе­ци­аль­ных охла­ди­тель­ных баш­нях ( гра­дир­нях ), ко­то­рые бла­го­да­ря своим раз­ме­рам обыч­но яв­ля­ют­ся самой за­мет­ной ча­стью атом­ной элек­тро­стан­ции.

Любая ра­бо­та­ю­щая АЭС ока­зы­ва­ет вли­я­ние на окру­жа­ю­щую среду по четырём на­прав­ле­ни­ям:

• га­зо­об­раз­ные (в том числе ра­дио­ак­тив­ные) вы­бро­сы в ат­мо­сфе­ру;

• вы­бро­сы боль­шо­го ко­ли­че­ства тепла;

• рас­про­стра­не­ние во­круг АЭС жид­ких ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов.

• Со­зда­ние так на­зы­ва­е­мых ато­мо­гра­дов.

В про­цес­се ра­бо­ты ре­ак­то­ра АЭС сум­мар­ная ак­тив­ность де­ля­щих­ся ма­те­ри­а­лов воз­рас­та­ет в мил­ли­о­ны раз. Ко­ли­че­ство и со­став га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов ра­ди­о­нук­ли­дов в ат­мо­сфе­ру за­ви­сит от типа ре­ак­то­ра, про­дол­жи­тель­но­сти экс­плу­а­та­ции, мощ­но­сти ре­ак­то­ра, эф­фек­тив­но­сти газо- и во­до­очист­ки. Га­зо­аэро­золь­ные вы­бро­сы про­хо­дят слож­ную си­сте­му очист­ки, не­об­хо­ди­мую для сни­же­ния их ак­тив­но­сти, а затем вы­бра­сы­ва­ют­ся в ат­мо­сфе­ру через вы­со­кую трубу, пред­на­зна­чен­ную для сни­же­ния их тем­пе­ра­ту­ры.

Ос­нов­ные ком­по­нен­ты га­зо­аэро­золь­ных вы­бро­сов  — ра­дио­ак­тив­ные инерт­ные газы, аэро­зо­ли ра­дио­ак­тив­ных про­дук­тов де­ле­ния и ак­ти­ви­ро­ван­ных про­дук­тов кор­ро­зии, ле­ту­чие со­еди­не­ния ра­дио­ак­тив­но­го йода. В общей слож­но­сти в ре­ак­то­ре АЭС из ура­но­во­го топ­ли­ва об­ра­зу­ют­ся по­сред­ством де­ле­ния ато­мов около 300 раз­лич­ных ра­ди­о­нук­ли­дов, из ко­то­рых более 30 могут по­пасть в ат­мо­сфе­ру.

 

Вы­бе­ри­те из пред­ло­жен­но­го пе­реч­ня два вер­ных утвер­жде­ния и за­пи­ши­те но­ме­ра, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

 

1.  Га­зо­аэро­золь­ные вы­бро­сы АЭС про­хо­дят слож­ную си­сте­му очист­ки, не­об­хо­ди­мую для сни­же­ния их ак­тив­но­сти, а затем вы­бра­сы­ва­ют­ся в ат­мо­сфе­ру через вы­со­кую трубу, пред­на­зна­чен­ную для сни­же­ния их тем­пе­ра­ту­ры.

2.  От ра­бо­ты АЭС нет вред­ных от­хо­дов.

3.  В АЭС все­гда ис­поль­зу­ют­ся два вод­ных кон­ту­ра.

4.  Ино­гда вме­сто ис­поль­зо­ва­ния во­до­хра­ни­ли­ща, вода может охла­ждать­ся в спе­ци­аль­ных охла­ди­тель­ных баш­нях.