Реферати українською » Физика » Огляд сучасного стану енергоресурсів людства


Реферат Огляд сучасного стану енергоресурсів людства

паливі поступово зменшується, і дизельне паливо вигорає. Тому з часом їх заміняють свіжими. Ядерне пальне перезавантажують з допомогою механізмів і пристосувань з дистанційним управлінням.Отработавшее паливо переносять в басейн витримки, та був направляють на переробку.

До реактора і обслуговуючим його системам ставляться: власне реактор з захистом, теплообмінники, насоси чигазодувние установки, здійснюють циркуляцію теплоносія; трубопроводи і арматура циркуляції контуру; устрою для перезавантаження ядерного пального; системи спец. вентиляції, аварійногорасхолаживания та інших.

Залежно від конструктивного виконання реактори мають відмітні, особливості: в корпусних реакторах паливо і уповільнювач розташовані всередині корпусу, несе повне тиск теплоносія; в канальних реакторах паливо,охлаждаемие теплоносієм, встановлюються в спец.трубах-каналах, пронизуючих уповільнювач,заключенний в тонкостінний кожух. Такі реактори застосовують у Росії (>Сибирская,Белоярская АЕС та інших.),

Для запобігання персоналу АЕС від радіаційного опромінення реактор оточують біологічної захистом, основним матеріалом на яку служать бетон, вода, пісок. Устаткування реакторного контуру має цілком герметичним. Передбачається контроль місць можливий витік теплоносія, вживають заходів, щоб поява неплотностей і розривів контуру не зумовлювало радіоактивним викидам і забруднення приміщень АЕС й навколишньої місцевості. Устаткування реакторного контуру зазвичай встановлюють в герметичних боксах, які відділені від інших приміщень АЕС біологічної захистом при роботі реактора не обслуговуються, Радіоактивний повітря і небагато парів теплоносія, обумовлене наявністюпротечек з контуру, видаляють з необслуговуваних приміщень АЕС спец. системою вентиляції, у якій щоб уникнути можливості забруднення атмосфери передбачені очисні фільтри ігазгольдери витримки. За виконанням правил радіаційній безпеці персоналом АЕС стежить служба дозиметричного контролю.

При аваріях у системі охолодження реактора щоб уникнути перегріву і порушення герметичності оболонок ТВЕЛів передбачають швидке (протягом лічені секунди) глушіння ядерної реакції; аварійна системарасхолаживания має автономні джерела харчування.

Наявність біологічного захисту, систем спеціальної вентиляції і аварійногорасхолаживания і дозиметричного контролю дозволяє цілком убезпечити обслуга АЕС шкідливих впливів радіоактивного опромінення.

Устаткування машинного залу АЕС аналогічно устаткуванню машинного залу ТЕС. Відмітна, особливість більшості АЕС — використання пара порівняно низьких параметрів, насиченого чи слабко перегрітого.

У цьому щоб уникнутиерозионного ушкодження лопаток останніх щаблів турбіни частинками вологи, котра міститься в пару, в турбіни встановлюютьсепарирующие устрою. Іноді необхідно застосування виносних сепараторів і проміжнихперегревателей пара. У зв'язку з тим, що теплоносій і що у ньому домішки під час проходження через активну зону реактора активуються, конструктивне рішення устаткування машинного залу і системи охолодження конденсатора турбіниодноконтурних АЕС мав би повністю виключати можливості відпливу теплоносія. Надвухконтурних АЕС з високими параметрами пара подібні вимоги до устаткуванню машинного залу не пред'являються.

До специфічних вимог до компонуванні устаткування АЕС входять: мінімально можлива довжина комунікацій, що з радіоактивними середовищами, підвищенажесткость фундаментів і несучих конструкцій реактора,надежная організація вентиляції приміщень. У реакторному залі розміщені: реактор з захистом, запасніТВЭЛи і апаратура контролю. АЕС скомпонована по блоковому принципуреактор—турбина. У машинному залі розташовані турбогенератори та їхні системи. Між машинним іреакторним залами розміщені допоміжні обладнання та системи управління станцією.

У багатьох промислово розвинутих країн (Росія, США, Англія, Франція, Канада, ФРН, Японія, НДР та інших.) потужність діючих і споруджуваних АЕС до 1980 доведено до десятківГвт. За даними Міжнародного атомного агентства ООН, опублікованим у 1967, встановлена на всіх АЕС у світі до 1980 досягла 300Гвт.

Упродовж років, минулі після пуски на експлуатацію першої АЕС, було створено кілька конструкцій ядерних реакторів, основі яких почалося значне поширення атомної енергетики нашій країні.

АЕС є найсучаснішим виглядом електростанцій, випливає низка істотних переваг над іншими видами електростанцій: при нормальних умов функціонування вони абсолютно не забруднюють довкілля, не вимагають прив'язки до джерела сировини й відповідно можуть бути практично скрізь, нові енергоблоки мають потужність практично рівну потужності середньої ГЕС, проте коефіцієнт використання встановленої потужності на АЕС (80%) значно перевищує цей показник у ГЕС або ТЕС. Про економічності та ефективності атомних електростанцій може говорити те що, що з 1 кг урану можна отримати роботу стільки ж теплоти, як за спалюванні приблизно 3000 т кам'яного вугілля.

Відчутних недоліків АЕС при нормальних умов функціонування мало мають. Але не можна не помітити небезпека АЕС при можливих форсмажорних обставин: землетрусах, урагани, тощо. п. - тут старі моделі енергоблоків представляють потенційну небезпеку радіаційного зараження територій через неконтрольованого перегріву реактора.


II. Нетрадиційні джерела

Вчені застерігають: розвіданих запасів органічного палива при нинішніх темпи зростання енергоспоживання вистачить лише на 70-130 років. Звісно, можна перейти і інші невідновлювані джерела. Наприклад, вчені вже багато років намагаються освоїти керований термоядерний синтез...

 

1. Вітрова енергія

>Огромна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж сто разів перевищує запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно й всюди землі дмухають вітри – від легенького вітру, несе жадану прохолоду літній спека, до могутніх ураганів, приносять незлічимий шкоди і руйнувань. Завжди неспокійний повітряний океан, дно якої ми живемо. Вітри,дующие у нашої країни, міг би легко задовольнити її потреби у електроенергії! Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику величезній території – від кордонів до берегів Єнісей.Богати енергією вітру північні райони країни вздовж узбережжя Північного Льодовитого океану, де особливо необхідна мужнім людям,обживающим ці багатющі краю. Чому ж така багатий, доступний та й екологічно чисте джерело енергії так слабко використовується? Нині двигуни, використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб у енергії.

За оцінками різних авторів, загальнийветроенергетический потенціал Землі дорівнює 1200 ГВт, проте можливості використання цього виду енергії у різних районах Землі неоднакові. Середньорічна швидкість вітру в розквіті 20–30 м вище над поверхнею Землі має бути досить великий, щоб потужність повітряного потоку, який струменіє через міг би належно орієнтоване вертикальне перетин, досягала значення, прийнятного для перетворення.Ветроенергетическая установка, розташована на майданчику, де середньорічна питома потужність повітряного потоку становить близько 500Вт/м2 (швидкість повітряного потоку у своїй дорівнює 7 м/с), може перетворити на електроенергію близько 175 з цих 500Вт/м2.

Енергія, у потоці рушійної повітря, пропорційна кубу швидкості вітру. Проте чи вся енергія повітряного потоку можна використовувати з допомогою ідеального устрою. Теоретично коефіцієнт корисної використання (КПІ) енергії повітряного потоку то, можливо дорівнює 59,3 %. Насправді, відповідно до опублікованих даних, максимальний КПІ енергії вітру у реальномуветроагрегате дорівнює приблизно 50 %, але й цей показник досягається не попри всі швидкостях, лише при оптимальної швидкості, передбаченої проектом. З іншого боку, частина енергії повітряного потоку втрачається за перетворення механічної енергії у електричну, яку здійснювався з ККД зазвичай 75–95 %. З огляду на ці чинники, питома електрична потужність, видана реальнимветроенергетическим агрегатом, певне, становить 30–40 % потужності повітряного потоку за умови, що це агрегат працює стійко буде в діапазоні швидкостей, передбачених проектом. Проте інколи вітер має швидкість, що виходить межі розрахункових швидкостей. Швидкість вітру буває настільки низькою, що вітроагрегат не може працювати, або настільки високої, що вітроагрегат необхідно зупинити і вжити заходів із захисту від руйнації. Якщо швидкість вітру перевищує номінальну робочу швидкість, частинаизвлекаемой механічної енергії вітру немає, аби не перевищувати номінальною електричної потужності генератора. Зважаючи на ці чинники, питома вироблення електричної енергії протягом року, певне, становить 15–30% енергії вітру, і навіть менше, залежно від місцеположення і параметрівветроагрегата.

Новітні дослідження переважно отримання електричної енергії з енергії вітру. Прагнення освоїти виробництво вітроенергетичних машин призвело до появи світ безлічі таких агрегатів. Деякі їх досягають десятків метрів заввишки, і, вважають, згодом міг би утворити справжню електричну мережу. Маліветроелектрические агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків.

>Сооружаютсяветроелектрические станції переважно постійного струму.Ветряное колесо спричиняє рух динамо-машину – генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно з'єднані акумулятори.Аккумуляторная батарея автоматично підключається до генератору на той час, коли напруга з його вихідних клемах прибуває, ніж клемах батареї, і автоматично відключається при протилежному співвідношенні.

У невеличких масштабахветроелектрические станції застосовуються кілька десятиріч тому. Найбільша їх потужністю 1250 кВт давала струм до мережі електропостачання американського штату Вермонт безупинно з 1941 по 1945 р. Проте після поломки ротора досвід перервався – ротор відмовлялися ремонтувати, оскільки енергія від сусідньої теплової електростанції обходилася дешевше. По економічних причин припинилася експлуатаціяветроелектрических станцій та у країнах.

Сьогодніветроелектрические агрегати надійно постачають струмом нафтовиків; вони успішно працюють у важкодоступних районах, на далеких островах, в Арктиці, на тисячах сільськогосподарських ферм, де немає поблизу великих населених пунктів і електростанцій загального користування. Американець ГенріКлюз у штаті Мен побудував дві щогли і закріпив ними вітродвигуни з генераторами. 20 акумулятором по 6 У і 60 по 2 У служать то безвітряну погоду, а ролі резерву вона має бензиновий движок. За місяцьКлюз одержує вигоду від своїхветроелектрических агрегатів 250 кВт·год енергії; цього йому вистачає висвітленню всього господарства, харчування побутової апаратури (телевізора, програвача, пилососа, електричної пишучої машинки), і навіть для водяного насоса і добре обладнаної майстерні.

Широкому застосуваннюветроелектрических агрегатів у звичайних обставинах поки перешкоджає їх висока собівартість. Навряд потрібно говорити, що з вітер не потрібно, проте машини, потрібні здобуття права запрягти їх у роботу, коштують надто дорого.

Зараз створено найрізноманітніші прототипиветроелектрических генераторів (точніше, вітродвигунів зелектрогенераторами). Окремі нагадують звичайну дитячу вертушку, інші – на велосипедна колесо з алюмінієвими лопатями замість спиць. Існують агрегати як каруселі або ж вигляді щогли і системи підвішених друг над іншому круговихветроуловителей, із горизонтальним чи вертикальної віссю обертання, з цими двома чи п'ятдесятьма лопатями.

У проектуванні установки найважча проблема зводилася до того, щоб за різною силі вітру забезпечити однакове число оборотів пропелера. Адже за підключенні до неї генератор повинен давати непросто електричну енергію, лише перемінний струм з заданим числом циклів у секунду, т. е. зі стандартним частотою 50 гц. Тому кут нахилу лопатей стосовно вітрі регулюють з допомогою повороту їх навколо подовжньої осі: при буревіях цей кут гостріше, повітряний потік вільніше обтікає лопаті й віддає їм меншість своєї енергії. Крім регулювання лопатей весь генератор автоматично повертається на щоглі проти вітру.

З використанням вітру виникає серйозні проблеми: надлишок енергії в вітряну погоду і брак їх у періоди затишності. Які ж нагромаджувати й зберегти про запас енергію вітру? Найпростіший спосіб у тому, щоветряное колесо рухає насос, який накачує води розташований вище резервуар, і потім вода,стекая потім із нього, спричиняє дію водяну турбіну і генератор постійного чи змінного струму. Є й інші кошти та проекти: від, хоч і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування гігантських маховиків чи нагнітання стиснутого повітря на підземні печери і до виробництва водню як паливо. Особливо перспективною представляється останній засіб. Електричний струм відветроагрегата розкладає воду на кисень і водень. Водень можна зберігати в скрапленому вигляді й спалювати в топках теплових електростанцій за потребою.

 

2. Геотермальна енергія

Енергетика землі –геотермальная енергетика виходить з використанні природної теплоти Землі. Верхня частина земної кори має термічний градієнт, рівний 20–30 °З для 1 км глибини, і, кількість теплоти, котра міститься в земної корі до глибини 10 км (не враховуючи температури поверхні), одно приблизно 12,6.1026 Дж. Ці ресурси еквівалентнітеплосодержанию 4,6·1016 т вугілля (приймаючи середню теплоту згоряння вугілля рівної 27,6.109 >Дж/т), що як в 70 тис. разів перевищуєтеплосодержание всіх тех-нічно та економічно добуваних світових ресурсів вугілля. Протегеотермальная теплота у верхній частині земної занадто розсіяна, щоб її базі вирішувати світові енергетичні проблеми. Ресурси, придатні промислового використання, є окремі родовища геотермальної енергії, сконцентрованою на доступною і розробити глибині, мають певні об'єми та температуру, достатні від використання в цілях виробництва електричної енергії чи теплоти.

З геологічної погляду геотермальні енергоресурси можна розділити нагидротермальниеконвективние системи, гарячі сухі системи вулканічного походження і системи з великим тепловим потоком.

До категоріїгидротермальнихконвективних систем відносять підземні басейни пара чи гарячої, які виходять поверхню землі, створюючи гейзери, сірчисті грязьові озера. Освіта таких систем пов'язані з наявністю джерела теплоти - гарячої чи розплавленою скельній породою, розташованої щодо близько до землі.Гидротермальниеконвективние системи зазвичай розміщуються на межі тектонічних плит земної кори, яким властива вулканічна активність.

У принципі так для електроенергії на родовищах із гарячою водою застосовується метод, заснований на використанні пара, що утворився при випаровуванні гарячої рідини лежить на поверхні. Цей метод використовує то явище, що з наближенні гарячої (що під високим тиском) по свердловин з басейну до тиск падає, і близько 20 % рідини скипає і перетворюється на пар. Ця пара відокремлюється з допомогою сепаратора від води та направляють у турбіну. Вода, що з сепаратора, то, можливо зазнала подальшому опрацюванні залежно від неї мінерального складу. Цю воду можна закачувати знову на скельні породи відразу чи, якщо це економічно виправдано, з попереднім витяганням з її мінералів.

Іншим методом виробництва електроенергії з урахуванням високо- чисреднетемпературних геотермальних вод є використання процесу із застосуваннямдвухконтурного (бінарного) циклу. У процесі вода, отримана з басейну, використовується для нагріву теплоносія другого контуру (>фреона чиизобутана), має низьку температуру кипіння. Пара, створений у результаті кипіння цієї рідини, використовується для приводу турбіни.Отработавший пар вони вбирають і знову пропускається через теплообмінник, створюючи цим замкнутий цикл.

До другої типу геотермальних ресурсів

Схожі реферати:

Навігація