Видели когда-нибудь гигантские трубы близ атомных станций? Это градирни и они играют ключевую роль в функционировании АЭС. Они обеспечивают эффективное и безопасное охлаждение систем, использующих ядерную энергию. Эти сооружения помогают поддерживать оптимальную температурную среду, защищая оборудование и предотвращая аварийные ситуации.
В данной статье мы расскажем, что это такое, их появление, разновидности и особенности.
Что такое градирня для АЭС и для чего она необходима
Для охлаждения воды используются градирни – специальные сооружения. Без правильного охлаждения на АЭС царил бы хаос в системах: при работе реакторов выделяется сумасшедшее количество тепла, и чтобы его удалять, требуется охлаждение на постоянной основе. Эти «трубы» обеспечивают весь процесс, испаряя часть воды, а оставшийся объем снижает температуру.
Они являются ключевым элементом безопасности. Этот гигант напрямую влияет на эксплуатацию ядерного реактора, неправильная работа которого приводит к чрезвычайным ситуациям. Вопреки распространенному мнению, эта система охлаждения экологична: оставшаяся вода повторно используется, что минимизирует влияние на окружающую среду. Вместе с тем, возможно влияние на локальный климат – в холодное время года не исключается возникновение облаков или тумана, из-за влажности.
Несколько интересных фактов
Конструкции разнообразны: градирни могут иметь различные формы и размеры. Некоторые из них достигают высоты 150 метров и более, что делает их одними из самых высоких сооружений в окрестностях станций. А их форма оптимизирована для максимального результата теплопередачи.
Инновационные технологии: в последние годы они становятся объектом современных разработок. Например, используются новые материалы, которые улучшают харакетеристики конструкций, внедряются системы автоматического контроля для оптимизации эксплуатации.
Рекомендуем прочитать: почему атомные электростанции строят рядом с водой
История появления градирни
История начинается в начале ХХ века с развитием способов охлаждения для нужд промышленности. Первые постройки использовались на электростанциях, где потребности в охлаждении были высокими. С увеличением количества АЭС в середине 20 века возникла необходимость в более совершенных и безопасных системах, что привело к разработке специальных сооружений, которые адаптированы под ядерную энергетику.
На начальном этапе развития их конструкции были простыми, чаще всего выполненными из дерева. Они имели высокие, прямые формы, и их эффективность зависела от естественной конвекции. Такие конструкции часто имели ограниченный срок службы и требовали частого ремонта.
Современные, как правило, изготавливаются из более долговечных и устойчивых материалов, таких как бетон и сталь. Их дизайн стал более сложным и разнообразным, включая как высокие башни, так и горизонтальные установки. Современные также имеют впечатляющую изоляцию, что позволяет уменьшить потери тепла.
Читайте также более подробно историю возникновения а также для чего были предназначены первые в мире градирни тут
Разновидности градирень которые устанавливают на ТЭЦ и их эффективность
Существует несколько типов градирен для охлаждения воды, которые применяются для атомных станций, каждая из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее.
1. Градирни с естественной тягой: используют конвекцию и воздушные потоки. Они имеют высокие конструкции, которые позволяют теплу подниматься вверх и обеспечивая приток холода снизу. Они:
- независимы от электроэнергии;
- долговечны.
Недостатком является низкая эффективность в условиях большой влажности или низкой температуры. Также следует отметить большой объем такой конструкции.
2. Градирни с принудительной тягой или вентиляторные градирни используют вентиляторы для увеличения потока воздуха через теплообменник, что значительно повышает эффективность охлаждения. В зависимости от конструкции они могут быть с влажным или сухим теплообменом:
- в первом случае происходит процесс испарения, что позволяет более эффективно удалять тепло из воды;
- во втором конструкция полагается прямой теплообмен, это делает их менее зависимыми от метеоусловий.
Отличительными чертами такой градирни являются:
- высокая эффективность;
- гибкость и надежность работы;
- более значительное потребление электроэнергии (из-за вентиляторов);
- частое техническое обслуживание.
3. Гибридные градирни: сочетают в себе вышеперечисленные типы охлаждения. Они автоматически переключаются между режимами работы в зависимости от внешних условий, что позволяет оптимизировать процессы охлаждения и настроить их более точно. Среди достоинств гибридной градирни заметно выделяется:
- их эффективность;
- экономичность.
Недостатком является только один фактор – затратность. При установке таких систем требуются немалые затраты на проектирование, строительство. А из-за сложности всей системы, ей необходим тщательный контроль, а также управление.
Выбор типа градирни для АЭС
Выбор типа градирни для АЭС зависит от множества факторов, среди которых присутствуют:
- климатические и погодные условия;
- потребности в охлаждении;
- бюджет;
- для каждого есть свои плюсы и минусы.
Но при правильном решении значительно повышается эффективность работы всей атомной электростанции. Эффективность систем можно смело оценить по нескольким ключевым критериям:
- какие материалы и решения использовались при возведении;
- наличие автоматизированных процессов, мониторинга;
- какая технология используется;
- насколько работа оптимизирована;
- различные экологические аспекты.
Например, важно учитывать не только экономическую, но и экологическую эффективность возведений ядерных комплексов. Оптимизация работы способствует снижению воздействия на окружающую среду: сокращение испаряемой воды уменьшает влияние на водные ресурсы, а улучшение качества теплообмена снизит тепловую нагрузку на атмосферу. Современные здания, включая варианты с естественной и принудительной тягой, а также гибридные, демонстрируют впечатляющую эффективность при различных условиях.
Читайте также для чего используются градирни на ТЭЦ
