Бачили коли-небудь гігантські труби поблизу атомних станцій? Це градирні і вони відіграють ключову роль у функціонуванні АЕС. Вони забезпечують ефективне і безпечне охолодження систем, що використовують ядерну енергію. Ці споруди допомагають підтримувати оптимальне температурне середовище, захищаючи обладнання та запобігаючи аварійним ситуаціям. У цій статті ми розповімо, що це таке, їхня поява, різновиди та особливості.
Що таке градирня для АЕС і для чого потрібна
Для охолодження води використовуються градирні – спеціальні споруди. Без правильного охолодження на АЕС панував би хаос у системах: під час роботи реакторів виділяється божевільна кількість тепла, і щоб його видаляти, потрібне охолодження на постійній основі. Ці «труби» забезпечують весь процес, випаровуючи частину води, а об’єм, що залишився, знижує температуру.
Вони є ключовим елементом безпеки. Цей гігант безпосередньо впливає на експлуатацію ядерного реактора, неправильна робота якого призводить до надзвичайних ситуацій. Всупереч поширеній думці, ця система охолодження екологічна: вода, що залишилася, повторно використовується, що мінімізує вплив на навколишнє середовище. Водночас можливий вплив на локальний клімат – у холодну пору року не виключається виникнення хмар або туману, через вологість.
Кілька цікавих фактів
Конструкції різноманітні: градирні можуть мати різні форми та розміри. Деякі з них досягають висоти 150 метрів і більше, що робить їх одними з найвищих споруд в околицях станцій. А їхня форма оптимізована для максимального результату теплопередачі.
Інноваційні технології: останніми роками вони стають об’єктом сучасних розробок. Наприклад, використовуються нові матеріали, які покращують харакетеристики конструкцій, впроваджуються системи автоматичного контролю для оптимізації експлуатації.
Рекомендуємо прочитати: чому атомні електростанції будують поряд із водою
Історія появи градирні
Історія починається на початку ХХ століття з розвитком способів охолодження для потреб промисловості. Перші споруди використовувалися на електростанціях, де потреби в охолодженні були високими. Зі збільшенням кількості АЕС у середині 20 століття виникла потреба в більш досконалих і безпечних системах, що призвело до розроблення спеціальних споруд, які адаптовані під ядерну енергетику.
На початковому етапі розвитку їхні конструкції були простими, найчастіше виконаними з дерева. Вони мали високі, прямі форми, і їхня ефективність залежала від природної конвекції. Такі конструкції часто мали обмежений термін служби і вимагали частого ремонту.
Сучасні, як правило, виготовляються з більш довговічних і стійких матеріалів, таких як бетон і сталь. Їхній дизайн став складнішим і різноманітнішим, включно з високими вежами та горизонтальними установками. Сучасні також мають вражаючу ізоляцію, що дозволяє зменшити втрати тепла.
Читайте також більш детально історію виникнення а також для чого були призначені перші у світі градирні тут
Різновиди градирень які встановлюють на ТЕЦ та їхня ефективність
Існує кілька типів градирень для охолодження води, які застосовуються для атомних станцій, кожна з них має свої особливості, переваги та недоліки. Розглянемо їх докладніше.
1. Градирні з природною тягою: використовують конвекцію і повітряні потоки. Вони мають високі конструкції, які дають змогу теплу підніматися вгору, забезпечуючи приплив холоду знизу. Вони:
- незалежні від електроенергії;
- довговічні.
Недоліком є низька ефективність в умовах великої вологості або низької температури. Також слід зазначити великий обсяг такої конструкції.
2. Градирні з примусовою тягою або вентиляторні градирні використовують вентилятори для збільшення потоку повітря через теплообмінник, що значно підвищує ефективність охолодження. Залежно від конструкції вони можуть бути з вологим або сухим теплообміном:
- у першому випадку відбувається процес випаровування, що дає змогу ефективніше видаляти тепло з води;
- у другому конструкція передбачає прямий теплообмін, це робить їх менш залежними від метеоумов.
Відмінними рисами такої градирні є:
- висока ефективність;
- гнучкість і надійність роботи;
- більш значне споживання електроенергії (через вентилятори);
- часте технічне обслуговування.
3. Гібридні градирні поєднують у собі перелічені вище типи охолодження. Вони автоматично перемикаються між режимами роботи залежно від зовнішніх умов, що дає змогу оптимізувати процеси охолодження і налаштувати їх точніше. Серед переваг градирні помітно виділяється:
- їхня ефективність;
- економічність.
Недоліком є тільки один фактор – витратність. Під час встановлення таких систем потрібні чималі витрати на проєктування, будівництво. А через складність всієї системи, їй необхідний ретельний контроль, а також управління.
Вибір типу градирні для АЕС
Вибір типу градирні для АЕС залежить від безлічі чинників, серед яких присутні:
- кліматичні та погодні умови;
- потреби в охолодженні;
- бюджет;
- для кожного є свої плюси і мінуси.
Але за правильного рішення значно підвищується ефективність роботи всієї атомної електростанції. Ефективність систем можна сміливо оцінити за кількома ключовими критеріями: критеріями:
- які матеріали та рішення використовували під час зведення;
- наявність автоматизованих процесів, моніторингу;
- яка технологія використовується;
- наскільки робота оптимізована;
- різні екологічні аспекти.
Наприклад, важливо враховувати не тільки економічну, а й екологічну ефективність зведень ядерних комплексів. Оптимізація роботи сприяє зниженню впливу на навколишнє середовище: скорочення випаровуваної води зменшує вплив на водні ресурси, а поліпшення якості теплообміну знизить теплове навантаження на атмосферу. Сучасні будівлі, включно з варіантами з природною і примусовою тягою, а також гібридні, демонструють вражаючу ефективність за різних умов.
Читайте також для чого використовуються градирні на ТЕЦ
