Градирня на АЭС: для чего нужна и принцип работы

Огромные башни рядом с атомными станциями, из которых клубнями выбрасывается пар, видели наверняка все. Вот только далеко не все знают, что это за монументальные конструкции. На самом деле это градирни.

Поскольку из таких труб идет концентрированный пар, некоторые считают, что это чуть ли не радиоактивный дым. Но в реальности это обычный водяной пар. А градирня на АЭС это специальное сооружение для охлаждения воды, в результате чего такой пар и образуется.

Самое время разобраться, зачем нужны эти башни и как они работают.

Для чего нужна градирня на АЭС

Градирня АЭС принцип работы основан на простой физике – охлаждении горячей воды. Известно, что атомная станция вырабатывает много тепла и его обязательно нужно куда-то девать. Если этого не делать, то реактор быстро перегреется, что приведет к катастрофическим последствиям.

Вода циркулирует по системе охлаждения реактора, во время этого процесса она нагревается до 30-40 градусов. Горячую воду нельзя сливать обратно в реку или озеро – рыба погибнет, экология пострадает.

Для чего нужны градирни на АЭС? Они охлаждают эту горячую воду. После охлаждения она снова идет в реактор, то есть, получается замкнутый цикл.

Принцип работы градирни АЭС

Представьте чайник на плите – вода в нем нагревается и превращается в пар. В реакторе происходит похожий процесс, только, конечно же, сложнее.

В активной зоне реактора идет ядерная реакция, выделяется огромное количество тепла. Вода в первом контуре забирает это тепло и нагревается. Особенность в том, что эта вода радиоактивная, а потому она не выходит за пределы реактора.

Зато она нагревает воду второго контура через теплообменник. Та впоследствии превращается в пар – он крутит турбины генераторов, в результате чего получается электричество. После турбины пар нужно снова превратить в воду, для этого его и охлаждают. Вот тут и нужна градирня на АЭС – это неотъемлемая часть такой системы.

По большому счету, принцип работы градирни АЭС напоминает работу обычного кондиционера, только наоборот. Кондиционер охлаждает воздух, а градирня охлаждает воду. Читайте детальнее, как работает градирня.

Как работает градирня на АЭС: детальный разбор

Разберем подробнее, как работает градирня на АЭС. Процесс можно разделить на несколько этапов:

1.       Этап 1: Подача горячей воды. Горячая жидкость (около 35-40°C) поступает в верхнюю часть градирни по трубопроводам. Специальные распределительные устройства равномерно разбрызгивают воду.

2.       Этап 2: Движение воздуха. Холодные атмосферные массы поступают снизу через воздухозаборные окна. В башенных градирнях воздух поднимается естественным путем из-за разности температур. В вентиляторных градирнях воздух его перемещают специальные вентиляторы.

3.       Этап 3: Теплообмен. Падающие капли воды встречаются с поднимающимся воздухом, в результате чего происходит интенсивный теплообмен. Часть воды испаряется, отбирая тепло у остальной воды.

4.       Этап 4: Сбор охлажденной воды. Охлажденная вода (примерно 25-30°C) собирается в бассейне-холодильнике внизу градирни. Оттуда она снова поступает в систему охлаждения.

Типы градирен на атомных станциях

Существует два основных типа градирен:

Башенные градирни – это те самые огромные башни, которые мы видим на фотографиях АЭС. Они работают за счет естественной тяги. Высота таких башен может достигать 200 метров.

Вентиляторные градирни – это более низкие сооружения. Такая градирня АЭС принцип работы которой связан с принудительной вентиляцией, занимает больше места, но зато и проще дешевле в строительстве.

Для чего нужна градирня на АЭС – экологические моменты

Многих волнует вопрос: не вредны ли градирни для окружающей среды? Для чего нужны градирни на АЭС с экологической точки зрения?

Важно понимать, что градирни защищают водоемы от теплового загрязнения. Без них горячая вода сбрасывалась бы прямо в реки, а это неминуемо убивало бы рыбу и нарушало экосистему в целом. Кроме того, из градирен выходит только водяной пар – никакой радиации или вредных веществ. Это чистая вода в газообразном состоянии.

Единственный минус – градирни потребляют воду, а ее часть всегда испаряется и теряется. Поэтому систему нужно постоянно подпитывать свежей водой.

В жаркую погоду из градирни выходит меньше пара, а в холодную – больше. Это связано с разностью температур воды и воздуха. А еще их строят не только для АЭС – они активно используются на тепловых станциях, металлургических заводах, химических предприятиях.

Градирня на АЭС – это прогресс

Инженеры работают над новыми способами охлаждения. Появляются сухие градирни, которые вообще не используют воду. Они работают как огромные радиаторы автомобиля.

Также разрабатываются гибридные системы. Летом они работают как обычные градирни, а зимой переходят в сухой режим. Некоторые проекты предусматривают использование тепла градирен для отопления близлежащих городов – получается безотходное производство.

FAQ: часто задаваемые вопросы о градирнях АЭС

Опасен ли пар из градирни АЭС

Пар из градирни абсолютно безопасен. Это обычный водяной пар, как из чайника. Никакой радиации или вредных веществ в нем нет. В целом, это один из наиболее распространенных стереотипов.

Почему градирни такие высокие

Высота нужна для создания естественной тяги воздуха. Чем выше башня, тем сильнее поток воздуха и эффективнее охлаждение. Но это актуально только для испарительных градирен, тогда как принцип работы градирни АЭС вентиляторного типа иной, а потому они на порядок ниже.

Сколько воды потребляет градирня в день

Крупная градирня АЭС потребляет около 25-30 тысяч кубометров воды в сутки. Это примерно как 15 олимпийских бассейнов, то есть, показатель высокий.

Можно ли построить АЭС без градирни

Можно, но тогда нужен большой водоем для прямоточного охлаждения. Градирни позволяют строить АЭС в любых климатических условиях.

Влияют ли градирни на погоду

Градирня АЭС принцип работы которой заключается в быстром охлаждении воды, может влиять на местный микроклимат. Она немного повышает влажность воздуха в радиусе нескольких километров. Связано это с выбросом большого количества водяного пара.

Как часто ремонтируют градирни

Градирни рассчитаны на 50-60 лет работы. Регулярный осмотр проводят каждые 3-5 лет, капитальный ремонт – раз в 15-20 лет.