Що таке градирня на АЕС: для чого потрібна та принцип роботи

Величезні башти поруч з атомними станціями, з яких клубами викидається пара, бачили напевно всі. Ось тільки далеко не всі знають, що це за монументальні конструкції. Насправді це градирні.

Оскільки з таких труб йде концентрована пара, деякі вважають, що це ледь не радіоактивний дим. Але в реальності це звичайна водяна пара. А градирня АЕС це спеціальна споруда для охолодження води, в результаті чого така пара і утворюється.

Саме час розібратися, навіщо потрібні ці башти і як вони працюють.

Що таке градирня на АЕС

Градирня АЕС працює на простій фізиці – охолодженні гарячої води. Відомо, що атомна станція виробляє багато тепла і його обов'язково потрібно кудись дівати. Якщо цього не робити, то реактор швидко перегріється, що призведе до катастрофічних наслідків.

Вода циркулює по системі охолодження реактора, і під час цього процесу вона нагрівається до 30-40 градусів. Гарячу воду не можна зливати назад в річку або озеро – риба загине, екологія постраждає.

Для чого потрібні градирні на АЕС? Вони охолоджують цю гарячу воду. Після охолодження вона знову йде в реактор, тобто, виходить замкнений цикл.

Градирня на АЕС – принцип роботи

Уявіть чайник на плиті – вода в ньому нагрівається і перетворюється на пару. В реакторі відбувається схожий процес, тільки, звичайно ж, складніше.

В активній зоні реактора йде ядерна реакція, виділяється величезна кількість тепла. Вода в першому контурі забирає це тепло і нагрівається. Особливість в тому, що ця вода радіоактивна, а тому вона не виходить за межі реактора.

Зате вона нагріває воду другого контуру через теплообмінник. Та згодом перетворюється на пару – він крутить турбіни генераторів, в результаті чого виходить електрика. Після турбіни пар потрібно знову перетворити на воду, для цього його і охолоджують. Ось тут і потрібна градирня на АЕС – це невід'ємна частина такої системи.

За великим рахунком, принцип роботи такої системи нагадує роботу звичайного кондиціонера, тільки навпаки. Кондиціонер охолоджує повітря, а градирня охолоджує воду. Читайте детальніше, як працює градирня.

Як працює градирня на АЕС: детальний розбір

Розберемо докладніше, як працює градирня на АЕС. Процес можна розділити на кілька етапів:

1.       Етап 1: Подача гарячої води. Гаряча рідина (близько 35-40°C) надходить у верхню частину градирні по трубопроводах. Спеціальні розподільні пристрої рівномірно розбризкують воду.

2.       Етап 2: Рух повітря. Холодні атмосферні маси надходять знизу через повітрозабірні вікна. У баштових градирнях повітря піднімається природним шляхом через різницю температур. У вентиляторних градирнях його переміщають спеціальні вентилятори.

3.       Етап 3: Теплообмін. Падаючі краплі води зустрічаються з повітрям, що піднімається, в результаті чого відбувається інтенсивний теплообмін. Частина води випаровується, забираючи тепло у решти води.

4.       Етап 4: Збір охолодженої води. Охолоджена вода (приблизно 25-30°C) збирається в басейні-холодильнику внизу градирні. Звідти вона знову надходить в систему охолодження.

Типи градирень на атомних станціях

Існує два основні типи градирень:

Баштові градирні – це ті самі величезні башти, які ми бачимо на фотографіях АЕС. Вони працюють за рахунок природної тяги. Висота таких башт може сягати 200 метрів.

Вентиляторні градирні – це нижчі споруди. Така градирня АЕС, принцип роботи якої пов'язаний з примусовою вентиляцією, займає більше місця, але зате простіше та дешевше в будівництві.

Для чого потрібні градирні на АЕС – екологічні моменти

Багатьох хвилює питання: чи не шкідливі градирні для навколишнього середовища? Для чого потрібна градирня на АЕС з екологічної точки зору?

Важливо розуміти, що градирні захищають водойми від теплового забруднення. Без них гаряча вода скидалася б прямо в річки, а це неминуче вбивало б рибу і порушувало екосистему в цілому. Крім того, з градирень виходить тільки водяна пара – ніякої радіації або шкідливих речовин. Це чиста вода в газоподібному стані.

Єдиний мінус – градирні споживають воду, а її частина завжди випаровується і губиться. Тому систему потрібно постійно підживлювати свіжою водою.

В спекотну погоду з градирні виходить менше пари, а в холодну – більше. Це пов'язано з різницею температур води і повітря. А ще їх будують не тільки для АЕС – вони активно використовуються на теплових станціях, металургійних заводах, хімічних підприємствах.

Градирня на АЕС – це прогрес

Інженери працюють над новими способами охолодження. З'являються сухі градирні, які взагалі не використовують воду. Вони працюють як величезні радіатори автомобіля.

Також розробляються гібридні системи. Що таке градирня на АЕС гібридного типу? Влітку вони працюють як звичайні градирні, а взимку переходять в сухий режим. Деякі проекти передбачають використання тепла градирень для опалення найближчих міст – виходить безвідходне виробництво.

FAQ: часто задавані питання про градирні АЕС

Чи небезпечна пара з градирні АЕС

Пара з градирні абсолютно безпечна. Це звичайна водяна пара, як з чайника. Ніякої радіації або шкідливих речовин в ній немає. В цілому, це один з найбільш поширених стереотипів.

Чому градирні такі високі

Висота потрібна для створення природної тяги повітря. Чим вища башта, тим сильніший потік повітря і ефективніше охолодження. Але це актуально тільки для випарних градирень, тоді як вентиляторна градирня АЕС це інший принцип, а тому вони на порядок нижчі.

Скільки води споживає градирня на день

Велика градирня АЕС споживає близько 25-30 тисяч кубометрів води на добу. Це приблизно як 15 олімпійських басейнів, тобто, показник високий.

Чи можна побудувати АЕС без градирні

Можна, але тоді потрібне велике водоймище для прямоточного охолодження. Градирні дозволяють будувати АЕС в будь-яких кліматичних умовах.

Чи впливають градирні на погоду

Градирня АЕС, принцип роботи якої полягає в швидкому охолодженні води, може впливати на місцевий мікроклімат. Вона трохи підвищує вологість повітря в радіусі кількох кілометрів. Пов'язано це з викидом великої кількості водяної пари.

Як часто ремонтують градирні

Градирні розраховані на 50-60 років роботи. Регулярний огляд проводять кожні 3-5 років, капітальний ремонт – раз в 15-20 років.