N uzoqov, X. A. Alimov,B. X. Yunisov

Atom elektr stansiyasi (AES) - bu atomning ichki energiyasidan foydalanib elektr energiyasi ishlab chiqarash amalga oshiriladigan elektrostansiya (7.14-rasm).

14. 
    rasm. AESning sxemasi.
    

Atom elektr stansiyalarida tabiiy manbalar sifatida yadroviy yoki noorganik yoqilg'ilardan foydalaniladi. Og'ir yadrolarning yadroviy parchalanish reaksiyalarida yoki yengil yadrolarning sintezi natijasida yadroviy energiya ajralib chiqadi.
Zamonaviy atom elektr stansiyasi og'ir yadrolarning neytronli reaksiyalarining yadroviy reaksiyalariga asoslanadi. Organik yoqilg'ilarni yonishining kimyoviy reaksiyasidan farqli ravishda yadroviy reaksiyalarda reaksiyaning dastlabki va oxirgi mahsulotlari kislorod, havo yoki boshqa tashqi moddalar talab qilmaydi.
Har qanday atom elektr stansiyasining yuragi, yadro reaktori hisoblanadi. Elektr energiyasini ishlab chiqarish, aynan yadro reaktorida amalga oshadi.
Sodda qilib aytadigan bo’lsam, ydro reaktori bu ma'lum bir issiqlik tashuvchini isitadigan pechka yoki doshqozon. Odatiy pechkadan yagona farqi, yadro reaktorida yoqilg’i sifatida maxsus yadro yoqilg’isidan, ya'ni urandan foydalahiladi. 7.15-rasmda atom reaktori sxemasi keltirilgan.

yig'ish panjarasi

14. 
    rasm.Atom reaktori.
    

Ajralib chiqqan yadroviy energiya parchalanish bo'laklari va neytronlari orasidagi kinetik energiyaga va nurlanish energiyasiga taqsimlanadi. Reaktorning aktiv zonasidagi moddada bo'laklar to'xtaydi, nurlanish yutiladi va uchuvchi neytronlarning energiyasidan tashqari barcha energiya issiqlikka aylanadi. Bunday boshqarilmaydigan zanjirli reaksiya juda tez sodir bo'ladi (atom bombasini portlashi), ushbu issiqlik portlash zonasida haroratni million gradusga ortib ketishiga olib keladi. Atom elektr stansiyalarining reaktorida reaksiya rostlanadi, yoqilg'ini yonishi sekinlashtiriladi, reaksiya zonasidagi issiqlik suyuq yoki gazsimon issiqlik tashuvchilar bilan sovitish hisobiga olib ketiladi.
Yadroviy reaksiyalarning sodir bo'lishida parchalanish haroratga bog'liq emas, bu nuqtai nazardan reaktorning aktiv zonasida har qanday harorat ta'minlanishi mumkin. Termodinamika nuqtai nazaridan qizdirgich yuqori haroratga ega bo'lishi kerak, ammo uning haroratini ortishi qurilmaning barcha konstruksion metariallarining issiqlik bardoshligi bilan chegaralanadi.
Hozirgi vaqtda atom elektr stansiyalari yaratilgan va ishlab kelmoqda, ularda asosan og'ir elementlar yadrolarini parchalanishi natijasida ajraladigan energiyadan foydalaniladi, og'ir elementlarga asosan uran 235 va 238 ning izotop aralashmalarini va plutonni kiritish mumkin. Issiqlik tashuvchilar sifatida suv, gazlar (geliy, azot, karbonat angdrid gazi), suyuq metallar (kaliy va natriy), organik suyuqliklar (uglevodorodlar, difenil, difenil efir, trifenil, izopropil) dan foydalaniladi.
Atom elektr stansiyasi quyidagi asosiy qurilmalarni o'z ichiga oladi: yadroviy reaktor, bug' generator-issiqlik almashinuvi qurilmasi, bug' turbinasi, kondensator, nasoslar va radiatsion himoya. Bundan tashqari reaktorni, elektrogeneratorni, sirkulyasion konturni va yordamchi jihozlarni boshqarish tizimi mavjud.
Atom elektr stansiyalari bir, ikki va uch konturli bo'lishi mumkin. Bir konturli atom elektr stansiyalarida ishchi jism reaktorning asosiy zonasidan turbinaga yo'naltiriladi. Bunday qurilmalarda ishchi jism juda radioaktiv hisoblanadi. Ikki va uch konturli qurilmalarda ishchi jismning radioaktivlik darajasi anchagina kamayadi.
Yadroviy yoqilg'i (uran, plutoniy) reaktorning issiqlik ajratuvchi element IAEL (ТВЭЛ) shaklidagi aktiv zonasiga joylashtiriladi. IAEL ning shakli turli xil bo'lishi mumkin, ammo barcha hollarda yoqilg'i metall g'ilofning ichiga joylashtiriladi. Reaktor ishlaganda IAEL qalinligida maksimal harorat ta'minlanadi, uning g'ilofi oraliq haroratda bo'ladi va qizdirilayotgan issiqlik tashuvchi past haroratga ega bo'ladi. Ushbu uchta harorat qo'llanilayotgan yoqilg'ining xususiyatlari, IAEL g'ilofining materiali va issiqlik tashuvchilarning xususiyati bo'yicha chegaralanadi. Yoqilg'i toza metall shaklida ishlatiladi. Yoqilg'iga bog'liq holda IAEL da maksimal harorat 600 dan 2500⁰С gacha yetadi.
IAEL ning g'ilofi alyuminiy, sirkoniy, magniyli qotishmalar, zanglamaydigan po'latdan tayyorlanadi, materialning turiga bog'liq holda g'ilofdagi maksimal harorat 300 dan 600⁰С gacha yetadi.
Issiqlik tashuvchilar sifatida bosim ostidagi suyuq holatdagi suv, organik birikmalar, suyultirilgan ishqorli metallar (asosan natriy), gazlar (СО2, Не va hokazo) dan foydalaniladi. Suvdan foydalanilganda uning maksimal harorati, ya'ni to'yinish harorati suvning bosimidan aniqlanadi. Organik issiqlik tashuvchilarning harorati ularning issiqlikka chidamliligi bilan chegeralanadi. Suyultirilgan metallar va gazlar uchun harorat chegaralanmagan.
Yadroviy yoqilg'ida yadro energiyasining konsentrasiyasi organik yoqilg'idagi kimyoviy energiyaning konsentrasiyasiga nisbati bo'yicha juda katta, reaktorning bir marta to'ldirilgani (zapravka) ko'p oylar davomida yonadi. Issiqlik elektr stansiyasining oddiy bug' generatorida yoqilg'i yoqiladi, hosil bo'lgan yonish mahsulotlari izobarik holda ishchi jismga issiqligini uzatib soviydi va sovigan yonish mahsulotlari atmosferaga chiqarib yuboriladi. Yadroviy reaktor ishlaganda undan yonish mahsulotlari chiqmaydi, o'rnatilgan rejimda reaktordagi harorat o'zgarmaydi va yadroviy reaktor amalda o'zgarmas haroratli issiqlik manbai hisoblanadi. Nazariy jihatdan bunday manba Karno tsiklini amalga oshirish uchun ideal hisoblanadi.
Atom reaktori barcha tirik organizm uchun radioaktiv xavfli hisoblanadi. Neytronli nurlanishda ishtirok etayotgan barcha moddalar radioaktiv hisoblanadi va ular AES xonasidan biologik himoya bilan izolyasiyalangan bo'lishi kerak, chunki AES xonasida stansiya xizmat ko'rsatuvchisi bo'lishi mumkin. Reaktor orqali o'tayotgan va uning aktiv zonasini sovitib turuvchi issiqlik tashuvchi ham radioaktiv havfli hisoblanadi. Agar bunday issiqlik tashuvchi sifatida suvdan foydalanilsa, u holda kimyoviy toza suvning o'zi radioaktiv hisoblanmaydi, ammo barcha aralashmalar (tuzlar, korroziya mahsulotlari va hokazo) radioaktiv hisoblanadi. Reaktorda olinayotgan yaxshi separasiyalangan suv bug'i eng kam radioaktiv qobiliyatga egadir, shuningdek u suvga nisbatan juda kam aralashmalarga ega.
Texnik-iqtisodiy tomondan AES lar uchun elektr energiyasini ishlab chiqarish tan narxida yoqilg'i sarfining kamligi xarakterlidir. AES da u 20-40% ni tashkil qiladi, organik yoqilg'ilardan foydalanuvchi issiqlik elektr stansiyalarida bu ko'rsatkich 50-60% ni tashkil qiladi.
AES da yadroviy yoqilg'idan foydalanishning barcha xususiyatlari yadroviy energetik qurilmalarni yaratishga asos bo'ldi. AES da past bosimli bug' tsiklidan, to'yingan bug' tsiklidan, ikki bosimli sikldan foydalaniladi. AES larni kritik tahlili va termodinamik sikllarini tanlash texnik-iqtisodiy hisoblar asosida amalga oshiriladi. 7.16-rasmda AESning umumiy ko’rinishi keltirilgan.