Работа АЭС. Количество контуров.
Сколько же на АЭС контуров и от чего зависит их количество?
Для начала возьмем обычную тепловую электростанцию:
Вода (синяя линия) подается в котел и превращается там в пар (красная линия). Пар приходит на турбину, вращает её и попадает в конденсатор. В конденсаторе пар превращается в воду (голубая линия), которая затем, после подготовки (подогреватели высокого/низкого давления и деаэратор) снова подается в котёл. Вот этот путь воды от котла до турбины и обратно - и есть один замкнутый контур.
На атомных станциях так делать не очень удобно. Во первых наличие единственного контура не очень благотворно влияет на физику реактора. Вода, превращающаяся из жидкости в пар прямо внутри активной зоны, довольно серьезно влияет на размножение нейтронов. Поэтому одноконтурные кипящие реакторы всегда в управлении сложнее тех, где теплоноситель не меняет своей плотности при прохождении через активную зону.
Также теплоноситель в реакторе может (и будет!) загрязняться. Нейтроны, огромное их количество, будут активировать как саму воду, так и содержащиеся в ней примеси. Также в стенках твэлах, содержащих ядерное топливо, всегда есть микроскопические трещины и поры, через которых иногда очень малая часть продуктов деления проникает в теплоноситель.
Вот вам для наглядности простенькая схема работы РБМК:
Однако одноконтурная схема подкупает своей простотой при строительстве и эксплуатации. Не нужны дорогостоящие парогенераторы, не нужно делать реактор для работы под огромным давлением (для сравнения, давление в одноконтурном РБМК составляет 70-80 атмосфер, а в двухконтурном ВВЭР - 160 атмосфер). Мы просто генерируем пар, отделяем его от воды и направляем на турбину.
Конкретно на РБМК вышеописанные проблемы (сложность управления и загрязнение теплоносителя) решены. Паровой коэффициент реактивности (насколько сильно реактор отреагирует при превращении воды в пар) поддерживается небольшим, а вода постоянно очищается от ненужных примесей, что делает её довольно чистой. Сам, бывало, неаккуратно поливался водой первого контура при ремонтах - жив, цел, чист (проверялся на приборах).
С двухконтурными АЭС всё проще и сложнее одновременно. На примере ВВЭР - вода первого контура нагревается в реакторе, но не закипает. Нагретая, она поступает в парогенератор, где отдает свою энергию воде второго контура, а вот та уже кипит. Дальше по накатанной, пар второго контура уходит на турбину, откуда потом возвращается в парогенератор в виде конденсата.
Схема двухконтурной АЭС:
Вода первого контура, отдав лишнее тепло, уходит снова в реактор. Первый и второй контур не соприкасаются и не контактируют никак. В итоге вся возможная радиоактивность остается в первом контуре и из него не выходит, а второй контур абсолютно чист.
В принципе, двух контуров обычно за глаза. Однако в некоторых случаях их надо больше. Пример - действующие реакторы БН-600 и БН-800. В них три контура. Вот, на шакальной картинке, тепловая схема БН-600:
Для начала в самом реакторе, по замкнутому кругу циркулирует натрий первого контура (серый цвет). В специальных теплообменниках он отдает тепло натрию второго контура (желтый). Тот поступает в парогенераторы и греет воду (граница желтого и синего), которая, как водится, превращается в пар и уходит на турбину.
Зачем три контура? Для безопасности. Натрий, зараза, так химически активен, что будет гореть/взрываться при контакте с водой и воздухом. Если даже вода третьего контура попадет в натрий второго, то пораженный участок контура будет отсечен задвижками, а уж на первый контур, который отводит тепло от ядерного топлива, это вообще никак не повлияет.
Резюмируя, скажу так. Один контур - хорошо. Два - вообще отлично. Три - ну вроде бы еще нормально, а четыре и больше - это уже сумасшествие.
P.S. Баянометр ругается на гифку с двухконтурной АЭС, зараза.