Азбергенов Мәди, «Балқаш» жобасы энергетика тобының жетекші инженері
Қазақстанда атом энергетикасы туралы сөз соңғы уақытта жиі айтылып жүр. Технологиялар, болашақ атом электр станцияларының қауіпсіздігі, мамандар даярлау және электр энергиясын өндіру процесінің өзі қалай ұйымдастырылғаны талқылануда. Сонымен бірге, мамандар үшін қарапайым әрі базалық болып көрінетін көптеген процестер халықтың басым бөлігі үшін әлі де түсініксіз болып қала береді.
Осындай сұрақтардың бірі өте қарапайым естіледі: егер ядролық реактордың ішіндегі су 330 градусқа жуық температураға дейін қызса, ол неге қайнамайды?
Жауабы қысыммен байланысты. Біз судың 100 Цельсий градусында қайнауына үйренгенбіз, бірақ бұл тек атмосфералық қысымда ғана дұрыс. Қысым жоғарылаған сайын судың қайнау температурасы да артады. Дәл осы қағида қарапайым скороваркада (қысымды қазанда) қолданылады: оның ішіндегі қысым атмосфералық қысымнан жоғары, сондықтан су толықтай буға айналмай, 100 градустан жоғары температураға дейін қыза алады.
ВВЭР типті реакторларда бұл қағиданың принципиалды маңызы бар. Мысалы, ВВЭР-1200 реакторлық қондырғысында бірінші контурдағы қысым шамамен 16,2 МПа құрайды, ал жылу тасымалдағыштың температурасы 328,8 Цельсий градусына дейін жетуі мүмкін. Мұндай параметрлерде су сұйық күйде қалады, өйткені берілген қысымдағы судың қайнау температурасы оның жұмыс температурасынан жоғары.
Мұнда бұл сумен не болатынын түсініп алу маңызды. Бірінші контурдағы су жылу тасымалдағыш рөлін атқарады: реактордың белсенді аймағы арқылы өтіп, ол ядролық отыннан жылуды алып кетеді. Қызған су бу генераторына түседі, содан кейін жылуды берген соң қайтадан реакторға оралады. Айналым сорғылардың көмегімен жабық контур бойымен жүзеге асырылады.
Ал егер реактордағы су қайнамаса, онда турбинаны айналдырып, соңында электр энергиясын өндіруге мүмкіндік беретін бу қайдан алынады?
Бу екінші контурда түзіледі. Бу генераторында бірінші контурдың ыстық суы арнайы түтіктердің ішімен өтіп, олардың металл қабырғалары арқылы екінші контурдағы суға жылу береді. Бұл ретте екі ағын бір-бірімен араласпайды. Екінші контурдағы қысым төменірек, сондықтан су төменгі температурада қайнап, буға айналады. Бұл бу турбинаға бағытталып, оны айналысқа келтіреді, ал турбина электр генераторын іске қосады.
Осылайша, реактор мен электр энергиясы арасында түрленулердің тұтас тізбегі бар: ядролық отын жылу бөледі, бірінші контурдағы су оны белсенді аймақтан алып кетеді, бу генераторында бұл жылу екінші контурдың суына беріледі, түзілген бу турбинаны айналдырады, ал генератор электр энергиясын өндіреді.
Бірінші контурда жоғары қысымды ұстап тұруға қысым компенсаторы көмектеседі. Ол жылу тасымалдағыштың температурасы мен көлемі өзгерген кезде қысымды реттеп отырады. Бұл үшін электр жылытқыштары мен су бүрку жүйесі қолданылады.
Демек, ядролық реактордың судың жай ғана «атом энергиясынан қайнайтын» орны ретіндегі әдеттегі идеясы толығымен дұрыс емес екені белгілі болды. Реакторда, керісінше, ядролық отыннан жылуды тиімді алып кету үшін бірінші контурдағы су сұйық күйде қалуы тиіс. Ал судың буға айналуы басқа контурда, яғни жылуды турбинаға беру кезеңінде жүреді.
Айтуға қарапайым болып көрінетін мұндай сұрақтар атом станциясының жұмысы қалай ұйымдастырылғанын түсінуге көмектеседі. «Реактор», «жылу тасымалдағыш», «бу генераторы» және «турбина» сөздерінің артында әрбір элемент өз міндетін атқаратын жүйелі құрылым тұр. Ал процестің негізі — күнделікті өмірге мүлдем ұқсамайтын температуралар мен қысымдарда жұмыс істейтін қарапайым физика заңдары.
