Nuklearne elektrarne. Jedrske elektrarne Ukrajine. Jedrske elektrarne v Rusiji

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Sodobne energetske potrebe človeštva rastejo z velikansko hitrostjo. Njegova poraba za razsvetljavo mest, za industrijske in druge potrebe nacionalnega gospodarstva narašča. V skladu s tem se v ozračje oddaja vedno več saj iz sežiganja premoga in kurilnega olja, povečuje se učinek tople grede. Poleg tega se zadnja leta vse več govori o uvedbi električnih vozil, ki bodo prispevala tudi k povečanju porabe električne energije.

Žal okolju prijazne HE ne zmorejo pokriti tako velikanskih potreb, nadaljnje povečanje števila termoelektrarn in termoelektrarn pa preprosto ni priporočljivo. Kaj storiti v tem primeru? In ni veliko na izbiro: jedrske elektrarne so, če pravilno delujejo, odličen izhod iz energetske slepe ulice.

Kljub temu, kar se je zgodilo v Černobilu, celoOb upoštevanju nedavnih neuspehov Japoncev znanstveniki po vsem svetu priznavajo, da je miroljubni atom edina rešitev za bližajočo se energetsko krizo danes. Široko oglaševani alternativni viri energije ne zagotavljajo niti stotinke količine električne energije, ki jo svet potrebuje vsak dan.

Poleg tega tudi eksplozija jedrske elektrarne v Černobilu ni povzročila niti stotinke škode okolju, kar je zabeleženo tudi pri eni katastrofi na naftni ploščadi. Incident BP je jasna potrditev tega.

Načelo delovanja jedrskega reaktorja

Vir toplote so gorivni elementi - TVEL. Pravzaprav so to cevi iz cirkonijeve zlitine, ki je tudi v območju aktivne cepitve atomov rahlo podvržena degeneraciji. V notranjost so nameščene tablete uranovega dioksida ali zrnca zlitine urana in molibdena. V notranjosti reaktorja so te cevi sestavljene v sklope, od katerih vsaka vsebuje 18 gorivnih elementov.

Skupaj je lahko skoraj dva tisoč sklopov, nameščeni pa so v kanale znotraj grafitnega zida. Sproščena toplota se zbira s hladilno tekočino, v sodobnih jedrskih elektrarnah pa obstajata dva cirkulacijska kroga. V drugem od njih voda na noben način ne sodeluje z jedrom reaktorja, kar bistveno poveča varnost strukture kot celote. Sam reaktor se nahaja v jašku, posebna kapsula pa je ustvarjena za grafitne zidove iz iste cirkonijeve zlitine (debeline 30 mm).

Celotna konstrukcija sloni na izjemno masivni podlagi iz visoko trdnega betona, pod katero se nahaja bazen. Služi za hlajenje jedragorivo v primeru nesreče.

Načelo delovanja je preprosto: gorivni elementi se segrejejo, toplota iz njih se prenese na primarno hladilno sredstvo (tekoči natrij, devterij), nato pa se energija prenese v sekundarni krog, znotraj katerega kroži voda. ogromen pritisk. Takoj zavre, para pa zavrti turbine generatorjev. Po tem para vstopi v kondenzacijske naprave, spet preide v tekoče stanje, nato pa se ponovno pošlje v sekundarni krog.

Zgodovina ustvarjanja

V drugi polovici štiridesetih let prejšnjega stoletja so si v ZSSR prizadevali ustvariti projekte, ki vključujejo miroljubno uporabo atomske energije. Slavni akademik Kurčatov je na redni seji Centralnega komiteja CPSU predstavil predlog za uporabo atomske energije za proizvodnjo električne energije, ki jo je država, ki si je opomogla po strašni vojni, zelo potrebovala.

Leta 1950 se je začela gradnja jedrske elektrarne (mimogrede prve na svetu), ki je bila postavljena v vasi Obninskoye v regiji Kaluga. Štiri leta pozneje je bila ta postaja, ki je imela zmogljivost 5 MW, uspešno zagnana. Edinstvenost dogodka je tudi v tem, da je naša država postala prva država na svetu, ki ji je uspelo atom učinkovito uporabiti izključno v miroljubne namene.

Nadaljuj z delom

Že leta 1958 so se začela dela pri načrtovanju sibirske jedrske elektrarne. Projektna zmogljivost se je takoj povečala za 20-krat in je znašala 100 MW. A edinstvenost situacije niti ni v tem. Ob predaji postaje je bila njena donos 600 MW. Znanstveniki v samo parleta uspelo tako zelo izboljšati projekt, pred kratkim pa se je takšna izvedba zdela popolnoma nemogoča.

Vendar jedrske elektrarne v prostranstvih Unije takrat niso rasle nič slabše od gob. Torej, nekaj let po sibirski jedrski elektrarni je bila zagnana jedrska elektrarna Beloyarsk. Kmalu je bila v Voronežu zgrajena postaja. Leta 1976 je začela obratovati jedrska elektrarna Kursk, katere reaktorji so bili leta 2004 resno posodobljeni.

Na splošno so bile jedrske elektrarne v povojnem obdobju načrtovane zgrajene. Samo černobilska katastrofa bi lahko upočasnila ta proces.

Kako je bilo v tujini

Ne smemo domnevati, da se je tovrstno dogajanje izvajalo izključno pri nas. Britanci so se dobro zavedali, kako pomembne bi lahko bile jedrske elektrarne, in so zato aktivno delali v tej smeri. Tako so že leta 1952 začeli lasten projekt razvoja in gradnje jedrskih elektrarn. Štiri leta pozneje je mesto Calder Hall postalo prvo angleško jedrsko mesto z lastno elektrarno s 46 MW. Leta 1955 je bila v ameriškem mestu Shippingport slovesno zagnana jedrska elektrarna. Njegova moč je bila enaka 60 MW. Od takrat so jedrske elektrarne začele svoj zmagoslavni pohod po svetu.

Groznje mirnemu atomu

Prvo evforijo zaradi ukrotitve atoma sta kmalu zamenjala tesnoba in strah. Seveda je bila jedrska elektrarna v Černobilu najresnejša katastrofa, vendar je bila elektrarna Mayak, nesreče z jedrskimi reaktorji v jedrskih podmornicah, pa tudi drugi incidenti, za katere za mnoge verjetno ne bomo nikoli izvedeli. Posledice teh nesrečprisilila ljudi k razmišljanju o dvigu ravni kulture pri uporabi atomske energije. Poleg tega je človeštvo znova spoznalo, da se ne more upreti elementarnim silam narave.

Številni svetniki svetovne znanosti že dolgo razpravljajo o tem, kako narediti jedrske elektrarne varnejše. V Moskvi je bila leta 1989 sklicana svetovna skupščina, na podlagi rezultatov srečanja pa so bili sprejeti sklepi o potrebi po radikalnem zaostrovanju nadzora nad jedrsko energijo.

Danes globalne skupnosti pozorno spremljajo, kako se vsi ti sporazumi spoštujejo. Vendar pa nobeno opazovanje in nadzor ne more rešiti naravnih nesreč ali banalne neumnosti. To je znova potrdila nesreča v Fukušimi-1, zaradi katere se je v Tihi ocean izlilo na stotine milijonov ton radioaktivne vode. Na splošno Japonska, v kateri je jedrska elektrarna edino sredstvo za zagotavljanje ogromnih potreb industrije in prebivalstva z elektriko, ni opustila programa izgradnje jedrske elektrarne.

Razvrstitev

Vse jedrske elektrarne lahko razvrstimo glede na vrsto proizvedene energije, pa tudi glede na model njihovega reaktorja. Upoštevajo se tudi stopnja varnosti, vrsta konstrukcije in drugi pomembni parametri.

Tako so razvrščeni glede na vrsto proizvedene energije:

• Nuklearne elektrarne. Edina energija, ki jo proizvajajo, je elektrika.
• Nuklearne termoelektrarne. Poleg električne energije ti objekti proizvajajo tudi toploto, zaradi česar so še posebej dragoceni za uporabo v severnih mestih. Tam obratovanje jedrske elektrarneomogoča močno zmanjšanje odvisnosti regije od oskrbe z gorivom iz drugih regij.

Porabljeno gorivo in druge značilnosti

Najpogostejši so jedrski reaktorji, ki kot gorivo uporabljajo obogateni uran. Hladilna tekočina je lahka voda. Takšni reaktorji se imenujejo lahki vodni reaktorji in obstajata dve vrsti. V prvem primeru se para, ki se uporablja za vrtenje turbin, tvori v jedru reaktorja.

Za tvorbo pare v drugem primeru se uporablja sistem hladilnega telesa, zaradi katerega voda ne vstopa v jedro. Mimogrede, razvoj tega sistema se je začel že v 50. letih prejšnjega stoletja, osnova zanj pa je služil ameriški vojaški razvoj. Približno v istem času je ZSSR razvila reaktor prve vrste, vendar z moderacijskim sistemom, v vlogi katerega so bile uporabljene grafitne palice.

Tako se je pojavil plinsko hlajen reaktor, ki ga uporabljajo številne jedrske elektrarne v Rusiji. Hitro pospeševanje gradnje postaj tega modela je bilo posledica dejstva, da so reaktorji kot stranski produkt proizvajali plutonij za orožje. Poleg tega je tudi navaden naravni uran, katerega nahajališča pri nas zelo velika, primeren kot gorivo za to sorto.

Druga vrsta reaktorja, ki je precej razširjena po vsem svetu, je model težke vode, ki ga poganja naravni uran. Sprva so takšne modele ustvarile skoraj vse države, ki so imele dostop do jedrskih reaktorjev, vendardanes je med njihovimi izkoriščevalci le Kanada, v nedri katere so najbogatejša nahajališča naravnega urana.

Kako so bili reaktorji izboljšani?

Najprej je bilo običajno jeklo uporabljeno za izdelavo oblog gorivnih palic in cirkulacijskih kanalov. Takrat še ni bilo znano za cirkonijeve zlitine, ki so veliko bolj primerne za tovrstne namene. Reaktor smo ohladili z vodo, ki smo jo dovajali pod tlakom 10 atmosfer.

Para, ki se je hkrati sprostila, je imela temperaturo 280 stopinj. Vsi kanali, v katerih so bile gorivne palice, so bile odstranljive, saj jih je bilo treba razmeroma pogosto zamenjati. Dejstvo je, da so v območju delovanja jedrskega goriva materiali precej hitro podvrženi deformaciji in uničenju. Dejansko so strukturni elementi v jedru zasnovani za 30 let, vendar je v takih primerih optimizem nesprejemljiv.

gorivne palice

V tem primeru so se znanstveniki odločili uporabiti različico z enostranskim cevnim hlajenjem. Ta zasnova drastično zmanjša možnosti, da produkti cepitve pridejo v krogotok za izmenjavo toplote, tudi v primeru poškodbe gorivnega elementa. Enako jedrsko gorivo je zlitina urana in molibdena. Ta rešitev je omogočila ustvarjanje razmeroma poceni in zanesljive opreme, ki lahko stabilno deluje tudi pri znatno povišanih temperaturah.

Černobil

Čudno se zdi, toda zloglasni Černobil, katerega jedrska elektrarna je postala simbol katastrof, ki jih je povzročil človek prejšnjega stoletja, je bil pravi triumf znanosti. Takrat so bile pri gradnji in oblikovanju uporabljene najnaprednejše tehnologije. Samo moč reaktorja je dosegla 3200 MW. Novo je bilo tudi gorivo: v jedrski elektrarni v Černobilu so prvič uporabili obogateni naravni uranov dioksid. Ena tona takšnega goriva vsebuje le 20 kilogramov urana-235. Skupno so v reaktor naložili 180 ton uranovega dioksida. Še vedno ni natančno znano, kdo in s kakšnim namenom se je odločil za izvedbo poskusa na postaji, ki je v nasprotju z vsemi možnimi varnostnimi pravili.

Nuklearne elektrarne v Rusiji

Če ne bi bilo černobilske katastrofe, bi se pri nas (najverjetneje) program za najširšo in najbolj razširjeno gradnjo jedrskih elektrarn še nadaljeval. V vsakem primeru je bil to pristop, načrtovan v ZSSR.

Na splošno so se takoj po Černobilu številni programi začeli množično omejevati, kar je takoj povzročilo zvišanje cen za številne "okolju prijazne" razrede toplotnih nosilcev. Na mnogih območjih so se bili prisiljeni vrniti k gradnji termoelektrarn, ki (vključno) delujejo celo na premog in še naprej pošastno onesnažujejo ozračje velikih mest.

Sredi 2000-ih je vlada kljub temu spoznala potrebo po razvoju jedrskega programa, saj brez njega bi bilo veliko regij naše države preprosto nemogoče zagotoviti potrebno količino energije.

Koliko jedrskih elektrarn imamo danes v naši državi? Samo deset. Ja, to so vse ruske jedrske elektrarne. Toda tudi to število ustvari več kot 16 % porabljene energijenaši državljani. Zmogljivost vseh 33 elektrarn, ki delujejo v sklopu teh jedrskih elektrarn, je 25,2 GW. Skoraj 37 % potreb po električni energiji naših severnih regij pokrivajo jedrske elektrarne.

Ena najbolj znanih je jedrska elektrarna Leningrad, zgrajena leta 1973. Trenutno poteka intenzivna gradnja druge stopnje, ki bo omogočila vsaj dvakratno povečanje izhodne zmogljivosti (4 tisoč MW).

ukrajinske jedrske elektrarne

Sovjetska zveza je naredila veliko, tudi za razvoj energetike v sindikalnih republikah. Tako je Litva nekoč prejela ne le odlično infrastrukturo in veliko industrijskih podjetij, temveč tudi NEK Ignalina, ki je bila do leta 2005 pravi "pockmarked Chicken", ki je skoraj celotni b altski regiji zagotavljala poceni (in svojo!) Energija.

Toda glavno darilo je bilo narejeno Ukrajini, ki je prejela štiri elektrarne naenkrat. NPP Zaporožje je na splošno najmočnejša v Evropi, saj hkrati zagotavlja 6 GW energije. Na splošno ji ukrajinske jedrske elektrarne dajejo možnost, da si samostojno zagotovi električno energijo, s čimer se Litva ne more več pohvaliti.

Zdaj delujejo vse iste štiri postaje: Zaporožje, Rivne, Južnoukrajinska in Hmelnitski. V nasprotju s splošnim prepričanjem je tretji blok černobilske jedrske elektrarne deloval do leta 2000 in redno oskrboval regijo z električno energijo. Trenutno 46 % vse ukrajinske električne energije proizvedejo ukrajinske jedrske elektrarne.

Čudne politične ambicije oblasti v državi so privedle do tega, da je leta 2011sprejeta je bila odločitev o zamenjavi ruskih gorivnih elementov z ameriškimi. Eksperiment je popolnoma propadel in ukrajinski industriji je bilo povzročeno skoraj 200 milijonov dolarjev škode.

Možnosti

Danes se po vsem svetu znova spominjajo prednosti miroljubnega atoma. Celotno mesto se lahko oskrbi z energijo iz majhne in primitivne jedrske elektrarne, ki na leto porabi približno 2 toni goriva. Koliko plina ali premoga bo treba pokuriti v istem obdobju? Tako so obeti za tehnologijo ogromni: tradicionalne vrste energije nenehno rastejo v ceni, njihovo število pa se zmanjšuje.