Kjernekraftverk: enhet og miljøpåvirkning

NPP: fra fortid til nåtid

Et atomkraftverk er et foretak som er en kombinasjon av utstyr og anlegg for generering av elektrisk energi. Specificiteten av denne installasjonen ligger i metoden for å oppnå varme. Temperaturen som kreves for å generere elektrisitet oppstår ved forfall av atomer.

Brenselens rolle for kjernekraftverk utføres oftest av uran med et massenummer på 235 (235U). Nettopp fordi dette radioaktive elementet er i stand til å støtte en kjernekjedereaksjon, brukes den i atomkraftverk og brukes også i atomvåpen.

Land med det største antall kjernekraftverk

De største atomkraftverkene i verden

I dag er det 192 atomkraftverk som opererer i 31 land i verden, og bruker 451 atomkraftreaktorer med en total kapasitet på 394 GW. De aller fleste kjernekraftverk ligger i Europa, Nord-Amerika, Fjernøsten-Asia og territoriet til den tidligere Sovjetunionen, mens det i Afrika er nesten ingen, og i Australia og Oseania er det ingen i det hele tatt. En annen 41 reaktorer produserte ikke elektrisitet fra 1,5 til 20 år, og 40 av dem er i Japan.

I løpet av de siste 10 årene har 47 kraftaggregater blitt bestilt i verden, nesten alle er lokalisert enten i Asia (26 i Kina) eller i Øst-Europa. To tredjedeler av reaktorene som for tiden er under konstruksjon er i Kina, India og Russland. Kina implementerer det mest ambisiøse programmet for bygging av nye NPPer, om et dusin flere land rundt om i verden bygger byggeplaner eller utvikler prosjekter for bygging.

I tillegg til USA, inneholder listen over de mest avanserte landene innen kjernekraft:

• Frankrike;
• Japan;
• Russland;
• Sør-Korea.

I 2007 begynte Russland å bygge verdens første flytende atomkraftverk, slik at det kunne løse problemet med energibehov i fjerntliggende kystområder i landet.^[12]. Konstruksjon møtte forsinkelser. Ifølge ulike estimater vil det første flytende atomkraftverket fungere i 2018-2019.

Flere land, inkludert USA, Japan, Sør-Korea, Russland, Argentina, utvikler minikjernekraftverk med en kapasitet på rundt 10-20 MW for varme og kraftforsyning av enkelte næringer, boligkomplekser og i fremtiden - individuelle hus. Det antas at små reaktorer (se for eksempel Hyperion NPP) kan opprettes ved hjelp av sikre teknologier som gjentatte ganger reduserer muligheten for lekkasje av kjernefysisk materiale^[13]. Byggingen av en liten CAREM25-reaktor pågår i Argentina. Den første opplevelsen av bruk av minikjernekraftverk ble oppnådd av Sovjetunionen (Bilibino NPP).

Prinsippet om drift av atomkraftverk

Operasjonsprinsippet for et atomkraftverk er basert på driften av en atomreaktor (noen ganger kalt atom) - et spesielt bulkt design der splittelsen av atomer finner sted med frigjøring av energi.

Det finnes forskjellige typer kjernereaktorer:

1. PHWR (også kjent som "trykksatt tunge vannreaktor") brukes primært i Canada og i byer i India. Den er basert på vann, hvis formel er D2O. Den utfører funksjonen til både kjølemiddel og neutron moderator. Effektiviteten nærmer seg 29%;
2. VVER (vannkjølt kraftreaktor). I dag opereres WWERs bare i CIS, spesielt VVER-100-modellen. Reaktoren har en effektivitet på 33%;
3. GCR, AGR (grafittvann). Væsken inneholdt i en slik reaktor virker som et kjølemiddel. I dette designet er neutron moderator grafitt, derav navnet. Effektiviteten er ca 40%.

I henhold til enhetens prinsipp er reaktorene også delt inn i:

• PWR (trykkvannreaktor) - er utformet slik at vann under et visst trykk senker reaksjonen og leverer varme;
• BWR (konstruert på en slik måte at damp og vann er i hoveddelen av enheten uten vannkrets);
• RBMK (kanalreaktor som har en særlig stor kapasitet);
• BN (systemet fungerer på grunn av rask utveksling av nøytroner).

Strukturen og strukturen til et atomkraftverk. Hvordan jobber et atomkraftverk?

NPP-enhet

Et typisk kjernekraftverk består av blokker, innenfor hvilke hver er plassert ulike tekniske enheter. Den mest betydningsfulle av disse enhetene er komplekset med en reaktorsal, som sikrer driften av hele NPP. Den består av følgende enheter:

• reaktor;
• bassenget (det er lagret i det kjernebrensel);
• drivstoff lasting maskiner;
• Kontrollrom (kontrollpanel i blokker, med hjelp av det operatørene kan observere prosessen med atomfission).

Denne bygningen er etterfulgt av en hall. Den er utstyrt med dampgeneratorer og er hovedturbinen. Umiddelbart bak dem er kondensatorene, så vel som transmisjonslinjer av elektrisitet som strekker seg utover grensen til territoriet.

Blant annet er det en enhet med bassenger for brukt brensel og spesielle enheter beregnet for kjøling (de kalles kjøletårn). I tillegg brukes sprøytebassenger og naturlige reservoarer til kjøling.

Prinsippet om drift av atomkraftverk

På alle NPP uten unntak er det 3 stadier av elektrisk energi konvertering:

• kjernefysisk med overgangen til varme;
• termisk, forvandling til mekanisk;
• mekanisk, omgjort til elektrisk.

Uran gir opp nøytroner, noe som resulterer i varmeutslipp i store mengder. Varmtvann fra reaktoren pumpes gjennom pumper gjennom en dampgenerator, hvor det gir litt varme og går tilbake til reaktoren igjen. Siden dette vannet er under høyt trykk, forblir det i flytende tilstand (i moderne VVER-reaktorer ca. 160 atmosfærer ved en temperatur på ~ 330 ° C^[7]). I dampgeneratoren overføres denne varmen til vannet i den andre kretsen, som er under mye lavere trykk (halvt trykk på primærkretsen og mindre), derfor kokes det. Den resulterende dampen kommer inn i dampturbinen, som roterer den elektriske generatoren, og deretter inn i kondensatoren, hvor dampen avkjøles, kondenserer den og går igjen inn i dampgeneratoren. Kondensatoren kjøles med vann fra en ekstern åpen kilde til vann (for eksempel en kjølevann).

Både første og andre kretser er stengt, noe som reduserer sannsynligheten for stråling lekkasje. Dimensjonene til de primære kretsstrukturene blir minimert, noe som også reduserer strålingsrisikoen. Dampturbinen og kondensatoren virker ikke sammen med vannet i primærkretsen, noe som letter reparasjon og reduserer mengden radioaktivt avfall ved demontering av stasjonen.

NPP beskyttende mekanismer

Alle atomkraftverk er nødvendigvis utstyrt med integrerte sikkerhetssystemer, for eksempel:

• lokalisering - begrense spredning av skadelige stoffer i tilfelle en ulykke som medfører utslipp av stråling;
• tilveiebringer - tjener en viss mengde energi til stabil drift av systemene;
• ledere - sørge for at alle beskyttelsessystemer fungerer normalt.

I tillegg kan reaktoren krasje i en nødsituasjon. I dette tilfellet vil automatisk beskyttelse avbryte kjedereaksjoner dersom temperaturen i reaktoren fortsetter å stige. Dette tiltaket vil etterfølgende kreve seriøst restaureringsarbeid for å bringe reaktoren tilbake i drift.

Etter at den farlige ulykken skjedde på Tsjernobyl NPP, som viste seg å være en ufullkommen reaktordesign, begynte de å legge større oppmerksomhet mot beskyttende tiltak, og også utført designarbeid for å sikre større pålitelighet av reaktorene.

XXI århundre katastrofe og dens konsekvenser

"Fukushima-1"

I mars 2011 ble nordøst for Japan rammet av et jordskjelv som forårsaket en tsunami, som til slutt skadet 4 av de 6 reaktorene fra atomkraftverket Fukushima-1.

Mindre enn to år etter tragedien, overskred den offisielle dødsulykken i krisen 1500, mens 20.000 fortsatt er uberegnede, og ytterligere 300.000 innbyggere ble tvunget til å forlate sine hjem.

Det var ofre som ikke klarte å forlate scenen på grunn av den store strålingsdosen. En umiddelbar evakuering ble organisert for dem, som varer 2 dager.

Ikke desto mindre er hvert år metoder for å forebygge ulykker ved atomkraftverk, samt nøytralisering av nødsituasjoner, bedre - vitenskapen går jevnt frem. Ikke desto mindre vil fremtiden tydeligvis bli blenderen til alternative måter å generere elektrisitet på. Det er spesielt logisk å forvente fremveksten av banebrytende solceller i gigantiske størrelser de neste 10 årene, noe som kan oppnås på vektløse forhold, samt andre teknologier, inkludert revolusjonerende energiteknologier.