Атомни електроцентрали. Атомни електроцентрали на Украйна. Атомни електроцентрали в Русия

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Съвременните енергийни нужди на човечеството нарастват с гигантски темпове. Нараства потреблението му за осветление на градове, за промишлени и други нужди на националната икономика. Съответно все повече и повече сажди от изгарянето на въглища и мазут се отделят в атмосферата и парниковият ефект се увеличава. Освен това през последните години все повече се говори за въвеждането на електрически превозни средства, което също ще допринесе за увеличаването на потреблението на електроенергия.

За съжаление, екологосъобразните ВЕЦ не са в състояние да покрият такива гигантски нужди и по-нататъшно увеличаване на броя на топлоелектрическите централи и топлоцентралите просто не е препоръчително. Какво да направите в този случай? И няма много за избор: атомните електроцентрали, ако се експлоатират правилно, са отличен изход от енергийната безизходица.

Въпреки това, което се случи в Чернобил, дориИмайки предвид неотдавнашните неуспехи на японците, учените от цял свят признават, че мирният атом е единственото решение на наближаващата енергийна криза днес. Широко рекламираните алтернативни източници на енергия не осигуряват дори една стотна от количеството електроенергия, от което светът се нуждае всеки ден.

Освен това, дори експлозията на атомната електроцентрала в Чернобил не причини дори една стотна от щетите на околната среда, което се отбелязва дори при една катастрофа на петролна платформа. Инцидентът с BP е ясно потвърждение за това.

Принципът на действие на ядрения реактор

Източникът на топлина са горивните елементи - TVEL. Всъщност това са тръби, изработени от циркониева сплав, която е леко подложена на дегенерация дори в зоната на активно делене на атоми. Вътре се поставят таблетки уранов диоксид или зърна от сплав от уран и молибден. Вътре в реактора тези тръби са сглобени в възли, всяка от които съдържа 18 горивни елемента.

Общо може да има почти две хиляди сглобки и те се поставят в канали вътре в графитната зидария. Освободената топлина се събира с помощта на охлаждаща течност, а в съвременните атомни електроцентрали има два циркулационни кръга. Във втория от тях водата не взаимодейства по никакъв начин с активната зона на реактора, което значително повишава безопасността на конструкцията като цяло. Самият реактор е разположен в шахта и е създадена специална капсула за графитна зидария от същата циркониева сплав (дебелина 30 мм).

Цялата конструкция се опира на изключително масивна основа от високоякостен бетон, под която е разположен басейнът. Той служи за охлаждане на ядренатагориво в случай на авария.

Принципът на действие е прост: горивните елементи се нагряват, топлината от тях се прехвърля към първичната охлаждаща течност (течен натрий, деутерий), след което енергията се прехвърля към вторичната верига, вътре в която водата циркулира под огромен натиск. Веднага кипва, а парата върти турбините на генераторите. След това парата навлиза в кондензационните устройства, отново преминава в течно състояние, след което отново се изпраща към вторичната верига.

История на създаването

През втората половина на 40-те години на миналия век в СССР се полагат всички усилия за създаване на проекти, включващи мирно използване на атомната енергия. Известният академик Курчатов, изказвайки се на редовно заседание на ЦК на КПСС, направи предложение за използване на атомната енергия за производство на електричество, от което страната, възстановявайки се от ужасна война, имаше остра нужда.

През 1950 г. започва изграждането на атомна електроцентрала (първата в света, между другото), която е положена в село Обнинское, в Калужска област. Четири години по-късно тази станция с мощност 5 MW беше успешно пусната в експлоатация. Уникалността на събитието се крие и във факта, че страната ни стана първата държава в света, която успя ефективно да използва атома изключително за мирни цели.

Продължете работата

Още през 1958 г. започва работата по проектирането на Сибирската АЕЦ. Проектната мощност се увеличи веднага с 20 пъти, възлизайки на 100 MW. Но уникалността на ситуацията дори не е в това. При предаването на станцията възвръщаемостта й беше 600 MW. Учени само в двойкагодини успяха да подобрят проекта толкова много, а съвсем наскоро подобно изпълнение изглеждаше напълно невъзможно.

Въпреки това, атомните електроцентрали в просторите на Съюза тогава растяха не по-зле от гъбите. И така, няколко години след Сибирската атомна електроцентрала беше пусната АЕЦ Белоярск. Скоро е построена гара във Воронеж. През 1976 г. е пусната в експлоатация АЕЦ Курск, реакторите на която са сериозно модернизирани през 2004 г.

Като цяло атомните електроцентрали са построени по планов начин през целия следвоенен период. Само катастрофата в Чернобил може да забави този процес.

Как бяха нещата в чужбина

Не трябва да се предполага, че подобни разработки се извършват изключително у нас. Британците добре осъзнаваха колко важни могат да бъдат атомните електроцентрали и затова активно работеха в тази посока. И така, още през 1952 г. те стартираха собствен проект за разработване и изграждане на атомни електроцентрали. Четири години по-късно град Колдър Хол става първият английски ядрен град със собствена 46 MW електроцентрала. През 1955 г. тържествено е пусната в експлоатация атомна електроцентрала в американския град Шипингпорт. Мощността му беше равна на 60 MW. Оттогава атомните електроцентрали започнаха своя триумфален марш по света.

Заплахи за мирния атом

Първата еуфория от опитомяването на атома скоро беше заменена от безпокойство и страх. Разбира се, атомната електроцентрала в Чернобил беше най-сериозната катастрофа, но имаше АЕЦ "Маяк", аварии с ядрени реактори в атомни подводници, както и други инциденти, за много от които вероятно никога няма да разберем. Последиците от тези авариипринуди хората да мислят за повишаване нивото на културата при използването на атомната енергия. Освен това човечеството отново осъзна, че не е в състояние да устои на стихийните сили на природата.

Много светила на световната наука от дълго време обсъждат как да направят атомните електроцентрали по-безопасни. В Москва през 1989 г. беше свикана световна асамблея, въз основа на резултатите от срещата бяха направени заключения за необходимостта от радикално затягане на контрола върху ядрената енергия.

Днес глобалните общности следят отблизо как се спазват всички тези споразумения. Никакво наблюдение и контрол обаче не могат да спасят от природни бедствия или банална глупост. Това за пореден път се потвърди от аварията във Фукушима-1, в резултат на която стотици милиони тонове радиоактивна вода се изляха в Тихия океан. Като цяло Япония, в която атомната електроцентрала е единственото средство за осигуряване на гигантските нужди на индустрията и населението с електроенергия, не е изоставила програмата за изграждане на атомна електроцентрала.

Класификация

Всички атомни електроцентрали могат да бъдат класифицирани според вида на произведената енергия, както и според модела на техния реактор. Степента на безопасност, вида на конструкцията, както и други важни параметри също се вземат предвид.

Ето как се класифицират според вида на произведената енергия:

• Атомни електроцентрали. Единствената енергия, която генерират, е електричеството.
• Ядрени топлоелектрически централи. Освен електричество, тези съоръжения генерират и топлина, което ги прави особено ценни за внедряване в северните градове. Там, работата на атомна електроцентралапозволява рязко да се намали зависимостта на региона от доставките на гориво от други региони.

Използвано гориво и други характеристики

Най-често срещаните са ядрените реактори, които използват обогатен уран като гориво. Охлаждащата течност е лека вода. Такива реактори се наричат леководни реактори и има два вида от тях. В първия случай парата, която се използва за въртене на турбините, се образува в активната зона на реактора.

За образуването на пара във втория случай се използва радиаторна система, поради която водата не влиза в сърцевината. Между другото, развитието на тази система започва още през 50-те години на миналия век, а американските военни разработки послужиха за основа за нея. Приблизително по същото време СССР разработва реактор от първия тип, но със система за задържане, в ролята на която са използвани графитни пръти.

Така се появи реакторът с газово охлаждане, който се използва от много атомни електроцентрали в Русия. Бързото ускоряване на изграждането на станции от този модел се дължи на факта, че реакторите произвеждат оръжеен плутоний като страничен продукт. Освен това дори обикновеният природен уран, чиито залежи у нас са много големи, е подходящ за гориво за този сорт.

Друг тип реактор, който е доста разпространен по целия свят, е моделът с тежка вода, захранван от естествен уран. Първоначално такива модели бяха създадени от почти всички страни, които имаха достъп до ядрени реактори, ноднес сред експлоататорите им е само Канада, в чиито недра има най-богатите находища на природен уран.

Как са подобрени реакторите?

Първо, обикновената стомана беше използвана за производството на облицовки на горивни пръти и циркулационни канали. По това време все още не се знае за циркониеви сплави, които са много по-подходящи за такива цели. Реакторът се охлажда с вода, подадена под налягане от 10 атмосфери.

Изпуснатата пара имала температура от 280 градуса. Всички канали, в които бяха разположени горивните пръти, бяха направени подвижни, тъй като трябваше да се сменят сравнително често. Факт е, че в зоната на действие на ядреното гориво материалите доста бързо се подлагат на деформация и разрушаване. Всъщност структурните елементи в ядрото са проектирани за 30 години, но в такива случаи оптимизмът е неприемлив.

Горивни пръти

В този случай учените решават да използват вариант с едностранно тръбно охлаждане. Този дизайн драстично намалява шансовете продуктите на делене да попаднат в топлообменната верига дори в случай на повреда на горивния елемент. Същото ядрено гориво е сплав от уран и молибден. Това решение направи възможно създаването на сравнително евтино и надеждно оборудване, което може да работи стабилно дори при значително повишени температури.

Чернобил

Колкото и странно да изглежда, но прословутият Чернобил, чиято атомна електроцентрала се превърна в символ на причинени от човека бедствия от миналия век, беше истински триумф на науката. По това време при нейното изграждане и проектиране са използвани най-модерните технологии. Само мощността на реактора достига 3200 MW. Горивото също беше ново: обогатен естествен уранов диоксид беше използван за първи път в атомната електроцентрала в Чернобил. Един тон такова гориво съдържа само 20 килограма уран-235. Общо в реактора бяха заредени 180 тона уранов диоксид. Все още не е известно точно кой и с каква цел е решил да проведе експеримент на станцията, който противоречи на всички възможни правила за безопасност.

Атомни електроцентрали в Русия

Ако не беше катастрофата в Чернобил, у нас (най-вероятно) програмата за най-широко и разпространено строителство на атомни електроцентрали щеше да продължи. Във всеки случай това беше подходът, планиран в СССР.

Като цяло веднага след Чернобил много програми започнаха масово да се съкращават, което веднага доведе до увеличение на цените за много „екологични“класове топлоносители. В много райони те бяха принудени да се върнат към изграждането на ТЕЦ, които (включително) дори работят на въглища, продължавайки да замърсяват чудовищно атмосферата на големите градове.

В средата на 2000-те правителството все пак осъзна необходимостта от развитие на ядрената програма, тъй като без нея би било просто невъзможно да се осигурят много региони на страната ни с необходимото количество енергия.

Колко атомни електроцентрали имаме в нашата страна днес? Само десет. Да, всичко това са руски атомни електроцентрали. Но дори това число генерира повече от 16% от консумираната енергиянашите граждани. Капацитетът на всички 33 енергоблока, които работят като част от тези атомни електроцентрали, е 25,2 GW. Почти 37% от нуждите от електроенергия на нашите северни региони се покриват от атомни електроцентрали.

Една от най-известните е Ленинградската атомна електроцентрала, построена през 1973 г. В момента е в ход интензивно строителство на втория етап, което ще позволи да се увеличи изходната мощност (4 хиляди MW) поне два пъти.

Украински АЕЦ

Съветският съюз направи много, включително за развитието на енергетиката в съюзните републики. По този начин Литва по едно време получи не само отлична инфраструктура и много промишлени предприятия, но и АЕЦ Игналина, която до 2005 г. беше истинско „Рипово пиле“, осигурявайки почти целия балтийски регион с евтини (и собствени!) Енергия.

Но основният подарък беше направен на Украйна, която получи четири електроцентрали наведнъж. Запорожската АЕЦ като цяло е най-мощната в Европа, доставяйки 6 GW енергия наведнъж. Като цяло атомните електроцентрали на Украйна й дават възможност самостоятелно да си осигурява електричество, с което Литва вече не може да се похвали.

Сега работят същите четири станции: Запорожие, Ровно, Южноукраинска и Хмелницки. Противно на общоприетото схващане, третият блок на атомната електроцентрала в Чернобил продължава да работи до 2000 г., като редовно снабдява региона с електричество. В момента 46% от цялата украинска електроенергия се произвежда от украински атомни електроцентрали.

Странни политически амбиции на властите в страната доведоха до това, че през 2011г.беше взето решение руските горивни елементи да бъдат заменени с американски. Експериментът се провали напълно и почти 200 милиона долара бяха причинени щети на украинската индустрия.

Перспективи

Днес ползите от мирния атом отново се помнят по целия свят. Цял град може да бъде снабден с енергия от малка и примитивна атомна електроцентрала, която консумира около 2 тона гориво годишно. Колко газ или въглища ще трябва да бъдат изгорени през същия период? Така че перспективите за технологията са огромни: традиционните видове енергия непрекъснато растат в цената и броят им намалява.