Kernekraftværk: enhed og miljøpåvirkning

NPP: fra fortid til nutid

Et atomkraftværk er en virksomhed, der er en kombination af udstyr og faciliteter til generering af elektrisk energi. Specificiteten af ​​denne installation ligger i metoden til opnåelse af varme. Den temperatur, der er nødvendig for at generere elektricitet opstår i løbet af forfaldet af atomer.

Brændstofets rolle for atomkraftværker udføres oftest af uran med et masseantal på 235 (235U). Netop fordi dette radioaktive element er i stand til at understøtte en nuklear kædereaktion, anvendes den i atomkraftværker og bruges også i atomvåben.

Lande med det største antal atomkraftværker

De største atomkraftværker i verden

I dag er der 192 atomkraftværker, der opererer i 31 lande i verden og bruger 451 atomkraftreaktorer med en samlet kapacitet på 394 GW. Størstedelen af ​​atomkraftværker er placeret i Europa, Nordamerika, Fjernøsten Asien og det tidligere Sovjetunionen, mens der i Afrika er næsten ingen, og i Australien og Oceanien er der slet ikke nogen. En anden 41 reaktorer producerede ikke elektricitet fra 1,5 til 20 år, og 40 af dem er i Japan.

I løbet af de sidste 10 år har 47 kraftenheder været i drift i verden, næsten alle er placeret enten i Asien (26 i Kina) eller i Østeuropa. To tredjedele af de reaktorer, der i øjeblikket er under opførelse, er i Kina, Indien og Rusland. Kina gennemfører det mest ambitiøse program for opførelse af nye NPP'er, omkring et dusin flere lande rundt om i verden bygger opbygge NPP'er eller udvikler projekter til deres konstruktion.

Foruden USA indeholder listen over de mest avancerede lande inden for nuklear energi:

• Frankrig;
• Japan;
• Rusland;
• Sydkorea.

I 2007 begyndte Rusland at bygge verdens første flydende atomkraftværk, så det kunne løse problemet med energibehov i fjerntliggende kystområder i landet.^[12]. Konstruktion står overfor forsinkelser. Ifølge forskellige estimater vil det første flydende atomkraftværk fungere i 2018-2019.

Flere lande, herunder USA, Japan, Sydkorea, Rusland, Argentina, udvikler minikerner med en kapacitet på omkring 10-20 MW med henblik på varme og strømforsyning af de enkelte industrier, boligkomplekser og i fremtiden - individuelle huse. Det antages, at små reaktorer (se f.eks. Hyperion NPP) kan oprettes ved hjælp af sikre teknologier, som gentagne gange reducerer muligheden for lækage af nukleare stoffer^[13]. Opførelsen af ​​en lille CAREM25 reaktor er i gang i Argentina. Den første erfaring med at bruge mini-atomkraftværker blev opnået af Sovjetunionen (Bilibino NPP).

Princippet om drift af atomkraftværker

Princippet om drift af et atomkraftværk er baseret på driften af ​​en atomreaktor (undertiden kaldet atom) reaktor - et specielt bulkt design, hvor opdelingen af ​​atomer finder sted med frigivelse af energi.

Der er forskellige typer af atomreaktorer:

1. PHWR (også kendt som "trykvandsreaktor") anvendes primært i Canada og i indiske byer. Det er baseret på vand, hvis formel er D2O. Det udfører funktionen af ​​både kølemiddel og neutron moderator. Effektiviteten nærmer sig 29%;
2. VVER (vandkølet kraftreaktor). I øjeblikket drives WWV'er kun i CIS, især VVER-100-modellen. Reaktoren har en effektivitet på 33%;
3. GCR, AGR (grafitvand). Væsken indeholdt i en sådan reaktor virker som et kølemiddel. I dette design er neutron moderator grafit, dermed navnet. Effektiviteten er ca. 40%.

Ifølge apparatets princip er reaktorerne også opdelt i:

• PWR (trykvandsreaktor) - er konstrueret således, at vand under et bestemt tryk nedsætter reaktionen og forsyner varme
• BWR (designet på en sådan måde, at damp og vand er i hoveddelen af ​​enheden uden vandkreds);
• RBMK (kanalreaktor med særlig stor kapacitet);
• BN (systemet fungerer på grund af den hurtige udveksling af neutroner).

Strukturen og strukturen af ​​et atomkraftværk. Hvordan arbejder et atomkraftværk?

NPP-enhed

Et typisk atomkraftværk består af blokke, inden for hvilke hver er placeret forskellige tekniske enheder. Den mest betydningsfulde af disse enheder er komplekset med en reaktor hal, der sikrer driften af ​​hele NPP. Den består af følgende enheder:

• reaktor;
• bassinet (det er opbevaret i det nukleare brændsel);
• brændstof lastning maskiner;
• Kontrolrum (kontrolpanel i blokke, med hjælp fra det kan operatørerne observere processen med nuklear fission).

Denne bygning efterfølges af en hal. Den er udstyret med dampgeneratorer og er den vigtigste turbine. Umiddelbart bag dem er kondensatorerne samt transmissionslinjer af elektricitet, der strækker sig ud over grænserne for territoriet.

Blandt andet er der en enhed med puljer til brugt brændsel og specielle enheder designet til afkøling (de kaldes køletårne). Desuden anvendes sprøjtepuljer og naturlige reservoirer til afkøling.

Princippet om drift af atomkraftværker

På alle NPP'er uden undtagelse er der 3 trin i elektrisk energi konvertering:

• nukleare med overgangen til varme;
• termisk, forvandling til mekanisk;
• mekanisk, omdannet til elektrisk.

Uran giver neutroner, hvilket resulterer i varmeudslip i store mængder. Varmt vand fra reaktoren pumpes gennem pumper gennem en dampgenerator, hvor den afgiver noget varme og vender tilbage til reaktoren igen. Da dette vand er under højt tryk forbliver det i flydende tilstand (i moderne VVER reaktorer omkring 160 atmosfærer ved ~ 330 ° C^[7]). I dampgeneratoren overføres denne varme til det sekundære kredsløbs vand, som er under meget lavere tryk (halvt tryk i primærkredsen og mindre), derfor koger det. Den resulterende damp går ind i dampturbinen, som roterer generatoren, og derefter kondensatoren, hvor dampen afkøles, kondenserer den og går igen ind i dampgeneratoren. Kondensatoren afkøles med vand fra en ekstern åben kilde til vand (for eksempel en kølevand).

Både første og andet kredsløb er lukket, hvilket reducerer sandsynligheden for strålingslækage. Dimensionerne af de primære kredsløbsstrukturer minimeres, hvilket også reducerer strålingsrisici. Dampturbinen og kondensatoren interagerer ikke med det primære kredsløbs vand, hvilket letter reparationer og reducerer mængden af ​​radioaktivt affald under demontering af stationen.

NPP beskyttelsesmekanismer

Alle atomkraftværker er nødvendigvis udstyret med integrerede sikkerhedssystemer, for eksempel:

• lokalisering - begrænse spredningen af ​​skadelige stoffer i tilfælde af en ulykke, der medfører udledning af stråling
• leverer - tjener en vis mængde energi til stabile drift af systemerne;
• ledere - tjener til at sikre, at alle beskyttelsessystemer fungerer normalt.

Derudover kan reaktoren kollidere i en nødsituation. I dette tilfælde vil automatisk beskyttelse afbryde kædereaktioner, hvis temperaturen i reaktoren fortsætter med at stige. Denne foranstaltning vil efterfølgende kræve seriøst restaureringsarbejde for at bringe reaktoren igen i drift.

Efter at den farlige ulykke opstod ved Tjernobyl NPP, som viste sig at være et ufuldstændigt reaktor design, begyndte de at lægge større vægt på beskyttelsesforanstaltningerne og også udført designarbejde for at sikre større pålidelighed af reaktorerne.

XXI århundrede katastrofe og dens konsekvenser

"Fukushima-1"

I marts 2011 blev den nordøstlige del af Japan ramt af et jordskælv, der forårsagede en tsunami, som til sidst beskadigede 4 af de 6 reaktorer i kernekraftværket Fukushima-1.

Mindre end to år efter tragedien oversteg den officielle dødsulykke i ulykken 1.500, mens 20.000 stadig er uberegnede, og yderligere 300.000 beboere blev tvunget til at forlade deres hjem.

Der var ofre, der ikke kunne forlade scenen på grund af den enorme strålingsdosis. En øjeblikkelig evakuering blev organiseret for dem, der varede 2 dage.

Ikke desto mindre forbedres metoderne til forebyggelse af ulykker på atomkraftværker hvert år og neutraliseringen af ​​nødsituationer - videnskaben stiger støt. Ikke desto mindre vil fremtiden tydeligvis blive blomstringen af ​​alternative måder at generere elektricitet på. Det er især logisk at forvente fremkomsten af ​​kugleformede solceller i løbet af de næste 10 år, hvilket kan opnås ved vægtløse forhold samt andre teknologier, herunder revolutionerende energiteknologier.