Atominė elektrinė (atominė elektrinė)

elektrinė, kurioje atominė (branduolinė) energija paverčiama elektros energija. Energijos generatorius atominėje elektrinėje yra branduolinis reaktorius (žr. Branduolinis reaktorius). Šiluma, išsiskirianti reaktoriuje dėl kai kurių sunkiųjų elementų branduolių dalijimosi grandininės reakcijos, vėliau paverčiama elektra taip pat, kaip ir įprastose šiluminėse elektrinėse (žr. Šiluminė elektrinė) (TPP). Skirtingai nuo šiluminių elektrinių, naudojančių iškastinį kurą, atominės elektrinės naudoja branduolinį kurą (žr. Branduolinis kuras) (daugiausia 233 U, 235 U. 239 Pu). Dalijant 1 G urano arba plutonio izotopų išsiskyrė 22 500 kW h, kuri prilygsta energijai, esančiai 2800 kg standartinis kuras. Nustatyta, kad pasaulio branduolinio kuro (urano, plutonio ir kt.) energetiniai ištekliai gerokai viršija gamtinių organinio kuro (naftos, anglies, gamtinių dujų ir kt.) išteklių energetinius išteklius. Tai atveria plačias perspektyvas patenkinti sparčiai augančius degalų poreikius. Be to, būtina atsižvelgti į nuolat didėjančias anglies ir naftos suvartojimo technologiniams tikslams apimtis pasaulinėje chemijos pramonėje, kuri tampa rimta šiluminių elektrinių konkurente. Nepaisant naujų organinio kuro telkinių atradimo ir jo gamybos metodų tobulinimo, pasaulyje pastebima tendencija jo brangti. Tai sudaro sudėtingiausias sąlygas šalims, turinčioms ribotas iškastinio kuro atsargas. Akivaizdu, kad reikia sparčiai plėtoti branduolinę energetiką, kuri jau dabar užima svarbią vietą daugelio pasaulio pramoninių šalių energijos balanse.

Pirmoji pasaulyje branduolinė elektrinė, skirta bandomiesiems pramonės tikslams ( ryžių. 1 ) galia 5 MW buvo paleistas į SSRS 1954 06 27 Obninske. Prieš tai atomo branduolio energija pirmiausia buvo naudojama kariniams tikslams. Pirmosios atominės elektrinės paleidimas pažymėjo naujos krypties energetikoje atidarymą, kuri buvo pripažinta 1-ojoje tarptautinėje mokslinėje ir techninėje konferencijoje taikaus energijos panaudojimo klausimais (1955 m. rugpjūčio mėn., Ženeva).

100 galios Sibiro atominės elektrinės I etapas 1958 m. MW(bendra projektinė talpa 600 MW). Tais pačiais metais pradėta statyti Belojarsko pramoninė atominė elektrinė, o 1964 m. balandžio 26 d. – I pakopos generatorius (100 talpos blokas). MW) tiekė srovę Sverdlovsko energetikos sistemai, 2-ajam blokui, kurio talpa 200 MW pradėtas eksploatuoti 1967 m. spalio mėn. Išskirtinis Belojarsko AE bruožas – garų perkaitimas (kol gaunami reikiami parametrai) tiesiai branduoliniame reaktoriuje, dėl kurio jame buvo galima beveik be jokių modifikacijų naudoti įprastas modernias turbinas.

1964 m. rugsėjį Novovoronežo AE 1-asis blokas, kurio talpa 210 MW Kaina 1 kWh elektros energija (svarbiausias ekonominis bet kurios elektrinės veikimo rodiklis) šioje atominėje elektrinėje sistemingai mažėjo: ji siekė 1,24 kapeikos. 1965 m., 1,22 kapeikos. 1966 metais 1,18 kapeikos. 1967 metais 0,94 kapeikos. 1968 m. Pirmasis Novovoronežo AE blokas buvo pastatytas ne tik pramoniniam naudojimui, bet ir kaip demonstracinis objektas, demonstruojantis branduolinės energijos galimybes ir pranašumus, atominių elektrinių patikimumą ir saugumą. 1965 m. lapkritį Melekeso mieste, Uljanovsko srityje, pradėjo veikti atominė elektrinė su vandeniu aušinamu reaktoriumi (žr. Vandeniu aušinamas reaktorius) "verdantis" tipas, kurio talpa 50 MW, Reaktorius surenkamas pagal vienos grandinės konstrukciją, kuri palengvina stoties išdėstymą. 1969 m. gruodį buvo paleistas antrasis Novovoronežo AE blokas (350 MW).

Užsienyje pirmoji pramoninės paskirties atominė elektrinė, kurios galia yra 46 MW buvo pradėta eksploatuoti 1956 m. Calder Hall (Anglija) po metų 60 galios atominė elektrinė MW laivybos uoste (JAV).

Atominės elektrinės su vandeniu aušinamu branduoliniu reaktoriumi schema parodyta ryžių. 2 . 1-ojo reaktoriaus aktyviojoje zonoje (žr. Šerdį) išsiskiriančią šilumą pašalina 1-ojo kontūro vanduo (aušinimo skystis (žr. Aušinimo skystis)), kuris cirkuliaciniu siurbliu pumpuojamas per reaktorių. 2. Šildomas vanduo iš reaktoriaus patenka į šilumokaitį (garų generatorių) 3, kur reaktoriuje gautą šilumą perduoda 2-os grandinės vandeniui. 2-os grandinės vanduo išgaruoja garo generatoriuje, o susidarę garai patenka į turbiną 4.

Dažniausiai atominėse elektrinėse naudojami 4 tipų šiluminiai neutroniniai reaktoriai: 1) vandens-vandens reaktoriai, kurių moderatorius ir aušinimo skystis yra paprastas vanduo; 2) grafitas-vanduo su vandens aušinimo skysčiu ir grafito moderatoriumi; 3) sunkusis vanduo su vandens aušinimo skysčiu ir sunkusis vanduo kaip moderatorius; 4) grafitas-dujos su dujiniu aušinimo skysčiu ir grafito reguliatoriumi.

Dažniausiai naudojamo reaktoriaus tipo pasirinkimą lemia sukaupta reaktorių statybos patirtis, taip pat reikiamos pramoninės įrangos, žaliavų atsargų ir kt. yra pastatyti. JAV atominėse elektrinėse suslėgto vandens reaktoriai yra plačiausiai naudojami. Anglijoje naudojami grafito dujų reaktoriai. Kanados atominės energetikos pramonėje dominuoja atominės elektrinės su sunkiojo vandens reaktoriais.

Priklausomai nuo aušinimo skysčio tipo ir agregato būsenos, sukuriamas vienoks ar kitoks atominės elektrinės termodinaminis ciklas. Termodinaminio ciklo viršutinės temperatūros ribos pasirinkimą lemia didžiausia leistina kuro elementų (žr. Kuro elementas) (kuro elemento), kuriuose yra branduolinio kuro, korpusų temperatūra, paties branduolinio kuro leistina temperatūra, taip pat aušinimo skysčio savybės, pritaikytos tam tikro tipo reaktoriui. Atominėse elektrinėse, kurių šiluminis reaktorius aušinamas vandeniu, dažniausiai naudojami žemos temperatūros garo ciklai. Dujomis aušinami reaktoriai leidžia naudoti santykinai ekonomiškesnius garo ciklus su padidintu pradiniu slėgiu ir temperatūra. Šiais dviem atvejais atominės elektrinės šiluminė grandinė yra 2 kontūrų: aušinimo skystis cirkuliuoja 1-oje grandinėje, o garo-vandens kontūras cirkuliuoja 2-oje grandinėje. Su reaktoriais su verdančiu vandeniu arba aukštos temperatūros dujiniu aušinimo skysčiu galima įrengti vienos grandinės šiluminę atominę elektrinę. Verdančio vandens reaktoriuose vanduo užverda aktyvioje zonoje, susidaręs garo ir vandens mišinys atskiriamas, o sotieji garai siunčiami arba tiesiai į turbiną, arba pirmiausia grąžinami į aktyvią zoną perkaisti ( ryžių. 3 ). Aukštos temperatūros grafito-dujų reaktoriuose galima naudoti įprastą dujų turbinos ciklą. Reaktorius šiuo atveju veikia kaip degimo kamera.

Veikiant reaktoriui, branduoliniame kure skiliųjų izotopų koncentracija palaipsniui mažėja, t.y. kuro strypai perdega. Todėl laikui bėgant jie pakeičiami šviežiais. Branduolinis kuras perkraunamas naudojant nuotoliniu būdu valdomus mechanizmus ir įrenginius. Panaudoto kuro strypai perkeliami į panaudoto kuro baseiną ir siunčiami perdirbti.

Reaktorius ir jo aptarnavimo sistemas sudaro: pats reaktorius su biologine apsauga (žr. Biologinė apsauga), šilumokaitį ir siurblius arba dujų pūtimo įrenginius, kurie cirkuliuoja aušinimo skystį; cirkuliacinio kontūro vamzdynai ir jungiamosios detalės; branduolinio kuro perkrovimo įrenginiai; specialios sistemos vėdinimas, avarinis vėsinimas ir kt.

Priklausomai nuo konstrukcijos, reaktoriai pasižymi išskirtinėmis savybėmis: slėginiuose indų reaktoriuose (žr. Slėgio indo reaktorius) kuro strypai ir moderatorius yra talpyklos viduje, kuri neša visą aušinimo skysčio slėgį; kanaliniuose reaktoriuose (Žr. kanalo reaktorius) kuro strypai, aušinami aušinimo skysčiu, montuojami specialiuose kanaliniuose vamzdžiuose, kurie prasiskverbia pro moderatorių, uždarytuose plonasieniame korpuse. Tokie reaktoriai naudojami SSRS (Sibiro, Belojarsko atominės elektrinės ir kt.).

Siekiant apsaugoti atominės elektrinės personalą nuo radiacijos poveikio, reaktorius yra apsuptas biologiniu ekranu, kurio pagrindinės medžiagos yra betonas, vanduo ir serpantinis smėlis. Reaktoriaus grandinės įranga turi būti visiškai sandari. Numatyta sistema galimų aušinimo skysčio nuotėkių vietoms stebėti, imamasi priemonių, užtikrinančių, kad dėl nuotėkių ir grandinės trūkimų neatsirastų radioaktyvių išmetimų ir atominės elektrinės patalpų bei aplinkinių teritorijų užteršimo. Reaktoriaus grandinės įranga dažniausiai montuojama sandariose dėžėse, kurios biologine apsauga atskirtos nuo likusių AE patalpų ir reaktoriaus veikimo metu neprižiūrimos. Radioaktyvusis oras ir nedidelis kiekis aušinimo skysčio garų dėl nuotėkio iš grandinės pašalinami iš neprižiūrimų atominės elektrinės patalpų specialia vėdinimo sistema, kurioje, kad būtų išvengta galimybės, yra įrengti valymo filtrai ir talpyklos. oro taršos. Kaip AE darbuotojai laikosi radiacinės saugos taisyklių, kontroliuoja dozimetrijos kontrolės tarnyba.

Įvykus avarijoms reaktoriaus aušinimo sistemoje, siekiant išvengti perkaitimo ir kuro strypų korpusų sandariklių gedimo, užtikrinamas greitas (per kelias sekundes) branduolinės reakcijos slopinimas; Avarinio aušinimo sistema turi autonominius maitinimo šaltinius.

Biologinės apsaugos, specialių vėdinimo ir avarinio aušinimo sistemų buvimas bei radiacinės stebėsenos paslauga leidžia visiškai apsaugoti AE eksploatuojančius darbuotojus nuo žalingo radioaktyviosios spinduliuotės poveikio.

Atominės elektrinės turbininės patalpos įranga yra panaši į šiluminės elektrinės turbininės patalpos įrangą. Išskirtinis daugumos atominių elektrinių bruožas yra palyginti žemų parametrų, prisotinto arba šiek tiek perkaitinto garo naudojimas.

Tokiu atveju, kad garuose esančios drėgmės dalelės nepažeistų erozijos paskutinių turbinos pakopų menčių, turbinoje įrengiami atskyrimo įtaisai. Kartais reikia naudoti nuotolinius separatorius ir tarpinius garo perkaitintuvus. Atsižvelgiant į tai, kad aušinimo skystis ir jame esančios priemaišos suaktyvėja praeinant per reaktoriaus aktyvią erdvę, viengrandžių atominių elektrinių turbinų patalpos įrangos ir turbininės kondensatoriaus aušinimo sistemos projektinis sprendimas turi visiškai pašalinti aušinimo skysčio nutekėjimo galimybę. . Dvigubos grandinės atominėse elektrinėse, turinčiose aukštus garo parametrus, tokie reikalavimai nekeliami turbinos patalpos įrangai.

Konkretūs atominės elektrinės įrangos išdėstymo reikalavimai yra: minimalus galimas ryšių, susijusių su radioaktyviosiomis terpėmis, ilgis, padidėjęs reaktoriaus pamatų ir laikančiųjų konstrukcijų standumas, patikimas patalpų vėdinimo organizavimas. Įjungta ryžių. parodyta Belojarsko AE pagrindinio pastato dalis su kanaliniu grafito-vandens reaktoriumi. Reaktoriaus salėje įrengtas reaktorius su biologine apsauga, atsarginiais kuro strypais ir valdymo įranga. Atominė elektrinė sukonfigūruota pagal reaktoriaus-turbinos bloko principą. Turbinų patalpoje yra turbinų generatoriai ir jų aptarnavimo sistemos. Tarp mašinų ir reaktorių patalpų yra pagalbinė įranga ir gamyklos valdymo sistemos.

Atominės elektrinės efektyvumą lemia pagrindiniai jos techniniai rodikliai: reaktoriaus vieneto galia, naudingumo koeficientas, aktyviosios zonos energijos intensyvumas, branduolinio kuro sudeginimas, atominės elektrinės instaliuotos galios išnaudojimo rodiklis per metus. Augant atominės elektrinės galiai, specifinės kapitalo investicijos į ją (įrengimo savikaina kW) mažėja smarkiau nei šiluminių elektrinių atveju. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios norima statyti dideles atomines elektrines su dideliais blokiniais blokais. Atominių elektrinių ekonomikai būdinga, kad kuro dedamosios dalis pagamintos elektros savikainoje yra 30-40% (šilumose 60-70%). Todėl didelės atominės elektrinės labiausiai paplitusios pramoninėse teritorijose, kuriose įprasto kuro atsargos yra ribotos, o mažos galios atominės elektrinės dažniausiai – sunkiai pasiekiamose ar atokiose vietovėse, pavyzdžiui, atominėse elektrinėse kaime. Bilibino (Jakutų autonominė Sovietų Socialistinė Respublika) su standartinio bloko elektros galia 12 MW Dalis šios atominės elektrinės reaktoriaus šiluminės galios (29 MW) išleidžiama šilumos tiekimui. Atominės elektrinės ne tik gamina elektrą, bet ir naudojamos jūros vandeniui gėlinti. Taigi Ševčenkos AE (Kazachijos SSR), kurios elektrinė galia yra 150 MW skirtas gėlinimui (distiliavimo būdu) per dieną iki 150 tūkst T vandens iš Kaspijos jūros.

Daugumoje pramoninių šalių (SSRS, JAV, Anglijoje, Prancūzijoje, Kanadoje, Vokietijoje, Japonijoje, Rytų Vokietijoje ir kt.), remiantis prognozėmis, iki 1980 metų esamų ir statomų atominių elektrinių pajėgumai bus padidinti iki dešimčių. Gvt. JT Tarptautinės atominės agentūros duomenimis, paskelbtais 1967 metais, visų pasaulio atominių elektrinių instaliuota galia iki 1980 metų pasieks 300. Gvt.

Sovietų Sąjunga įgyvendina plačią didelių energetikos blokų (iki 1000) paleidimo programą MW) su šiluminiais neutroniniais reaktoriais. 1948–1949 metais pradėti pramoninių atominių elektrinių greitųjų neutronų reaktoriai. Tokių reaktorių fizinės savybės leidžia atlikti išplėstinį branduolinio kuro atkūrimą (reprodukcijos koeficientas nuo 1,3 iki 1,7), o tai leidžia naudoti ne tik 235 U, bet ir 238 U bei 232 Th žaliavas. Be to, greitųjų neutronų reaktoriuose nėra moderatoriaus, jie yra palyginti mažo dydžio ir turi didelę apkrovą. Tai paaiškina norą intensyviai plėtoti greituosius reaktorius SSRS. Greitųjų reaktorių tyrimams paeiliui buvo statomi eksperimentiniai ir bandomieji reaktoriai BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5 ir BFS. Įgyta patirtis paskatino pereiti nuo pavyzdinių elektrinių tyrimų prie pramoninių greitųjų neutroninių atominių elektrinių (BN-350) projektavimo ir statybos Ševčenkoje ir (BN-600) Belojarsko AE. Atliekami galingų atominių elektrinių reaktorių tyrimai, pavyzdžiui, Melekesuose buvo pastatytas bandomasis reaktorius BOR-60.

Didelės atominės elektrinės taip pat statomos daugelyje besivystančių šalių (Indijoje, Pakistane ir kt.).

3-iojoje tarptautinėje mokslinėje ir techninėje konferencijoje apie taikų atominės energijos panaudojimą (1964 m., Ženeva) buvo pastebėta, kad plačiai paplitusi branduolinės energijos plėtra tapo pagrindine daugelio šalių problema. 7-oji pasaulinė energetikos konferencija (WIREC-VII), įvykusi Maskvoje 1968 m. rugpjūčio mėn., patvirtino branduolinės energetikos plėtros krypties pasirinkimo problemų aktualumą kitame etape (sąlygiškai 1980–2000 m.), kai atominės elektrinės taps vienas iš pagrindinių elektros energijos gamintojų.

Lit.: Kai kurie branduolinės energijos klausimai. Šešt. Art., red. M. A. Styrikovich, M., 1959; Kanajevas A. A., Atominės elektrinės, Leningradas, 1961 m.; Kalafati D.D., Atominių elektrinių termodinaminiai ciklai, M.-L., 1963; 10 metų pirmosios pasaulyje SSRS atominės elektrinės. [Šeš. str.], M., 1964; Sovietų atomo mokslas ir technologija. [Kolekcija], M., 1967; Petrosyants A.M., Atominė mūsų dienų energija, M., 1968 m.

S. P. Kuznecovas.

Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

Sinonimai:

Pažiūrėkite, kas yra „Atominė elektrinė“ kituose žodynuose:

Jėgainė, kurioje atominė (branduolinė) energija paverčiama elektros energija. Energijos generatorius atominėje elektrinėje yra branduolinis reaktorius. Sinonimai: Atominė elektrinė Taip pat žiūrėkite: Atominės elektrinės Elektrinės Branduoliniai reaktoriai Finansų žodynas... ... Finansų žodynas

- (AE) elektrinė, kurioje branduolinė (branduolinė) energija paverčiama elektros energija. Atominėje elektrinėje branduoliniame reaktoriuje išsiskirianti šiluma naudojama vandens garui, kuris suka turbinos generatorių, gaminti. Pirmoji pasaulyje 5 MW galios atominė elektrinė buvo... ... Didysis enciklopedinis žodynas

Atominės elektrinės ir elektrinių, deginančių įprastą kurą (anglį, dujas, mazutą, durpes) veikimo principas yra vienodas: dėl susidariusios šilumos vanduo virsta garais, kurie slėgiu tiekiami į turbiną ir sukasi jį. Turbina savo ruožtu perduoda sukimąsi į elektros srovės generatorių, kuris mechaninę sukimosi energiją paverčia elektros energija, tai yra generuoja srovę. Šiluminėse elektrinėse vanduo virsta garais dėl anglies, dujų ir kt. degimo energijos, atominėse – dėl urano-235 branduolio dalijimosi energijos.

Branduolio dalijimosi energijai paversti vandens garų energija naudojami įvairių tipų įrenginiai, kurie vadinami branduoliniai reaktoriai (įrenginiai). Uranas dažniausiai naudojamas dioksido pavidalu – U0 2.

Urano oksidas, kaip specialių struktūrų dalis, dedamas į moderatorių - medžiagą, su kuria sąveikaujant neutronai greitai praranda energiją (sulėtėja). Šiems tikslams jis naudojamas vanduo arba grafitas - Atitinkamai, reaktoriai vadinami vandeniu arba grafitu.

Energijai (kitaip tariant, šilumai) perduoti iš šerdies į turbiną naudojamas aušinimo skystis - vanduo, skystas metalas(pvz., natrio) arba dujų(pavyzdžiui, oras arba helis). Aušinimo skystis išplauna šildomų sandarių konstrukcijų išorę, kurių viduje vyksta dalijimosi reakcija. Dėl to aušinimo skystis įkaista ir, judėdamas per specialius vamzdžius, perduoda energiją (savo šilumos pavidalu). Įkaitintas aušinimo skystis naudojamas garams gaminti, kurie aukštu slėgiu tiekiami į turbiną.

Fig.G.1. Atominės elektrinės schema: 1 – atominis reaktorius, 2 – cirkuliacinis siurblys, 3 – šilumokaitis, 4 – turbina, 5 – elektros srovės generatorius

Dujinio aušinimo skysčio atveju šios pakopos nėra, o šildomos dujos tiekiamos tiesiai į turbiną.

Rusijos (sovietų) branduolinės energetikos pramonėje plačiai paplito dviejų tipų reaktoriai: vadinamasis didelio galingumo kanalo reaktorius (RBMK) ir vandens-vandens energijos reaktorius (WWER). Kaip pavyzdį RBKM, pažvelkime į atominės elektrinės veikimo principą šiek tiek išsamiau.

RBMK

RBMK yra 1000 MW galios elektros energijos šaltinis, o tai atspindi rekordą RBMK-1000. Reaktorius dedamas į gelžbetoninę šachtą ant specialios laikančiosios konstrukcijos. Aplink jį, viršuje ir apačioje yra biologinė apsauga(apsauga nuo jonizuojančiosios spinduliuotės). Reaktoriaus aktyvioji zona užpildyta grafito mūras(tai yra 25x25x50 cm dydžio grafito blokeliai, sulankstyti tam tikru būdu) cilindro formos. Per visą aukštį daromos vertikalios skylės (G.2. pav.). Juose yra metaliniai vamzdžiai, vadinami kanalai(iš čia ir pavadinimas „kanalas“). Kanaluose sumontuotos konstrukcijos su kuru (TVEL – kuro elementas), arba strypai reaktoriui valdyti. Pirmieji vadinami kuro kanalai, antras - valdymo ir apsaugos kanalus. Kiekvienas kanalas yra nepriklausoma sandari konstrukcija. Reaktorius valdomas panardinant į kanalą neutronus sugeriančius strypus (tam naudojamos tokios medžiagos kaip kadmis, boras ir europis). Kuo giliau toks strypas patenka į aktyviąją zoną, tuo daugiau sugeria neutronų, todėl mažėja skiliųjų branduolių skaičius, mažėja energijos išsiskyrimas. Atitinkamų mechanizmų rinkinys vadinamas valdymo ir apsaugos sistema (CPS).

Pav.G.2. RBMK diagrama.

Į kiekvieną kuro kanalą iš apačios tiekiamas vanduo, kuris į reaktorių tiekiamas specialiu galingu siurbliu – taip vadinama pagrindinis cirkuliacinis siurblys (MCP). Plaunant kuro rinkinį vanduo užverda, o kanalo išėjimo angoje susidaro garų ir vandens mišinys. Ji įeina būgno separatorius (BS)- prietaisas, leidžiantis atskirti (atskirti) sausus garus nuo vandens. Atskirtas vanduo pagrindiniu cirkuliaciniu siurbliu grąžinamas atgal į reaktorių, taip uždarant „reaktoriaus – būgno separatoriaus – GNC“ grandinę. - reaktorius“. Tai vadinama kelių priverstinės cirkuliacijos grandinė (MCPC). RBMK yra dvi tokios grandinės.

RBMK veiklai reikalingas urano oksido kiekis yra apie 200 tonų (naudojant juos išsiskiria tiek pat energijos, kiek deginant apie 5 mln. tonų anglies). Kuras „dirba“ reaktoriuje 3-5 metus.

Aušinimo skystis yra uždara grandinė, izoliuoti nuo išorinės aplinkos, išskyrus bet kokį reikšmingą radiacinį užterštumą. Tai patvirtina tiek pačių stočių tarnybų, tiek reguliavimo institucijų, aplinkosaugininkų ir tarptautinių organizacijų radiacinės situacijos aplink atomines elektrines tyrimai.

Aušinamasis vanduo tiekiamas iš šalia stoties esančio rezervuaro. Tokiu atveju išimamas vanduo yra natūralios temperatūros, o į rezervuarą patenkantis vanduo yra maždaug 10°C aukštesnis. Galioja griežti šildymo temperatūros reglamentai, kurie dar labiau griežtinami atsižvelgiant į vietos ekosistemas, tačiau vadinamoji vandens telkinio „terminė tarša“ yra bene didžiausia atominių elektrinių žala aplinkai. Šis trūkumas nėra esminis ir neįveikiamas. Norėdami to išvengti, kartu su aušinimo tvenkiniais (arba vietoj jų), aušinimo bokštai Tai didžiulės konstrukcijos didelio skersmens kūginių vamzdžių pavidalu. Aušinamasis vanduo, pašildytas kondensatoriuje, tiekiamas į daugybę vamzdžių, esančių aušinimo bokšto viduje. Šiuose vamzdeliuose yra mažos skylės, pro kurias išteka vanduo, sukuriant „milžinišką dušą“ aušinimo bokšto viduje. Krintantis vanduo atšaldomas atmosferos oru ir surenkamas po aušinimo bokštu į baseiną, iš kurio paimamas kondensatoriui vėsinti. Virš aušinimo bokšto dėl vandens išgaravimo susidaro baltas debesis.

Radioaktyvieji išmetimai iš atominių elektrinių 1-2 užsakymaižemiau didžiausių leistinų (tai yra priimtinų saugių) verčių ir radionuklidų koncentracija tose vietose, kur yra atominės elektrinės. milijonus kartų mažesnė už didžiausią leistiną koncentraciją ir dešimtis tūkstančių kartų mažesnė už natūralų radioaktyvumo lygį.

Radionuklidai, patenkantys į OS eksploatuojant AE, daugiausia yra dalijimosi produktai. Pagrindinė jų dalis yra inertinės radioaktyviosios dujos (IRG), kurių periodai yra trumpi pusinės eliminacijos laikas ir todėl neturi pastebimo poveikio aplinkai (jos suyra nespėjus paveikti). Be dalijimosi produktų, dalį emisijų sudaro aktyvacijos produktai (radionuklidai, susidarantys iš stabilių atomų veikiami neutronų). Radiacijos poveikio požiūriu reikšmingi yra ilgaamžiai radionuklidai(DZN, pagrindiniai dozę formuojantys radionuklidai – cezis-137, stroncis-90, chromas-51, manganas-54, kobaltas-60) ir jodo radioizotopai(daugiausia jodo-131). Tuo pačiu metu jų dalis atominių elektrinių emisijose yra itin nežymi ir siekia tūkstantąsias procento dalis.

1999 metų pabaigoje radionuklidų emisija iš inertinių radioaktyviųjų dujų atominėse elektrinėse neviršijo 2,8 % leistinų urano-grafito reaktorių verčių ir 0,3 % VVER ir BN. Ilgaamžių radionuklidų emisijos neviršijo 1,5% leistinos emisijos urano-grafito reaktoriams ir 0,3% VVER ir BN, jodo-131, atitinkamai 1,6% ir 0,4%.

Svarbus argumentas branduolinės energetikos naudai yra kuro kompaktiškumas. Suapvalinti skaičiavimai yra tokie: iš 1 kg malkų galite pagaminti 1 kWh elektros energijos, iš 1 kg anglies - 3 kWh, iš 1 kg naftos - 4 kWh, iš 1 kg branduolinio kuro (mažai prisodrinto urano) -300 000 kW- h.

A tingus jėgos agregatas 1 GW galia sunaudoja apie 30 tonų mažai prisodrinto urano per metus (ty apytiksliai vienas automobilis per metus). Užtikrinti tos pačios galios eksploatavimo metus anglies elektrinė reikia apie 3 mln. tonų anglies (tai yra apie penki traukiniai per dieną).

Ilgaamžių radionuklidų išmetimai anglies ar naftos elektrinės vidutiniškai 20-50 (o kai kuriais vertinimais 100) kartų didesnis nei tokios pat galios atominė elektrinė.

Anglys ir kitas iškastinis kuras turi kalio-40, urano-238, torio-232, kurių kiekvieno specifinis aktyvumas svyruoja nuo kelių vienetų iki kelių šimtų Bq/kg (ir atitinkamai tokių jų radioaktyviųjų serijų kaip radžio-226). , radį-228, šviną-210, polonis-210, radoną-222 ir kitus radionuklidus). Žemės uolienų storiu izoliuotos nuo biosferos, deginant anglį, naftą ir dujas, jos išsiskiria ir patenka į atmosferą. Be to, tai daugiausia pavojingiausi alfa aktyvūs nuklidai vidinės spinduliuotės požiūriu. Ir nors natūralus anglies radioaktyvumas paprastai yra palyginti mažas, kiekis vienam pagamintam energijos vienetui sudegintas kuras yra milžiniškas.

Dėl radiacijos dozės gyventojams, gyvenantiems šalia anglimi kūrenamos elektrinės (kai išmetamų dūmų valymo laipsnis yra 98–99%) daugiau nei radiacijos dozė gyventojams prie atominės elektrinės 3-5 kartus.

Be išmetamųjų teršalų į atmosferą, būtina atsižvelgti į tai, kad vietose, kur koncentruojamos anglies jėgainių atliekos, labai padidėja foninė spinduliuotė, dėl kurios dozės gali viršyti maksimalias leistinas. Dalis natūralaus anglies aktyvumo susitelkia pelenais, kurie didžiuliais kiekiais susikaupia elektrinėse. Tuo pačiu metu Pelenų mėginiuose iš Kansko-Achinskoye telkinio stebimas didesnis nei 400 Bq/kg lygis. Lakiųjų pelenų iš Donbaso anglies radioaktyvumas viršija 1000 Bq/kg. Ir šios atliekos jokiu būdu nėra izoliuotos nuo aplinkos. Gaminant GWh elektros energijos deginant anglį, į aplinką išmetama šimtai GBq aktyvumo (daugiausia alfa).

Tokios sąvokos kaip „naftos ir dujų radiacinė kokybė“ rimto dėmesio sulaukė palyginti neseniai, o natūralių radionuklidų (radžio, torio ir kitų) kiekis juose gali pasiekti reikšmingas vertes. Pavyzdžiui, radono-222 tūrinis aktyvumas gamtinėse dujose yra nuo 300 iki 20 000 Bq/m 3, o didžiausios vertės siekia 30 000–50 000, o Rusija per metus pagamina beveik 600 milijardų kubinių metrų.

Vis dėlto reikėtų pažymėti, kad radioaktyvieji išmetimai iš atominių elektrinių ir šiluminių elektrinių nesukelia pastebimų pasekmių visuomenės sveikatai. Net anglies jėgainėms tai yra trečiarūšis aplinkos veiksnys, kurio svarba yra žymiai mažesnė už kitus: cheminių medžiagų ir aerozolių emisija, atliekos ir kt.

3 PRIEDAS

10,7% pasaulio elektros energijos kasmet pagaminama iš atominių elektrinių. Kartu su šiluminėmis elektrinėmis ir hidroelektrinėmis jos siekia aprūpinti žmoniją šviesa ir šiluma, leisti naudotis elektros prietaisais ir padaryti mūsų gyvenimą patogesnį ir paprastesnį. Taip jau atsitiko, kad šiandien žodžiai „atominė elektrinė“ siejami su pasaulinėmis nelaimėmis ir sprogimais. Paprasti žmonės neturi nė menkiausio supratimo apie atominės elektrinės veikimą ir jos struktūrą, tačiau net patys neapšvietę yra girdėję ir išsigandusi Černobylio ir Fukušimos incidentų.

Kas yra atominė elektrinė? Kaip jie veikia? Kuo pavojingos atominės elektrinės? Netikėk gandais ir mitais, išsiaiškinkime!

Kas yra atominė elektrinė?

1945 m. liepos 16 d. kariniame bandymų poligone JAV pirmą kartą buvo išgauta energija iš urano branduolio. Galingas atominės bombos sprogimas, pareikalavęs daug aukų, tapo modernaus ir absoliučiai taikaus elektros šaltinio prototipu.

Pirmą kartą elektra buvo pagaminta naudojant branduolinį reaktorių 1951 m. gruodžio 20 d. Aidaho valstijoje, JAV. Kad patikrintų jo funkcionalumą, generatorius visiems netikėtai buvo prijungtas prie 4 kaitrinių lempų, užsidegė lempos. Nuo to momento žmonija ėmė naudoti atominio reaktoriaus energiją elektrai gaminti.

Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė buvo paleista Obninske SSRS 1954 m. Jo galia buvo tik 5 megavatai.

Kas yra atominė elektrinė? Atominė elektrinė yra branduolinis įrenginys, gaminantis energiją naudojant branduolinį reaktorių. Branduolinis reaktorius veikia branduoliniu kuru, dažniausiai uranu.

Branduolinio įrenginio veikimo principas pagrįstas urano neutronų dalijimosi reakcija, kurie, susidūrę vienas su kitu, dalijasi į naujus neutronus, kurie savo ruožtu taip pat susiduria ir dalijasi. Ši reakcija vadinama grandinine reakcija ir yra branduolinės energijos pagrindas. Visas šis procesas generuoja šilumą, kuri įkaitina vandenį iki karštos būsenos (320 laipsnių Celsijaus). Tada vanduo virsta garais, garai sukasi turbiną, ji varo elektros generatorių, kuris gamina elektrą.

Atominių elektrinių statyba šiandien vyksta sparčiai. Pagrindinė atominių elektrinių skaičiaus didėjimo pasaulyje priežastis – ribotos organinio kuro atsargos, paprasčiausiai tariant, baigiasi dujų ir naftos atsargos, jos reikalingos pramonės ir komunalinėms reikmėms, o uranas ir plutonis – veikia kaip kuras atominėms elektrinėms, jų atsargų vis dar pakanka;

Kas yra atominė elektrinė? Tai ne tik elektra ir šiluma. Atominės elektrinės kartu su elektros gamyba taip pat naudojamos vandens gėlinimui. Pavyzdžiui, tokia atominė elektrinė yra Kazachstane.

Koks kuras naudojamas atominėse elektrinėse?

Praktiškai atominėse elektrinėse gali būti naudojamos kelios medžiagos, galinčios gaminti branduolinę elektros energiją, yra uranas, toris ir plutonis.

Šiuo metu torio kuras nenaudojamas atominėse elektrinėse, nes sunkiau jį paversti kuro elementais arba trumpiau kuro strypais.

Kuro strypai yra metaliniai vamzdžiai, dedami į branduolinį reaktorių. Kuro strypų viduje yra radioaktyvių medžiagų. Šiuos vamzdžius galima pavadinti branduolinio kuro saugyklomis. Antroji reto torio naudojimo priežastis yra sudėtingas ir brangus jo apdorojimas po panaudojimo atominėse elektrinėse.

Plutonio kuras taip pat nenaudojamas branduolinėje energetikoje, nes ši medžiaga turi labai sudėtingą cheminę sudėtį, kurią jie vis dar neišmoko tinkamai naudoti.

Urano kuras

Pagrindinė medžiaga, gaminanti energiją atominėse elektrinėse, yra uranas. Uranas šiandien kasamas trimis būdais: atvirose duobėse, uždarose kasyklose ir požeminio išplovimo būdu, gręžiant kasyklas. Paskutinis metodas yra ypač įdomus. Norint išgauti uraną išplovimo būdu, į požeminius šulinius pilamas sieros rūgšties tirpalas, jis prisotinamas uranu ir pumpuojamas atgal.

Didžiausios urano atsargos pasaulyje yra Australijoje, Kazachstane, Rusijoje ir Kanadoje. Turtingiausi telkiniai yra Kanadoje, Zaire, Prancūzijoje ir Čekijoje. Šiose šalyse iš tonos rūdos gaunama iki 22 kilogramų urano žaliavos. Palyginimui, Rusijoje iš vienos tonos rūdos gaunama kiek daugiau nei pusantro kilogramo urano.

Urano gavybos vietos nėra radioaktyvios. Gryna medžiaga žmogui nekelia pavojaus, daug didesnis pavojus yra radioaktyvios bespalvės dujos radonas, susidarančios natūraliai skylant uranui.

Uranas negali būti naudojamas kaip rūda atominėse elektrinėse, jis negali sukelti jokių reakcijų. Pirmiausia urano žaliavos perdirbamos į miltelius – urano oksidą, o tik po to tampa urano kuru. Urano milteliai paverčiami metalinėmis „tabletėmis“ – suspaudžiami į mažas tvarkingas kolbas, kurios 24 valandas kūrenamos nepaprastai aukštoje, daugiau nei 1500 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Būtent šios urano granulės patenka į branduolinius reaktorius, kur pradeda sąveikauti tarpusavyje ir galiausiai aprūpina žmones elektra.
Viename branduoliniame reaktoriuje vienu metu dirba apie 10 milijonų urano granulių.
Žinoma, urano granulės nėra tiesiog metamos į reaktorių. Jie dedami į metalinius vamzdžius, pagamintus iš cirkonio lydinių - kuro strypus, vamzdžiai sujungiami vienas su kitu į ryšulius ir sudaro kuro rinkles - kuro rinkles. Būtent FA galima pagrįstai vadinti atominių elektrinių kuru.

Atominių elektrinių kuro perdirbimas

Po maždaug metų naudojimo branduoliniuose reaktoriuose esantį uraną reikia pakeisti. Kuro elementai keletą metų atšaldomi ir siunčiami smulkinti bei ištirpinti. Dėl cheminės gavybos išsiskiria uranas ir plutonis, kurie pakartotinai panaudojami ir naudojami šviežiam branduoliniam kurui gaminti.

Urano ir plutonio skilimo produktai naudojami jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniams gaminti. Jie naudojami medicinoje ir pramonėje.

Viskas, kas lieka po šių manipuliacijų, siunčiama į karštą krosnį, o iš liekanų gaminamas stiklas, kuris vėliau laikomas specialiose saugyklose. Kodėl stiklas? Iš jo bus labai sunku ištraukti radioaktyvių elementų likučius, galinčius pakenkti aplinkai.

Atominės elektrinės naujiena – neseniai pasirodė naujas radioaktyviųjų atliekų šalinimo būdas. Sukurti vadinamieji greitieji branduoliniai reaktoriai arba greitųjų neutronų reaktoriai, kurie veikia iš perdirbto branduolinio kuro likučių. Mokslininkų teigimu, branduolinio kuro likučiai, kurie šiuo metu saugomi saugyklose, gali aprūpinti degalais greitųjų neutronų reaktoriams 200 metų.

Be to, nauji greitieji reaktoriai gali veikti su urano kuru, kuris gaminamas iš 238 urano, ši medžiaga nenaudojama įprastose atominėse elektrinėse, nes Šių dienų atominėms elektrinėms lengviau apdoroti 235 ir 233 uraną, kurio gamtoje liko nedaug. Taigi nauji reaktoriai yra galimybė panaudoti didžiulius 238 urano telkinius, kurių niekas anksčiau nenaudojo.

Kaip statoma atominė elektrinė?

Kas yra atominė elektrinė? Kas yra tas pilkų pastatų kratinys, kurį dauguma mūsų matė tik per televiziją? Kiek patvarios ir saugios yra šios konstrukcijos? Kokia atominės elektrinės struktūra? Bet kurios atominės elektrinės centre yra reaktoriaus pastatas, šalia jo yra turbinų patalpa ir saugos pastatas.

Atominių elektrinių statyba vykdoma laikantis norminių aktų, reglamentų ir objektų, dirbančių su radioaktyviosiomis medžiagomis, saugos reikalavimų. Atominė stotis yra visavertis strateginis valstybės objektas. Todėl sienų ir gelžbetoninių armatūros konstrukcijų storis reaktoriaus pastate yra kelis kartus didesnis nei standartinių konstrukcijų. Taigi atominių elektrinių patalpos gali atlaikyti 8 balų žemės drebėjimus, tornadus, cunamius, tornadus ir lėktuvų katastrofas.

Reaktoriaus pastatą vainikuoja kupolas, kurį saugo vidinės ir išorinės betoninės sienos. Vidinė betoninė siena yra padengta plieno lakštu, kuris avarijos atveju turėtų sukurti uždarą oro erdvę ir neišleisti į orą radioaktyviųjų medžiagų.

Kiekviena atominė elektrinė turi savo aušinimo baseiną. Ten dedamos urano tabletės, kurios jau atgyveno savo tarnavimo laiką. Iš reaktoriaus pašalinus urano kurą, jis išlieka itin radioaktyvus, todėl reakcijos kuro strypų viduje nustoja vykti, tai turi trukti nuo 3 iki 10 metų (priklausomai nuo reaktoriaus, kuriame buvo kuro, konstrukcijos). Aušinimo baseinuose urano granulės atšąla ir jų viduje nustoja vykti reakcijos.

Atominės elektrinės technologinė schema, arba paprasčiau tariant, atominių elektrinių projektinė schema yra kelių tipų, taip pat atominės elektrinės charakteristikos ir atominės elektrinės šiluminė diagrama, tai priklauso nuo tipo branduolinio reaktoriaus, kuris naudojamas elektros energijos gamybos procese.

Plaukiojanti atominė elektrinė

Mes jau žinome, kas yra atominė elektrinė, bet Rusijos mokslininkai sugalvojo paimti atominę elektrinę ir padaryti ją mobilią. Šiai dienai projektas beveik baigtas. Ši konstrukcija buvo vadinama plūduriuojančia atomine elektrine. Pagal planą plaukiojanti atominė elektrinė galės aprūpinti elektra iki dviejų šimtų tūkstančių gyventojų turintį miestą. Jo pagrindinis privalumas yra galimybė judėti jūra. Galinčios judėti atominės elektrinės statyba šiuo metu vyksta tik Rusijoje.

Atominės elektrinės naujiena – netrukus pradės veikti pirmoji pasaulyje plūduriuojanti atominė elektrinė, skirta aprūpinti energija Rusijos Čiukotkos autonominiame apygardoje esantį Peveko uostamiestį. Pirmoji plaukiojanti atominė elektrinė vadinasi „Akademik Lomonosov“, Sankt Peterburge statoma mini atominė elektrinė, kurią planuojama paleisti 2016 – 2019 m. Plaukiojančios atominės elektrinės pristatymas įvyko 2015 m., tuomet statytojai pristatė beveik baigtą plūduriuojančios atominės elektrinės projektą.

Plaukiojanti atominė elektrinė skirta aprūpinti elektra atokiausius miestus, turinčius prieigą prie jūros. „Akademik Lomonosov“ atominis reaktorius nėra toks galingas kaip antžeminės atominės elektrinės, tačiau jo tarnavimo laikas siekia 40 metų, vadinasi, mažojo Peveko gyventojai dėl elektros trūkumo nekentės beveik pusę amžiaus.

Plaukiojanti atominė elektrinė gali būti naudojama ne tik kaip šilumos ir elektros šaltinis, bet ir vandens gėlinimui. Skaičiavimu, per dieną jis gali pagaminti nuo 40 iki 240 kubinių metrų gėlo vandens.
Plaukiojančios atominės elektrinės pirmasis blokas kainavo 16 su puse milijardo rublių, kaip matome, atominių elektrinių statyba nėra pigus malonumas.

Atominės elektrinės sauga

Po Černobylio katastrofos 1986 metais ir Fukušimos avarijos 2011 metais žodžiai atominė elektrinė sukelia žmonėms baimę ir paniką. Tiesą sakant, šiuolaikinės atominės elektrinės aprūpintos naujausiomis technologijomis, sukurtos specialios saugos taisyklės, o apskritai atominės elektrinės apsauga susideda iš 3 lygių:

Pirmajame lygmenyje turi būti užtikrintas normalus atominės elektrinės darbas. Atominės elektrinės sauga labai priklauso nuo tinkamos atominės elektrinės vietos, gerai parengto projekto ir visų sąlygų įvykdymo statant pastatą. Viskas turi atitikti taisykles, saugos instrukcijas ir planus.

Antrajame lygmenyje svarbu neleisti normaliai atominės elektrinės eksploatacijai pereiti į avarinę situaciją. Tam yra specialūs prietaisai, kurie stebi temperatūrą ir slėgį reaktoriuose bei praneša apie menkiausius rodmenų pokyčius.

Jei pirmasis ir antrasis apsaugos lygiai neveikia, naudojamas trečiasis – tiesioginis atsakas į avarinę situaciją. Jutikliai užfiksuoja avariją ir į ją reaguoja patys – išjungiami reaktoriai, lokalizuojami radiacijos šaltiniai, aušinama aktyvioji zona, pranešama apie avariją.

Žinoma, atominė elektrinė reikalauja ypatingo dėmesio saugos sistemai tiek statybos, tiek eksploatacijos etape. Griežtų reglamentų nesilaikymas gali turėti labai rimtų pasekmių, tačiau šiandien didžioji atsakomybė už atominių elektrinių saugą tenka kompiuterinėms sistemoms, o žmogiškasis faktorius beveik visiškai neįtraukiamas. Atsižvelgiant į aukštą šiuolaikinių mašinų tikslumą, galite būti tikri atominių elektrinių saugumu.

Specialistai tikina, kad stabiliai veikiančiose moderniose atominėse elektrinėse ar būnant šalia jų didelės radioaktyviosios spinduliuotės dozės gauti neįmanoma. Net atominės elektrinės darbuotojai, kurie, beje, kasdien matuoja gaunamos radiacijos lygį, yra apšvitinami ne daugiau nei paprasti didžiųjų miestų gyventojai.

Branduoliniai reaktoriai

Kas yra atominė elektrinė? Tai visų pirma veikiantis branduolinis reaktorius. Jo viduje vyksta energijos gamybos procesas. Kuro mazgai dedami į branduolinį reaktorių, kur urano neutronai reaguoja vienas su kitu, kur perduoda šilumą vandeniui ir pan.

Konkretaus reaktoriaus pastato viduje yra šios konstrukcijos: vandens tiekimo šaltinis, siurblys, generatorius, garo turbina, kondensatorius, deaeratoriai, valytuvas, vožtuvas, šilumokaitis, pats reaktorius ir slėgio reguliatorius.

Reaktoriai būna kelių tipų, priklausomai nuo to, kokia medžiaga veikia kaip moderatorius ir aušinimo skystis įrenginyje. Labiausiai tikėtina, kad moderni atominė elektrinė turės šiluminius neutroninius reaktorius:

• vanduo-vanduo (su įprastu vandeniu kaip neutronų moderatorius ir aušinimo skystis);
• grafitas-vanduo (moderatorius - grafitas, aušinimo skystis - vanduo);
• grafitas-dujos (moderatorius – grafitas, aušinimo skystis – dujos);
• sunkus vanduo (moderatorius - sunkus vanduo, aušinimo skystis - paprastas vanduo).

AE efektyvumas ir AE galia

Bendras atominės elektrinės efektyvumas (našumo koeficientas) su suslėgto vandens reaktoriumi yra apie 33%, grafito vandens reaktoriaus - apie 40%, o sunkiojo vandens reaktoriaus - apie 29%. Atominės elektrinės ekonominis gyvybingumas priklauso nuo branduolinio reaktoriaus naudingumo koeficiento, reaktoriaus aktyviosios zonos energijos intensyvumo, įrengtos galios panaudojimo koeficiento per metus ir kt.

AE naujiena – mokslininkai žada netrukus atominių elektrinių efektyvumą padidinti pusantro karto, iki 50 proc. Taip atsitiks, jei kuro rinklės arba kuro rinklės, kurios dedamos tiesiai į branduolinį reaktorių, bus pagamintos ne iš cirkonio lydinių, o iš kompozito. Atominių elektrinių problemos šiandien yra ta, kad cirkonis nėra pakankamai atsparus karščiui, negali atlaikyti labai aukštų temperatūrų ir slėgių, todėl atominių elektrinių efektyvumas yra mažas, tuo tarpu kompozitas gali atlaikyti aukštesnę nei tūkstančio laipsnių Celsijaus temperatūrą.

JAV, Prancūzijoje ir Rusijoje atliekami kompozito panaudojimo kaip urano granulių apvalkalo eksperimentai. Mokslininkai stengiasi padidinti medžiagos stiprumą ir įvedimą į branduolinę energiją.

Kas yra atominė elektrinė? Atominės elektrinės yra pasaulio elektros energija. Bendra atominių elektrinių elektrinė galia visame pasaulyje yra 392 082 MW. Atominės elektrinės charakteristikos pirmiausia priklauso nuo jos galios. Galingiausia pasaulyje atominė elektrinė yra Prancūzijoje, Sivo AE galia (kiekvienas blokas) siekia daugiau nei pusantro tūkstančio MW (megavatų). Kitų atominių elektrinių galia svyruoja nuo 12 MW mini atominėse elektrinėse (Bilibino AE, Rusija) iki 1382 MW (Flanmanvilio atominė elektrinė, Prancūzija). Statybos etape yra Flamanville blokas, kurio galia yra 1650 MW, ir Pietų Korėjos Shin-Kori atominės elektrinės, kurių atominės elektrinės galia 1400 MW.

AE kaina

Atominė elektrinė, kas tai? Tai dideli pinigai. Šiandien žmonėms reikia bet kokių elektros energijos gamybos būdų. Visur daugiau ar mažiau išsivysčiusiose šalyse statomos vandens, šiluminės ir atominės elektrinės. Atominės elektrinės statyba nėra lengvas procesas, reikalaujantis didelių sąnaudų ir kapitalo investicijų, dažniausiai imamasi iš valstybės biudžetų.

Į atominės elektrinės savikainą įeina kapitalo sąnaudos – išlaidos aikštelės paruošimui, statybai, įrangos paleidimui (kapitalinių sąnaudų dydžiai yra per dideli, pavyzdžiui, vienas garo generatorius atominėje elektrinėje kainuoja daugiau nei 9 mln. dolerių). Be to, atominėms elektrinėms reikalingos ir eksploatacinės išlaidos, kurios apima kuro pirkimą, jo šalinimo išlaidas ir kt.

Dėl daugelio priežasčių oficiali atominės elektrinės kaina yra tik apytikslė, šiandien atominė elektrinė kainuotų apie 21–25 milijardus eurų. Pastatyti vieną branduolinį bloką nuo nulio kainuos apie 8 mln. Vidutiniškai vienos stoties atsipirkimo laikotarpis yra 28 metai, tarnavimo laikas - 40 metų. Kaip matote, atominės elektrinės yra gana brangus malonumas, bet, kaip išsiaiškinome, neįtikėtinai reikalingas ir naudingas jums ir man.

Tai labai paprasta. Branduoliniame reaktoriuje uranas-235 skyla, išskirdamas didžiulį kiekį šiluminės energijos, jis užverda vandenį, garai spaudžiami sukasi turbiną, kuri sukasi elektros generatorių, kuri gamina elektrą.

Mokslas žino bent vieną gamtoje esantį branduolinį reaktorių. Jis yra Oklo urano telkinyje Gabone. Tiesa, prieš pusantro milijardo metų jis jau buvo atvėsęs.

Uranas-235 yra vienas iš urano izotopų. Nuo paprasto urano jis skiriasi tuo, kad jo branduolyje trūksta 3 neutronų, todėl branduolys tampa mažiau stabilus ir neutronui patekus į jį dideliu greičiu skyla į dvi dalis. Tokiu atveju išsiskiria dar 2-3 neutronai, kurie gali patekti į kitą Urano-235 branduolį ir jį suskaldyti. Ir taip toliau grandinėje. Tai vadinama branduoline reakcija.

Kontroliuojama reakcija

Jei nekontroliuosite branduolinės grandininės reakcijos ir ji vyks per greitai, gausite tikrą branduolinį sprogimą. Todėl procesą reikia atidžiai stebėti ir neleisti uranui per greitai suirti. Norėdami tai padaryti, branduolinis kuras metaliniuose vamzdeliuose dedamas į moderatorių – medžiagą, kuri sulėtina neutronus ir paverčia jų kinetinę energiją šiluma.

Reakcijos greičiui valdyti į moderatorių panardinami neutronus sugeriančios medžiagos strypai. Kai šie strypai pakeliami, jie sulaiko mažiau neutronų ir reakcija pagreitėja. Jei strypai nuleidžiami, reakcija vėl sulėtės.

Technologijų reikalas

Didžiuliai vamzdžiai atominėse elektrinėse iš tikrųjų yra ne vamzdžiai, o aušinimo bokštai – bokštai, skirti greitam garų aušinimui.

Skilimo momentu šerdis skyla į dvi dalis, kurios nuskrenda didžiuliu greičiu. Bet jie toli neskrenda - atsitrenkia į kaimyninius atomus, o kinetinė energija virsta šilumine energija.

Tada ši šiluma panaudojama vandens šildymui, paverčiant jį garais, garais – turbina, o turbina – generatorių, kuris gamina elektrą, kaip ir įprastoje šiluminėje elektrinėje, veikiančioje anglimi.

Juokinga, bet visa ši branduolinė fizika, urano izotopai, branduolinės grandininės reakcijos – viskas tam, kad užvirintų vandenį.

Dėl švaros

Branduolinė energija naudojama ne tik atominėse elektrinėse. Yra laivų ir povandeninių laivų, varomų branduoline energija. 50-aisiais netgi buvo sukurti branduoliniai automobiliai, lėktuvai ir traukiniai.

Dėl branduolinio reaktoriaus veikimo susidaro radioaktyviosios atliekos. Vienus iš jų galima perdirbti tolesniam naudojimui, o kitus reikia laikyti specialiose saugyklose, kad nepadarytų žalos žmogui ir aplinkai.

Nepaisant to, branduolinė energija dabar yra viena ekologiškiausių. Atominės elektrinės neišskiria išmetamųjų teršalų, reikalauja labai mažai kuro, užima mažai vietos ir yra labai saugios, kai naudojamos teisingai.

Tačiau po avarijos Černobylio atominėje elektrinėje daugelis šalių sustabdė branduolinės energetikos plėtrą. Nors, pavyzdžiui, Prancūzijoje beveik 80 procentų energijos pagaminama atominėse elektrinėse.

2000-aisiais dėl aukštos naftos kainos visi prisiminė branduolinę energiją. Yra sukurta kompaktiškų atominių elektrinių, kurios yra saugios, gali veikti dešimtmečius ir nereikalauja priežiūros.

Atominė elektrinė yra įmonė, kuri yra elektros energijos gamybos įrenginių ir konstrukcijų visuma. Šio įrenginio specifika slypi šilumos generavimo būdu. Temperatūra, reikalinga elektros energijai gaminti, atsiranda dėl atomų skilimo.

Atominių elektrinių kuro vaidmenį dažniausiai atlieka uranas, kurio masės skaičius yra 235 (235 U). Būtent todėl, kad šis radioaktyvus elementas gali palaikyti branduolinę grandininę reakciją, jis naudojamas atominėse elektrinėse ir taip pat branduoliniuose ginkluose.

Šalys, kuriose yra daugiausiai atominių elektrinių

Šiandien 31 pasaulio šalyje veikia 192 atominės elektrinės, kuriose naudojamas 451 branduolinis reaktorius, kurių bendra galia – 394 GW. Didžioji dauguma atominių elektrinių yra Europoje, Šiaurės Amerikoje, Tolimųjų Rytų Azijoje ir buvusioje SSRS, o Afrikoje jų beveik nėra, o Australijoje ir Okeanijoje jų iš viso nėra. Dar 41 reaktorius negamina elektros 1,5–20 metų, 40 iš jų yra Japonijoje.

Per pastaruosius 10 metų visame pasaulyje pradėti eksploatuoti 47 jėgos agregatai, beveik visi yra arba Azijoje (26 Kinijoje), arba Rytų Europoje. Du trečdaliai šiuo metu statomų reaktorių yra Kinijoje, Indijoje ir Rusijoje. KLR įgyvendina didžiausią naujų atominių elektrinių statybos programą, dar maždaug dešimtys pasaulio šalių stato atomines elektrines arba kuria jų statybos projektus.

Be JAV, į pažangiausių šalių branduolinės energijos srityje sąrašą įtraukta:

• Prancūzija;
• Japonija;
• Rusija;
• Pietų Korėja.

2007 metais Rusija pradėjo statyti pirmąją pasaulyje plūduriuojančią atominę elektrinę, kuri išspręstų energijos trūkumo problemą atokiose šalies pakrančių vietose. Statybos vėlavo. Įvairiais skaičiavimais, pirmoji plaukiojanti atominė elektrinė pradės veikti 2019–2019 m.

Kai kurios šalys, įskaitant JAV, Japoniją, Pietų Korėją, Rusiją, Argentiną, kuria apie 10-20 MW galios mini atomines elektrines, skirtas šilumos ir elektros energijos tiekimui atskiroms pramonės šakoms, gyvenamiesiems kompleksams ir ateitis – individualūs namai. Daroma prielaida, kad nedidelio dydžio reaktoriai (žr., pavyzdžiui, Hiperiono AE) gali būti sukurti naudojant saugias technologijas, kurios labai sumažina branduolinio nutekėjimo galimybę. Argentinoje statomas vienas mažas reaktorius CAREM25. Pirmąją mini atominių elektrinių naudojimo patirtį įgijo SSRS (Bilibino AE).

Atominių elektrinių veikimo principas

Atominės elektrinės veikimo principas pagrįstas branduolinio (kartais vadinamo atominiu) reaktoriaus veikimu – specialios tūrinės struktūros, kurioje vyksta atomų skilimo reakcija su energijos išsiskyrimu.

Yra įvairių tipų branduoliniai reaktoriai:

1. PHWR (taip pat vadinamas "slėgiu sunkiojo vandens reaktoriumi" - "sunkiojo vandens branduolinis reaktorius"), naudojamas daugiausia Kanadoje ir Indijos miestuose. Jis yra pagrįstas vandeniu, kurio formulė yra D2O. Jis veikia ir kaip aušinimo skystis, ir kaip neutronų moderatorius. Efektyvumas yra beveik 29%;
2. VVER (vandeniu aušinamas galios reaktorius). Šiuo metu VVER eksploatuojami tik NVS šalyse, ypač VVER-100 modelyje. Reaktoriaus efektyvumas yra 33 %;
3. GCR, AGR (grafito vanduo). Tokiame reaktoriuje esantis skystis veikia kaip aušinimo skystis. Šioje konstrukcijoje neutronų moderatorius yra grafitas, taigi ir pavadinimas. Efektyvumas yra apie 40%.

Remiantis projektavimo principu, reaktoriai taip pat skirstomi į:

• PWR (slėginio vandens reaktorius) – suprojektuotas taip, kad tam tikro slėgio vanduo sulėtintų reakcijas ir tiektų šilumą;
• BWR (suprojektuotas taip, kad garai ir vanduo būtų pagrindinėje įrenginio dalyje, be vandens grandinės);
• RBMK (ypač didelės galios kanalinis reaktorius);
• BN (sistema veikia dėl greito neutronų mainų).

Atominės elektrinės projektavimas ir konstrukcija. Kaip veikia atominė elektrinė?

Tipiška atominė elektrinė susideda iš blokų, kurių kiekviename yra įvairūs techniniai įrenginiai. Reikšmingiausias iš šių blokų – visos atominės elektrinės darbą užtikrinantis kompleksas su reaktorių sale. Jį sudaro šie įrenginiai:

• reaktorius;
• baseinas (čia yra saugomas branduolinis kuras);
• kuro perpylimo mašinos;
• Valdymo kambarys (blokų valdymo pultas, kurio pagalba operatoriai gali stebėti branduolio dalijimosi procesą).

Po šio pastato yra salė. Jame yra garo generatoriai ir pagrindinė turbina. Iškart už jų yra kondensatoriai, taip pat elektros perdavimo linijos, kurios tęsiasi už teritorijos ribų.

Be kita ko, yra blokas su baseinais panaudotam kurui ir specialūs blokai, skirti vėsinti (jie vadinami aušinimo bokštais). Be to, vėsinimui naudojami purškiami baseinai ir natūralūs tvenkiniai.

Atominių elektrinių veikimo principas

Visose be išimties atominėse elektrinėse yra 3 elektros energijos konversijos etapai:

• branduolinis su perėjimu prie šiluminės;
• terminis, virsdamas mechaniniu;
• mechaninis, paverčiamas elektrine.

Uranas išskiria neutronus, todėl išsiskiria didžiulis šilumos kiekis. Karštas vanduo iš reaktoriaus pumpuojamas per garo generatorių, kur jis atiduoda dalį šilumos ir grąžinamas į reaktorių. Kadangi šis vanduo yra aukšto slėgio, jis išlieka skystas (šiuolaikiniuose VVER tipo reaktoriuose ~330 °C temperatūroje yra apie 160 atmosferų). Garo generatoriuje ši šiluma perduodama antrinio kontūro vandeniui, kurio slėgis yra daug mažesnis (per pusę mažesnio nei pirminio kontūro slėgio), todėl užverda. Susidaręs garas patenka į garo turbiną, kuri suka elektros generatorių, o po to į kondensatorių, kur garai aušinami, kondensuojasi ir vėl patenka į garo generatorių. Kondensatorius aušinamas vandeniu iš išorinio atviro vandens šaltinio (pavyzdžiui, aušinimo tvenkinio).

Tiek pirmoji, tiek antroji grandinės yra uždarytos, o tai sumažina radiacijos nutekėjimo tikimybę. Pirminės grandinės konstrukcijų matmenys yra sumažinti, o tai taip pat sumažina radiacijos riziką. Garo turbina ir kondensatorius nesąveikauja su pirminio kontūro vandeniu, o tai palengvina remontą ir sumažina radioaktyviųjų atliekų kiekį išmontuojant stotį.

Atominės elektrinės apsauginiai mechanizmai

Visose atominėse elektrinėse turi būti įrengtos visapusiškos saugos sistemos, pavyzdžiui:

• lokalizavimas – kenksmingų medžiagų plitimo ribojimas avarijos, dėl kurios išsiskyrė radiacija, atveju;
• tiekti – tiekti tam tikrą energijos kiekį stabiliam sistemų veikimui;
• vadovai – padeda užtikrinti, kad visos apsaugos sistemos veiktų normaliai.

Be to, avariniu atveju reaktorius gali būti išjungtas. Tokiu atveju automatinė apsauga nutrauks grandinines reakcijas, jei temperatūra reaktoriuje toliau kils. Šiai priemonei vėliau reikės rimtų restauravimo darbų, kad reaktorius vėl pradėtų veikti.

Černobylio atominėje elektrinėje įvykus pavojingai avarijai, kurios priežastis – netobula reaktoriaus konstrukcija, imta daugiau dėmesio skirti apsaugos priemonėms, taip pat atlikti projektavimo darbai, siekiant užtikrinti didesnį reaktorių patikimumą.

XXI amžiaus katastrofa ir jos pasekmės

2011 m. kovą Japonijos šiaurės rytus sukrėtė žemės drebėjimas, sukėlęs cunamį, kuris galiausiai sugadino 4 iš 6 Fukušimos Daiichi atominės elektrinės reaktorių.

Praėjus mažiau nei dvejiems metams po tragedijos, oficialus žuvusiųjų skaičius per nelaimę viršijo 1 500 žmonių, o 20 000 žmonių vis dar yra dingę be žinios, o dar 300 000 gyventojų buvo priversti palikti savo namus.

Buvo ir nukentėjusiųjų, kurie dėl didžiulės radiacijos dozės negalėjo pasišalinti iš įvykio vietos. Jiems buvo surengta skubi evakuacija, kuri truko 2 paras.

Tačiau kiekvienais metais atominių elektrinių avarijų prevencijos, taip pat avarinių situacijų neutralizavimo metodai tobulinami – mokslas nuosekliai juda į priekį. Tačiau ateityje neabejotinai bus alternatyvių elektros gamybos būdų klestėjimo metas – visų pirma logiška tikėtis, kad per ateinančius 10 metų atsiras milžiniškos orbitinės saulės baterijos, o tai yra gana pasiekiama nulinės gravitacijos sąlygomis. taip pat kitos, įskaitant revoliucines technologijas energetikos sektoriuje.

Jei turite klausimų, palikite juos komentaruose po straipsniu. Mes arba mūsų lankytojai mielai į juos atsakys