Schéma výroby JE. Princip činnosti jaderné elektrárny

Jaderná elektrárna je podnik, který je souborem zařízení a zařízení pro výrobu elektrické energie. Specifikum této instalace spočívá ve způsobu získávání tepla. Teplota potřebná k výrobě elektřiny vzniká rozpadem atomů.

Roli paliva pro jaderné elektrárny plní nejčastěji uran s hmotnostním číslem 235 (235U). Právě proto, že je tento radioaktivní prvek schopen podporovat jadernou řetězovou reakci, se používá v jaderných elektrárnách a také v jaderných zbraních.

Země s největším počtem jaderných elektráren

K dnešnímu dni funguje ve 31 zemích světa 192 jaderných elektráren, které využívají 451 jaderných reaktorů o celkovém výkonu 394 GW. Naprostá většina jaderných elektráren se nachází v Evropě, Severní Americe, Dálné východní Asii a na území bývalého SSSR, zatímco v Africe téměř žádné a v Austrálii a Oceánii vůbec žádné. Dalších 41 reaktorů nevyrábělo elektřinu 1,5 až 20 let, z toho 40 v Japonsku.

Za posledních 10 let bylo ve světě uvedeno do provozu 47 energetických bloků, téměř všechny se nacházejí buď v Asii (26 v Číně) nebo ve východní Evropě. Dvě třetiny reaktorů, které jsou v současnosti ve výstavbě, jsou v Číně, Indii a Rusku. ČLR realizuje nejambicióznější program výstavby nových jaderných elektráren a zhruba desítka dalších zemí staví jaderné elektrárny nebo vypracovává projekty na jejich výstavbu.

Kromě Spojených států obsahuje seznam nejvyspělejších zemí v oblasti jaderné energetiky:

  • Francie;
  • Japonsko
  • Rusko;
  • Jižní Korea.

V roce 2007 Rusko zahájilo výstavbu první plovoucí jaderné elektrárny na světě, aby vyřešilo problém nedostatku energie v odlehlých pobřežních oblastech země. Stavba se potýkala se zpožděním. Podle různých odhadů začne první plovoucí jaderná elektrárna fungovat v letech 2019-2019.

Několik zemí, včetně USA, Japonska, Jižní Koreje, Ruska, Argentiny, vyvíjí minijaderné elektrárny o výkonu cca 10-20 MW za účelem zásobování teplem a elektřinou pro jednotlivá průmyslová odvětví, obytné komplexy a v budoucnu i jednotlivé domy. Předpokládá se, že reaktory malých rozměrů (viz např. JE Hyperion) lze vytvořit pomocí bezpečných technologií, které výrazně snižují možnost úniku jaderného materiálu. Jeden malý reaktor CAREM25 je ve výstavbě v Argentině. První zkušenosti s používáním minijaderných elektráren získal SSSR (JE Bilibino).

Princip činnosti jaderných elektráren

Princip fungování jaderné elektrárny je založen na provozu jaderného (někdy nazývaného jaderného) reaktoru - speciální trojrozměrné struktury, ve které dochází k reakci štěpení atomů za uvolnění energie.

Existují různé typy jaderných reaktorů:

  1. PHWR (také nazývaný „tlakový těžkovodní reaktor“ – „těžkovodní jaderný reaktor“), používaný především v Kanadě a ve městech Indie. Je založen na vodě, jejíž vzorec je D2O. Plní funkci chladiva i moderátoru neutronů. Účinnost se blíží 29 %;
  2. VVER (tlakově chlazený energetický reaktor). V současné době jsou VVER provozovány pouze v CIS, zejména model VVER-100. Reaktor má účinnost 33 %;
  3. GCR, AGR (grafitová voda). Kapalina obsažená v takovém reaktoru působí jako chladivo. V tomto provedení je moderátor neutronů grafit, odtud název. Účinnost je asi 40 %.

Podle principu zařízení se reaktory také dělí na:

  • PWR (tlakovodní reaktor) - navržený tak, že voda pod určitým tlakem zpomaluje reakce a dodává teplo;
  • BWR (navrženo tak, že pára a voda jsou v hlavní části zařízení, bez vodního okruhu);
  • RBMK (kanálový reaktor se zvláště vysokým výkonem);
  • BN (systém funguje díky rychlé výměně neutronů).

Zařízení a konstrukce jaderné elektrárny. Jak funguje jaderná elektrárna?

Typická jaderná elektrárna se skládá z bloků, uvnitř každého z nich jsou umístěna různá technická zařízení. Nejvýznamnějším z těchto bloků je komplex s reaktorovým sálem, který zajišťuje provoz celé jaderné elektrárny. Skládá se z následujících zařízení:

  • reaktor;
  • bazén (v něm je skladováno jaderné palivo);
  • vozidla překládající palivo;
  • Hlavní velín (ovládací panel v blocích, s jehož pomocí mohou operátoři pozorovat proces jaderného štěpení).

Na tuto budovu navazuje hala. Je vybavena parogenerátory a je hlavní turbínou. Bezprostředně za nimi jsou kondenzátory, stejně jako elektrické přenosové vedení, které přesahuje hranice území.

Mimo jiné se zde nachází blok s bazény na vyhořelé palivo a speciální bloky určené pro chlazení (říká se jim chladicí věže). Kromě toho se k ochlazení používají stříkací bazény a přírodní nádrže.

Princip činnosti jaderných elektráren

Ve všech jaderných elektrárnách bez výjimky existují 3 stupně přeměny elektrické energie:

  • jaderná s přechodem na tepelnou;
  • tepelný, přeměna v mechanické;
  • mechanické, přeměna na elektrické.

Uran vydává neutrony, v důsledku čehož se teplo uvolňuje ve velkém množství. Horká voda z reaktoru je čerpána přes parogenerátor, kde odevzdává část tepla a opět se vrací do reaktoru. Jelikož je tato voda pod vysokým tlakem, zůstává v kapalném stavu (v moderních reaktorech typu VVER asi 160 atmosfér při teplotě ~330 °C). V parogenerátoru se toto teplo předává vodě sekundárního okruhu, která je pod mnohem nižším tlakem (polovičním tlakem primárního okruhu nebo méně), a proto vře. Vzniklá pára vstupuje do parní turbíny, která roztáčí elektrický generátor, a poté do kondenzátoru, kde se pára ochladí, kondenzuje a opět vstupuje do parogenerátoru. Kondenzátor je chlazen vodou z vnějšího otevřeného zdroje vody (např. chladicího jezírka).

První i druhý okruh jsou uzavřeny, což snižuje pravděpodobnost úniku radiace. Rozměry konstrukcí primárního okruhu jsou minimalizovány, což také snižuje radiační rizika. Parní turbína a kondenzátor neinteragují s vodou primárního okruhu, což usnadňuje opravy a snižuje množství radioaktivního odpadu při demontáži stanice.

Ochranné mechanismy JE

Všechny jaderné elektrárny musí být vybaveny integrovanými bezpečnostními systémy, například:

  • lokalizační - omezit šíření škodlivých látek v případě havárie, která měla za následek únik radiace;
  • poskytování - dodávat určité množství energie pro stabilní provoz systémů;
  • manažeři - slouží k zajištění normální funkce všech ochranných systémů.

Reaktor lze navíc v případě nouze odstavit. V tomto případě automatická ochrana přeruší řetězové reakce, pokud teplota v reaktoru nadále stoupá. Toto opatření si následně vyžádá seriózní restaurátorské práce, aby se reaktor vrátil do provozu.

Poté, co došlo v jaderné elektrárně v Černobylu k nebezpečné havárii, jejíž příčinou se ukázala být nedokonalost konstrukce reaktoru, začali více dbát na ochranná opatření a prováděli také projekční práce k zajištění větší spolehlivosti reaktorů.

Katastrofa 21. století a její důsledky

V březnu 2011 zasáhlo severovýchod Japonska zemětřesení, které způsobilo vlnu tsunami, která nakonec poškodila 4 ze 6 reaktorů v jaderné elektrárně Fukušima-1.

Méně než dva roky po tragédii byl oficiální počet obětí neštěstí přes 1 500, přičemž 20 000 lidí je stále považováno za nezvěstných a dalších 300 000 obyvatel bylo nuceno opustit své domovy.

Našly se i oběti, které kvůli obrovské dávce radiace nemohly místo opustit. Pro ně byla zorganizována okamžitá evakuace, která trvala 2 dny.

Přesto se každý rok zdokonalují metody prevence havárií v jaderných elektrárnách a také neutralizace mimořádných událostí – věda jde neustále kupředu. Budoucnost se nicméně jednoznačně stane rozkvětem alternativních metod výroby elektřiny – zejména je logické očekávat v příštích 10 letech výskyt gigantických orbitálních solárních panelů, což je docela dosažitelné v nulové gravitaci, stejně jako další, včetně revolučních technologií v energetickém sektoru.

Pokud máte nějaké dotazy - pište je do komentářů pod článkem. My nebo naši návštěvníci je rádi zodpovíme.

Moderní člověk si nedokáže představit život bez elektřiny. Pokud se napájení byť jen na pár hodin zastaví, život metropole bude paralyzován. Více než 90 % elektřiny ve Voroněžské oblasti vyrábí Novovoroněžská jaderná elektrárna. Korespondenti RIA "Voronezh" navštívili NV JE a zjistili, jak se jaderná energie přeměňuje na elektřinu.

Kdy se objevila první jaderná elektrárna?

V roce 1898 slavní vědci Maria Skłodowska-Curie a Pierre Curie objevili, že smolinec, minerál uranu, je radioaktivní, a v roce 1933 americký fyzik Leo Szilard poprvé předložil myšlenku jaderné řetězové reakce, princip, který po svém praktickém zavedení otevřel cestu k vytvoření jaderných zbraní. Zpočátku byla energie atomu využívána pro vojenské účely. Poprvé byl atom použit pro mírové účely v SSSR. První experimentální jaderná elektrárna na světě o výkonu pouhých 5 MW byla spuštěna v roce 1954 ve městě Obninsk v oblasti Kaluga. Práce první experimentální jaderné elektrárny ukázala svůj slib a bezpečnost. Při jeho provozu nedochází k žádným škodlivým emisím do životního prostředí, na rozdíl od tepelných elektráren není potřeba velké množství organického paliva. Jaderné elektrárny jsou dnes jedním z nejekologičtějších zdrojů energie.

Kdy byla postavena Novovoroněžská JE?

Výstavba prvního průmyslového bloku JE NV

Průmyslové využití atomové energie v Sovětském svazu začalo poprvé v Novovoroněžské JE. V září 1964 byl spuštěn první energetický blok NVNPP s tlakovodním reaktorem (VVER), jehož výkon byl 210 MW - téměř 40x více než měla první experimentální jaderná elektrárna. Tento model reaktoru je považován za jeden z technicky nejpokročilejších a nejbezpečnějších na světě. Podmořské reaktory sloužily jako prototypy pro VVER pro jaderné elektrárny. Při výstavbě prvního energetického bloku Novovoroněžské JE neexistovala školicí střediska pro výcvik specialistů schopných obsluhovat reaktory. První jaderní vědci se rekrutovali z bývalých ponorek.

V Novovoroněžské JE bylo postaveno a uvedeno do provozu pět energetických bloků, tři z nich jsou v současné době v provozu, výstavba a příprava na spuštění dalších dvou nových. Všechny energetické bloky na NVNPP s reaktory VVER.

Kolik energie vyrobí jaderná elektrárna?

Výkon energetické jednotky se může pohybovat od několika jednotek až po několik tisíc MW. Průmyslové jaderné elektrárny jsou velmi výkonné. Novovoroněžská JE zajišťuje asi 90 % potřeb Voroněžské oblasti v elektrické energii a téměř 90 % potřeb Novovoroněže v teple. Celková kapacita energetických bloků Novoroněžské JE je 1800 MW. Roční množství elektřiny vyrobené v jaderných elektrárnách stačí na to, aby zajistilo voroněžské letecké elektrárně 191 let nepřetržitého provozu nebo osvětlilo 650 standardních devítipatrových budov. Po spuštění šestého a sedmého energetického bloku se celková kapacita novovoroněžské JE zvýší 2,23krát. Pak bude roční objem energie vyrobené jadernou elektrárnou stačit k zajištění provozu ruských železnic na více než 8 měsíců.

Jak je organizována jaderná elektrárna?

Pohonný blok č. 5 NV JE

Energie v jaderné elektrárně vzniká v reaktoru. Palivem pro něj je uměle obohacený uran ve formě pelet o průměru několika milimetrů. Uranové pelety jsou umístěny v palivových článcích (TVEL) - jedná se o utěsněné duté trubky vyrobené ze žáruvzdorného zirkonia. Palivové soubory (FA) jsou sestaveny z palivových tyčí. V aktivní zóně VVER, kde probíhají procesy štěpení uranu, je několik stovek palivových souborů. Jsou to palivové soubory, které předávají energii ohřevem primárního chladiva. Hustota neutronů v reaktoru je výkonem reaktoru a je regulována množstvím prvků obsahujících neutronový absorbér a bór zavedených do aktivní zóny (jako brzda na autě). Pro výrobu elektřiny na energetických blocích JE i na tepelných blocích se využívá méně než polovina vyrobeného tepla (fyzikální zákon), zbylé teplo páry odváděné v turbíně je odváděno do okolí. Na prvních blocích novoroněžské JE byla k odvodu tepla využívána voda z řeky Don. K chlazení třetího a čtvrtého energetického bloku slouží chladicí věže - konstrukce ze železa a hliníku o výšce cca 91 metrů a hmotnosti 920 tun, kde je ohřátá cirkulační voda ochlazována proudem vzduchu. Pro chlazení pátého energetického bloku bylo vybudováno chladící jezírko naplněné cirkulační vodou, jehož povrch slouží k předávání tepla do okolí. Tato voda nepřichází do styku s primární vodou a je zcela nezávadná. Chladící rybník je tak čistý, že se na něm v roce 2010 konaly celoruské rybářské závody. Pro chlazení cirkulující vody bloků 6 a 7 byly postaveny nejvyšší chladicí věže v Rusku vysoké 173 m. Ze samého vrcholu chladicí věže je dobře vidět okraj města Voroněž.

Jak se jaderná energie mění na elektřinu?

V jádře VVER probíhají procesy štěpení jader uranu. V tomto případě se uvolní obrovské množství energie, která ohřeje vodu (chladivo) primárního okruhu na teplotu cca 300 °C. Voda se nevaří, protože je pod vysokým tlakem (princip tlakového hrnce). Chladivo primárního okruhu je radioaktivní, proto neopouští okruh. Poté se přivádí do parogenerátorů, kde se voda sekundárního okruhu ohřívá a mění na páru a již v turbíně přeměňuje svou energii na elektrickou energii.

Jak se elektřina dostává do našich bytů?

Elektrický proud je uspořádaný nekompenzovaný pohyb volných elektricky nabitých částic-elektronů pod vlivem elektrického pole. Obrovské množství energie o napětí 220 nebo 500 tisíc voltů opouští jadernou elektrárnu přes dráty. Takto vysoké napětí je nutné pro snížení ztrát při přenosu na velké vzdálenosti. Spotřebitel však takové napětí nepotřebuje a je velmi nebezpečný. Než se elektrický proud dostane do domů, sníží se napětí pomocí transformátorů na obvyklých 220 voltů. Zasunutím zástrčky elektrického spotřebiče do zásuvky jej připojíte k elektrické síti.

Jak bezpečná je jaderná energie?


Chladící rybník NV JE

Při správném provozu je jaderná elektrárna zcela bezpečná. Radiační pozadí v 30 km zóně kolem Novoroněžské JE kontroluje 20 automatických stanovišť. Pracují v režimu kontinuálního měření. Za celou historii provozu stanice radiační pozadí nikdy nepřekročilo přirozené hodnoty pozadí. Ale jaderná energie má potenciální nebezpečí. Bezpečnostní systémy jaderných elektráren jsou proto každým rokem dokonalejší. Pokud u prvních generací JE (1,2 energetických bloků) byly hlavní bezpečnostní systémy aktivní, to znamená, že je musel spouštět člověk nebo automatizace, pak se při projektování bloků generace 3+ (6. a 7. energetický blok Novovoroněžské JE) sází především na pasivní bezpečnostní systémy. V případě potenciálně nebezpečné situace budou pracovat sami a nebudou se řídit osobou nebo automatizací, ale fyzikálními zákony. Například v případě blackoutu v jaderné elektrárně ochranné prvky působením gravitace samovolně spadnou do aktivní zóny a odstaví reaktor.

Personál jaderné elektrárny se pravidelně školí na zvládání různých typů mimořádných událostí. Havarijní situace jsou simulovány na speciálních plnohodnotných simulátorech – počítačově řízených zařízeních, které jsou navenek nerozeznatelné od blokových ovládacích panelů. Provozní pracovníci řídící reaktor každých 5 let obdrží od Rostekhnadzoru licenci na právo provádět technologický proces (řízení bloku JE). Postup je podobný jako při získání řidičského průkazu. Specialista skládá teoretické zkoušky a prokazuje praktické dovednosti na simulátoru. Obsluhu reaktoru smí provádět pouze personál s licencí a složením zkoušek v jaderných elektrárnách.

Všimli jste si chyby? Vyberte jej myší a stiskněte Ctrl+Enter

Princip fungování jaderné elektrárny a elektráren spalujících klasické palivo (uhlí, plyn, topný olej, rašelina) je stejný: vlivem uvolněného tepla se voda přeměňuje na páru, která je pod tlakem přiváděna do turbíny a roztáčí ji. Turbína zase přenáší rotaci na generátor elektrického proudu, který přeměňuje mechanickou energii rotace na elektrickou energii, tedy generuje proud. U tepelných elektráren dochází k přeměně vody na páru v důsledku energie spalování uhlí, plynu atd., v případě jaderných elektráren v důsledku energie štěpení jádra uranu-235.

K přeměně energie jaderného štěpení na energii vodní páry se používají různé typy instalací, které se nazývají jaderné energetické reaktory (zařízení). Uran se obvykle používá ve formě oxidu - U0 2 .

Oxid uranu jako součást speciálních struktur je umístěn v moderátoru - látce, při interakci s níž neutrony rychle ztrácejí energii (zpomalují se). Pro tyto účely se používá voda nebo grafit - podle toho se reaktory nazývají vodní nebo grafitové.

K přenosu energie (jinými slovy tepla) z jádra do turbíny se používá chladicí kapalina - voda, tekutý kov(např. sodík) nebo plyn(například vzduch nebo helium). Chladivo zvenčí omývá zahřáté hermetické struktury, uvnitř kterých probíhá štěpná reakce. V důsledku toho se chladicí kapalina zahřívá a při pohybu speciálními trubkami přenáší energii (ve formě vlastního tepla). Ohřátá chladicí kapalina se používá k vytvoření páry, která je pod vysokým tlakem přiváděna do turbíny.

Obr.G.1. Schéma JE: 1 - jaderný reaktor, 2 - oběhové čerpadlo, 3 - výměník tepla, 4 - turbína, 5 - generátor elektrického proudu

V případě plynového chladiva tento stupeň chybí a ohřátý plyn je přiváděn přímo do turbíny.

V ruské (sovětské) jaderné energetice se rozšířily dva typy reaktorů: tzv. High Power Channel Reactor (RBMK) a Pressurised Water Power Reactor (VVER). Na příkladu RBKM se podíváme na princip fungování jaderné elektrárny trochu podrobněji.

RBMK

RBMK je zdroj elektrické energie o výkonu 1000 MW, což odráží vstup RBMK-1000. Reaktor je umístěn v železobetonové šachtě na speciální nosné konstrukci. Kolem něj, nahoře a dole se nachází biologická ochrana(ochrana před ionizujícím zářením). Plní jádro reaktoru grafitové zdivo(tedy určitým způsobem složené grafitové bloky o velikosti 25x25x50 cm) válcového tvaru. Svislé otvory jsou provedeny po celé výšce (obr. G.2.). Jsou v nich umístěny kovové trubky, tzv kanály(odtud název „kanál“). V kanálech jsou instalovány buď konstrukce s palivem (TVEL - palivový článek), nebo tyče pro ovládání reaktoru. První jsou tzv palivové kanály, druhý - kanály kontroly a ochrany. Každý kanál je samostatnou hermeticky uzavřenou konstrukcí.Reaktor je řízen ponořením tyčí absorbujících neutrony do kanálu (k tomuto účelu se používají materiály jako kadmium, bor, europium). Čím hlouběji taková tyč vstupuje do jádra, tím více neutronů je absorbováno, takže počet štěpných jader klesá a uvolňování energie se snižuje. Soubor příslušných mechanismů se nazývá řídicí a ochranný systém (CPS).


Obr.G.2. Schéma RBMK.

Do každého palivového kanálu je zespodu přiváděna voda, kterou do reaktoru dodává speciální výkonné čerpadlo – tzv hlavní oběhové čerpadlo (MCP). Promýváním palivových souborů se voda vaří a na výstupu z kanálu se tvoří směs páry a vody. Ona vstoupí separační buben (BS)- přístroj, který umožňuje oddělit (oddělit) suchou páru od vody. Odloučená voda je posílána hlavním cirkulačním čerpadlem zpět do reaktoru, čímž se uzavře okruh „reaktor – bubnový separátor – SSC - reaktor". To se nazývá okruhu vícenásobného nuceného oběhu (KMPTS). V RBMK jsou dva takové okruhy.

Množství oxidu uranu potřebného pro provoz RBMK je asi 200 tun (jejich použití uvolňuje stejnou energii jako při spalování asi 5 milionů tun uhlí). Palivo "pracuje" v reaktoru 3-5 let.

Chladicí kapalina je uvnitř uzavřená smyčka, izolované od vnějšího prostředí, s vyloučením jakékoli významné radiační kontaminace. Potvrzují to studie radiační situace v okolí jaderné elektrárny, a to jak ze strany služeb samotných stanic, tak ze strany regulačních úřadů, ekologů a mezinárodních organizací.

Chladicí voda pochází z nádrže poblíž stanice. Nasávaná voda má přitom přirozenou teplotu a voda vracející se zpět do nádrže je přibližně o 10 °C vyšší. Existují přísné předpisy na teplotu ohřevu, které se dále zpřísňují s ohledem na místní ekosystémy, ale takzvané „tepelné znečištění“ nádrže je pravděpodobně nejvýznamnější ekologickou škodou jaderných elektráren. Tato nevýhoda není zásadní a nepřekonatelná. Aby se tomu zabránilo, spolu s ochlazovacími jezírky (nebo místo nich), chladicí věže. Jsou to obrovské stavby ve formě kónických trubek velkého průměru. Chladicí voda je po zahřátí v kondenzátoru přiváděna do mnoha trubek umístěných uvnitř chladicí věže. Tyto trubky mají malé otvory, kterými vytéká voda a tvoří uvnitř chladicí věže „obří sprchu“. Padající voda je ochlazována atmosférickým vzduchem a shromažďována pod chladicí věží v bazénu, odkud je odebírána pro chlazení kondenzátoru. Nad chladicí věží se v důsledku odpařování vody tvoří bílý oblak.

Radioaktivní emise z jaderných elektráren 1-2 objednávky pod nejvyššími přípustnými (tj. přijatelně bezpečnými) hodnotami a koncentrace radionuklidů v areálech JE milionkrát nižší než MPC a desetitisíckrát nižší než přirozená úroveň radioaktivity.

Radionuklidy vstupující do životního prostředí během provozu JE jsou převážně štěpné produkty. Většina z nich jsou inertní radioaktivní plyny (IRG), které mají krátkou periodu poločas rozpadu a proto nemají hmatatelný dopad na životní prostředí (chátrají dříve, než stihnou zasáhnout). Kromě štěpných produktů jsou některé emise aktivačními produkty (radionuklidy vzniklé ze stabilních atomů působením neutronů). Významné z hlediska radiační zátěže jsou radionuklidy s dlouhou životností(JN, hlavními radionuklidy tvořícími dávku jsou cesium-137, stroncium-90, chrom-51, mangan-54, kobalt-60) a radioizotopy jódu(hlavně jód-131). Přitom jejich podíl na emisích JE je extrémně nevýznamný a pohybuje se v tisícinách procenta.

Podle výsledků z roku 1999 nepřesáhly úniky radionuklidů z jaderných elektráren z hlediska inertních radioaktivních plynů 2,8 % přípustných hodnot pro uran-grafitové reaktory a 0,3 % pro VVER a BN. U radionuklidů s dlouhým poločasem rozpadu nepřesáhly emise 1,5 % povolených emisí pro uran-grafitové reaktory a 0,3 % pro VVER a BN, pro jód-131 1,6 % a 0,4 %.

Důležitým argumentem ve prospěch jaderné energetiky je kompaktnost paliva. Zaokrouhlené odhady jsou následující: 1 kg palivového dřeva dokáže vyrobit 1 kWh elektřiny, 1 kg uhlí - 3 kWh, 1 kg ropy - 4 kWh, 1 kg jaderného paliva (nízce obohacený uran) - 300 000 kWh.

A malátná pohonná jednotka výkon 1 GW spotřebuje ročně přibližně 30 tun nízko obohaceného uranu (tj. jedno auto ročně). Aby byl zajištěn rok provozu stejného výkonu uhelná elektrárna jsou potřeba asi 3 miliony tun uhlí (tj pět vlaků denně).

Úniky radionuklidů s dlouhým poločasem rozpadu uhelné nebo ropné elektrárny v průměru 20-50 (a podle některých odhadů 100) krát vyšší než u jaderných elektráren stejného výkonu.

Uhlí a další fosilní paliva obsahují draslík-40, uran-238, thorium-232, přičemž specifická aktivita každého z nich se pohybuje od několika jednotek do několika stovek Bq / kg (a v souladu s tím i takové členy jejich radioaktivní řady, jako je radium-226, radium-228, olovo-210, polonium-222 a další radionuklid-radon-). Izolované od biosféry v tloušťce zemské horniny se při spalování uhlí, ropy a plynu uvolňují a uvolňují do atmosféry. Navíc jde především o nejnebezpečnější alfa-aktivní nuklidy z hlediska vnitřní expozice. A přestože přirozená radioaktivita uhlí je obvykle relativně nízká, Množství palivo spálené na jednotku vyrobené energie je kolosální.

V důsledku expoziční dávky pro obyvatelstvo žijící v blízkosti uhelné elektrárny (se stupněm čištění kouřových emisí na úrovni 98-99 %) více než expoziční dávky obyvatel v blízkosti jaderné elektrárny 3-5krát.

Kromě emisí do atmosféry je třeba vzít v úvahu, že v místech, kde se koncentruje odpad z uhelných elektráren, je pozorováno výrazné zvýšení radiačního pozadí, které může vést k dávkám překračujícím maximální přípustné hodnoty. Část přirozené aktivity uhlí je soustředěna v popelu, který se v elektrárnách hromadí v obrovském množství. Zároveň jsou ve vzorcích popela z ložiska Kansko-Achinsk zaznamenány úrovně více než 400 Bq/kg. Radioaktivita popílku z donbaského uhlí přesahuje 1000 Bq/kg. A tyto odpady nejsou izolovány od životního prostředí. Výroba elektřiny za GW-rok spalováním uhlí uvolňuje do životního prostředí stovky GBq aktivity (většinou alfa).

Pojmy jako "radiační kvalita ropy a plynu" začaly přitahovat vážnou pozornost relativně nedávno, přičemž obsah přírodních radionuklidů v nich (radia, thoria a dalších) může dosáhnout významných hodnot. Například objemová aktivita radonu-222 v zemním plynu je v průměru od 300 do 20 000 Bq / m 3 s maximálními hodnotami do 30 000 - 50 000. A Rusko produkuje téměř 600 miliard metrů krychlových ročně.

Nicméně je třeba poznamenat, že radioaktivní emise jak z jaderných, tak tepelných elektráren nevedou k znatelným důsledkům pro veřejné zdraví. I u uhelných elektráren jde o třetiřadý environmentální faktor, který má podstatně nižší význam než ostatní: chemické a aerosolové emise, odpady a tak dále.

PŘÍLOHA H

Návrh na vytvoření AM reaktoru pro budoucí jadernou elektrárnu poprvé zazněl 29. listopadu 1949 na poradě vědeckého ředitele atomového projektu I.V. Kurchatov, ředitel Institutu fyzikálních problémů A.P. Aleksandrov, ředitel NIIKhimash N.A. Dollezhal a vědecký tajemník NTS průmyslu B.S. Pozdňakov. Schůze doporučila zařadit do plánu výzkumu CCGT na rok 1950 „projekt reaktoru na obohacený uran malých rozměrů pouze pro energetické účely s celkovou kapacitou uvolňování tepla 300 jednotek, efektivní kapacitou asi 50 jednotek“ s grafitem a vodním chladivem. Současně byly vydány pokyny k urychlenému provedení fyzikálních výpočtů a experimentálních studií na tomto reaktoru.

Později I.V. Kurchatov a A.P. Volbu AM reaktoru pro prioritní výstavbu vysvětlil Zavenyagin tím, že více než u jiných bloků může využít zkušeností z praxe konvenčních kotlů: celková relativní jednoduchost bloku usnadňuje a zlevňuje stavbu.

V tomto období se na různých úrovních projednávají možnosti využití energetických reaktorů.

PROJEKT

Bylo považováno za účelné začít s vytvořením reaktoru pro lodní elektrárnu. Za účelem zdůvodnění návrhu tohoto reaktoru a „v principu potvrzení... praktické možnosti přeměny tepla jaderných reakcí jaderných zařízení na mechanickou a elektrickou energii“ bylo rozhodnuto postavit v Obninsku na území Laboratoře „V“ jadernou elektrárnu se třemi reaktorovými zařízeními, včetně zařízení AM, které se stalo reaktorem První JE).

Výnosem Rady ministrů SSSR ze dne 16. května 1950 byl VaV v AM svěřen LIPAN (Institut I. V. Kurčatova), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI). V roce 1950 - začátek roku 1951. tyto organizace prováděly předběžné výpočty (P.E. Nemirovskii, S.M. Feinberg, Yu.N. Zankov), předběžné konstrukční studie atd., poté byly veškeré práce na tomto reaktoru z rozhodnutí I.V. Kurchatov, převedena do Laboratoře "B". Jmenovaný vědecký supervizor, hlavní konstruktér - N.A. Dollezhal.

Projekt počítal s těmito parametry reaktoru: tepelný výkon 30 tis. kW, elektrický výkon – 5 tis. kW, typ reaktoru – tepelný neutronový reaktor s grafitovým moderátorem a chlazení přírodní vodou.

V této době již země měla zkušenosti s vytvářením reaktorů tohoto typu (průmyslové reaktory na výrobu bombového materiálu), ale výrazně se lišily od elektráren, mezi které patří i reaktor AM. Potíže byly spojeny s potřebou dosáhnout vysokých teplot chladiva v AM reaktoru, z čehož vyplynulo, že bylo nutné hledat nové materiály a slitiny, které by těmto teplotám odolávaly, byly odolné vůči korozi, neabsorbovaly neutrony ve velkém množství atd. Pro iniciátory výstavby jaderné elektrárny s AM reaktorem byly tyto problémy zřejmé od samého počátku, otázkou bylo, jak brzy a jak úspěšně je překonat.

VÝPOČTY A STÁNEK

V době předání práce na AM laboratoři „B“ byl projekt definován pouze obecně. Bylo potřeba vyřešit mnoho fyzikálních, technických a technologických problémů a jejich počet se s postupem prací na reaktoru zvyšoval.

Jednalo se především o fyzikální výpočty reaktoru, které musely být provedeny bez mnoha dat k tomu nezbytných. V laboratoři "V" D.F. Zaretského a hlavní výpočty provedla skupina M.E. Minashina v oddělení A.K. Krasin. MĚ. Minashin byl obzvláště znepokojen nedostatkem přesných hodnot pro mnoho konstant. Bylo obtížné zorganizovat jejich měření na místě. Z jeho iniciativy byly některé z nich postupně doplňovány především z důvodu měření prováděných LIPANem a několika v laboratoři „B“, ale obecně nebylo možné zaručit vysokou přesnost vypočtených parametrů. Proto byl koncem února - začátkem března 1954 sestaven stojan AMF - kritická montáž AM reaktoru, která potvrdila uspokojivou kvalitu výpočtů. A přestože sestava nedokázala reprodukovat všechny podmínky skutečného reaktoru, výsledky podpořily naději na úspěch, i když bylo mnoho pochybností.

3. března 1954 byla na tomto stojanu poprvé v Obninsku provedena řetězová reakce štěpení uranu.

Ale s přihlédnutím k tomu, že experimentální data byla neustále zpřesňována, zdokonalovala se metodika výpočtu, až do spuštění reaktoru pokračovalo studium hodnoty palivové zátěže reaktoru, chování reaktoru v nestandardních režimech, počítaly se parametry absorpčních tyčí atd.

VYTVOŘENÍ TVELU

S dalším důležitým úkolem - vytvořením palivového prvku (palivového prvku) - V.A. Malykh a pracovníci technologického oddělení Laboratoře "V". Na vývoji palivového prvku se podílelo několik příbuzných organizací, ale pouze možnost navržená V.A. Malý, ukázal vysoký výkon. Konstrukční hledání bylo ukončeno koncem roku 1952 vývojem nového typu palivového článku (s disperzním složením uran-molybdenových zrn v hořčíkové matrici).

Tento typ palivového článku umožnil jejich vyřazení při předreaktorových zkouškách (pro tento účel byly v Laboratoři V vytvořeny speciální lavice), což je velmi důležité pro zajištění spolehlivého provozu reaktoru. Stabilita nového palivového prvku v toku neutronů byla studována na LIPAN v reaktoru MR. NIIKhimmash vyvinul pracovní kanály reaktoru.

Tak se u nás poprvé podařilo vyřešit snad nejdůležitější a nejtěžší problém vznikající jaderné energetiky – vytvoření palivového článku.

KONSTRUKCE

V roce 1951, současně se zahájením výzkumných prací na AM reaktoru v Laboratoři „B“, byla na jejím území zahájena výstavba budovy jaderné elektrárny.

Vedoucím stavby byl jmenován P.I. Zacharov, hlavní inženýr zařízení -.

Jak D.I. Blokhintsev, „budova jaderné elektrárny měla ve svých nejdůležitějších částech tlusté stěny ze železobetonového monolitu, aby byla zajištěna biologická ochrana před jaderným zářením. Ve stěnách byla položena potrubí, kabelové kanály, ventilace atd. Je zřejmé, že úpravy nebyly možné, a proto se při projektování stavby počítalo s rezervami pokud možno s očekáváním změn. Pro vývoj nových typů zařízení a pro realizaci výzkumných prací byly zadávány vědeckotechnické úkoly „vnějším organizacím“ – ústavům, projekčním kancelářím a podnikům. Často se tyto úkoly samy o sobě nedaly dokončit a byly zpřesňovány a doplňovány s postupem návrhu. Hlavní inženýrská a konstrukční řešení ... byla vyvinuta designérským týmem vedeným N.A. Dollezhal a jeho nejbližší asistent P.I. Aleščenkov...“

Styl práce na výstavbě první jaderné elektrárny se vyznačoval rychlým rozhodováním, rychlostí vývoje, určitou rozvinutou hloubkou primárních studií a způsobů zpřesňování přijatých technických řešení, širokým pokrytím alternativních a pojistných oblastí. První jaderná elektrárna byla postavena za tři roky.

START

Začátkem roku 1954 začalo testování a testování různých staničních systémů.

Dne 9. května 1954 bylo v laboratoři "B" zahájeno zatěžování aktivní zóny reaktoru jaderné elektrárny palivovými kanály. Při zavádění 61. palivového kanálu bylo dosaženo kritického stavu, v 19:40. V reaktoru začala řetězová samoudržující reakce štěpení jader uranu. Proběhlo fyzické spuštění jaderné elektrárny.

Při vzpomínce na start napsal: „Postupně se výkon reaktoru zvyšoval a nakonec jsme někde poblíž budovy CHP, kam byla přiváděna pára z reaktoru, viděli s hlasitým syčením proudit z ventilu. Bílý oblak obyčejné páry, navíc ještě ne tak horký, aby roztáčel turbínu, nám připadal jako zázrak: vždyť je to první pára vyrobená atomovou energií. Jeho vzhled byl příležitostí k objetím, gratulacím „na mírném páru“ a dokonce i k slzám radosti. Naše jásání sdílel I.V. Kurchatov, který se v té době podílel na práci. Po příjmu páry o tlaku 12 atm. a při teplotě 260 °C bylo možné studovat všechny bloky jaderné elektrárny za podmínek blízkých projektovým a 26. června 1954 ve večerní směně v 17:00. 45 min. se otevřel ventil pro přívod páry do turbogenerátoru a ten začal vyrábět elektřinu z jaderného kotle. První jaderná elektrárna na světě se dostala pod průmyslovou zátěž.“

„V Sovětském svazu úsilí vědců a inženýrů úspěšně dokončilo návrh a výstavbu první průmyslové jaderné elektrárny s užitečným výkonem 5000 kilowattů. 27. června byla jaderná elektrárna uvedena do provozu a zajišťovala elektřinu pro průmysl a zemědělství v okolních oblastech.

Ještě před spuštěním byl připraven první program experimentálních prací na AM reaktoru a až do uzavření stanice byla jednou z hlavních reaktorových základen, kde se prováděl neutronově-fyzikální výzkum, výzkum ve fyzice pevných látek, testování palivových tyčí, EGC, výroba izotopových produktů atd.

Spuštění jaderné elektrárny pro mladé pracovníky ústavu bylo první zkouškou připravenosti řešit nové a složitější problémy. V úvodních měsících prací byly seřízeny jednotlivé bloky a systémy, detailně byly studovány fyzikální vlastnosti reaktoru, tepelný režim zařízení a celé stanice, finalizována a korigována různá zařízení. V říjnu 1954 byla stanice uvedena do projektové kapacity.

„Londýn, 1. července (TASS). Oznámení o spuštění první průmyslové atomové elektrárny v SSSR je široce zaznamenáno v anglickém tisku, moskevský zpravodaj deníku The Daily Worker píše, že tato historická událost „má nezměrně větší význam než svržení první atomové bomby na Hirošimu.

Paříž 1. července (TASS). Londýnský korespondent Agence France-Presse uvádí, že oznámení o zprovoznění první průmyslové elektrárny na světě pracující na atomovou energii v SSSR se setkalo s velkým zájmem londýnských kruhů atomových specialistů. Anglie, pokračuje korespondent, staví jadernou elektrárnu v Calderhallu. Předpokládá se, že bude moci vstoupit do služby nejdříve za 2,5 roku ...

Šanghaj, 1. července (TASS). V reakci na zprovoznění sovětské atomové elektrárny tokijské rádio vysílá: USA a Británie plánují také výstavbu jaderných elektráren, ale jejich stavbu plánují dokončit v letech 1956-1957. Skutečnost, že Sovětský svaz byl před Anglií a Amerikou ve využívání atomové energie pro mírové účely, naznačuje, že sovětští vědci dosáhli na poli atomové energie velkého úspěchu. Jeden z vynikajících japonských odborníků v oblasti jaderné fyziky, profesor Yoshio Fujioka, komentující oznámení o spuštění atomové elektrárny v SSSR řekl, že jde o začátek „nové éry“.

Jaderné elektrárny ročně vyrobí 10,7 % světové výroby elektřiny. Spolu s tepelnými elektrárnami a vodními elektrárnami se snaží poskytnout lidstvu světlo a teplo, umožnit používání elektrických spotřebičů a učinit náš život pohodlnějším a jednodušším. Náhodou se dnes slova „jaderná elektrárna“ spojují s globálními katastrofami a výbuchy. Běžní obyvatelé nemají o provozu jaderné elektrárny a její struktuře nejmenší ponětí, ale i ti nejneosvícenější lidé slyšeli a děsí incidenty v Černobylu a Fukušimě.

Co je jaderná elektrárna? Jak fungují? Jak nebezpečné jsou jaderné elektrárny? Nevěřte fámám a mýtům, pojďme na to přijít!

Co je jaderná elektrárna?

16. července 1945 byla na vojenském testovacím místě ve Spojených státech poprvé extrahována energie z jádra uranu. Nejsilnější výbuch atomové bomby, který přinesl obrovské množství lidských obětí, se stal prototypem moderního a naprosto mírového zdroje elektřiny.

Poprvé byla elektřina přijímána pomocí jaderného reaktoru 20. prosince 1951 ve státě Idaho v USA. Pro otestování provozuschopnosti byl generátor připojen ke 4 žárovkám a nečekaně pro všechny se lampy rozsvítily. Od tohoto okamžiku začalo lidstvo využívat energii jaderného reaktoru k výrobě elektřiny.

První jaderná elektrárna na světě byla spuštěna v Obninsku v SSSR v roce 1954. Jeho výkon byl pouhých 5 megawattů.

Co je jaderná elektrárna? Jaderná elektrárna je jaderné zařízení, které vyrábí energii pomocí jaderného reaktoru. Jaderný reaktor běží na jaderné palivo, nejčastěji uran.

Princip činnosti jaderného zařízení je založen na štěpné reakci uranových neutronů, které se navzájem srážejí a jsou rozděleny na nové neutrony, které se zase také srážejí a jsou také rozděleny. Taková reakce se nazývá řetězová reakce a je základem jaderné energetiky. Celý tento proces produkuje teplo, které ohřívá vodu do strašně horkého stavu (320 stupňů Celsia). Poté se voda promění v páru, pára roztáčí turbínu, ta pohání elektrický generátor, který vyrábí elektřinu.

Výstavba jaderných elektráren nyní probíhá rychlým tempem. Hlavním důvodem růstu počtu jaderných elektráren ve světě jsou omezené zásoby fosilních paliv, zjednodušeně řečeno zásoby plynu a ropy docházejí, jsou potřeba pro průmyslové a komunální potřeby a uranu a plutonia, které jsou palivem pro jaderné elektrárny, je potřeba málo, jeho zásob je stále poměrně dost.

Co je to jaderná elektrárna? Nejde jen o elektřinu a teplo. Spolu s výrobou elektřiny se jaderné elektrárny využívají také k odsolování vody. Například v Kazachstánu je taková jaderná elektrárna.

Jaké palivo se používá v jaderných elektrárnách

V jaderných elektrárnách lze v praxi využít několik látek schopných vyrábět jadernou elektřinu, moderním palivem jaderných elektráren je uran, thorium a plutonium.

Thoriové palivo se v současnosti v jaderných elektrárnách nepoužívá, protože obtížnější je přeměnit jej na palivové články, zkráceně palivové články.

Palivové tyče jsou kovové trubky, které jsou umístěny uvnitř jaderného reaktoru. Uvnitř palivových článků jsou radioaktivní látky. Tyto trubky lze nazvat sklady jaderného paliva. Druhým důvodem vzácného použití thoria je jeho složité a nákladné zpracování po použití v jaderných elektrárnách.

Plutoniové palivo se také nepoužívá v jaderné energetice, protože. tato látka má velmi složité chemické složení, které se dosud nenaučilo správně používat.

uranové palivo

Hlavní látkou, která v jaderných elektrárnách vyrábí energii, je uran. Uran se dnes těží třemi způsoby: povrchovou těžbou, uzavřenými doly a podzemním loužením vrtáním dolů. Poslední způsob je obzvláště zajímavý. Pro extrakci uranu loužením se do podzemních vrtů nalije roztok kyseliny sírové, nasytí se uranem a přečerpá zpět.

Největší zásoby uranu na světě jsou v Austrálii, Kazachstánu, Rusku a Kanadě. Nejbohatší naleziště jsou v Kanadě, Zairu, Francii a České republice. V těchto zemích se z tuny rudy získá až 22 kilogramů uranových surovin. Pro srovnání, v Rusku se z jedné tuny rudy získá o něco více než jeden a půl kilogramu uranu.

Místa těžby uranu jsou neradioaktivní. V čisté formě není tato látka pro člověka příliš nebezpečná, mnohem větším nebezpečím je radioaktivní bezbarvý plyn radon, který vzniká při přirozeném rozpadu uranu.

Ve formě rudy nelze uran použít v jaderných elektrárnách, nemůže reagovat. Nejprve se uranové suroviny zpracují na prášek – oxid uranu a poté se z něj stane uranové palivo. Uranový prášek se přemění na kovové „tablety“ – slisuje se do malých úhledných kuželů, které se jeden den vypalují při monstrózně vysokých teplotách více než 1500 stupňů Celsia. Právě tyto uranové pelety vstupují do jaderných reaktorů, kde spolu začnou interagovat a v konečném důsledku dodávají lidem elektřinu.
V jednom jaderném reaktoru pracuje současně asi 10 milionů uranových pelet.
Uranové pelety se samozřejmě do reaktoru nevhazují jen tak. Jsou umístěny v kovových trubkách ze slitin zirkonia - palivové články, trubky jsou propojeny do svazků a tvoří palivové soubory - palivové soubory. Právě palivové soubory lze právem nazývat palivem jaderných elektráren.

Zpracování paliva JE

Zhruba po roce používání je potřeba uran v jaderných reaktorech změnit. Palivové články jsou chlazeny několik let a odeslány k řezání a rozpuštění. V důsledku chemické těžby dochází k oddělení uranu a plutonia, které jsou znovu použity a použity k výrobě čerstvého jaderného paliva.

Produkty rozpadu uranu a plutonia se používají k výrobě zdrojů ionizujícího záření. Používají se v lékařství a průmyslu.

Vše, co po těchto manipulacích zůstane, se posílá do rozžhavené pece a ze zbytků se vaří sklo, které pak zůstává uloženo ve speciálních skladech. Proč sklo? Dostat z něj zbytky radioaktivních prvků, které mohou škodit životnímu prostředí, bude velmi obtížné.

Novinky v jaderných elektrárnách jsou novým způsobem likvidace radioaktivního odpadu, který se v poslední době objevil. Vznikly tzv. rychlé jaderné reaktory neboli rychlé neutronové reaktory, které pracují na přepracovaných zbytcích jaderného paliva. Podle vědců jsou zbytky jaderného paliva, které jsou nyní uloženy ve skladovacích zařízeních, schopné poskytovat palivo pro reaktory s rychlými neutrony na 200 let.

Nové rychlé reaktory navíc mohou pracovat na uranové palivo, které se vyrábí z uranu 238, tato látka se v klasických jaderných elektrárnách nepoužívá, protože. pro dnešní jaderné elektrárny je jednodušší zpracovat 235 a 233 uran, kterého v přírodě moc nezbývá. Nové reaktory jsou tedy příležitostí k využití obrovských ložisek uranu 238, které dosud nikdo nevyužil.

Jak se staví jaderná elektrárna?

Co je to jaderná elektrárna? Co je to za změť šedých budov, kterou většina z nás viděla jen v televizi? Jak odolné a bezpečné jsou tyto konstrukce? Jaká je struktura jaderné elektrárny? Srdcem každé jaderné elektrárny je budova reaktoru, vedle ní strojovna a bezpečnostní budova.

Výstavba JE probíhá v souladu s předpisy, předpisy a bezpečnostními požadavky na zařízení pracující s radioaktivními látkami. Jaderná elektrárna je plnohodnotným strategickým objektem státu. Proto je tloušťka pokládky stěn a železobetonových výztužných konstrukcí v budově reaktoru několikanásobně větší než u standardních konstrukcí. Areál jaderných elektráren tak odolá zemětřesení o síle 8 stupňů, tornádu, tsunami, tornádům i pádu letadla.

Budova reaktoru je korunována kupolí, která je chráněna vnitřními a vnějšími betonovými stěnami. Vnitřní betonová stěna je pokryta ocelovým plechem, který by měl v případě havárie vytvořit uzavřený vzdušný prostor a neuvolňovat radioaktivní látky do ovzduší.

Každá jaderná elektrárna má svůj vlastní bazén s vyhořelým palivem. Jsou tam umístěny uranové pelety, které již dosloužily. Po vytažení uranového paliva z reaktoru zůstává extrémně radioaktivní, aby reakce uvnitř palivových článků přestaly probíhat, musí to trvat 3 až 10 let (v závislosti na reaktorovém zařízení, ve kterém se palivo nacházelo). V chladicích bazénech se uranové pelety ochlazují a přestávají v nich probíhat reakce.

Technologické schéma jaderné elektrárny, nebo jednodušeji uspořádání jaderné elektrárny, může být několika typů, stejně jako charakteristiky jaderné elektrárny a tepelné schéma jaderné elektrárny, záleží na typu jaderného reaktoru, který se používá v procesu výroby elektřiny.

plovoucí jaderná elektrárna

Co je jaderná elektrárna už víme, ale ruské vědce napadlo vzít jadernou elektrárnu a udělat ji mobilní. K dnešnímu dni je projekt téměř dokončen. Tento návrh nazvali plovoucí jaderná elektrárna. Jak bylo plánováno, plovoucí jaderná elektrárna bude schopna dodávat elektřinu městu s počtem obyvatel do dvou set tisíc lidí. Jeho hlavní výhodou je možnost pohybu po moři. Výstavba jaderné elektrárny schopné pohybu zatím probíhá pouze v Rusku.

Novinkou JE je brzké spuštění první plovoucí jaderné elektrárny na světě, která má dodávat energii přístavnímu městu Pevek, které se nachází v autonomním okruhu Čukotka v Rusku. První plovoucí jaderná elektrárna se jmenuje „Akademik Lomonosov“, minijaderná elektrárna se staví v Petrohradě a její spuštění je plánováno v letech 2016-2019. Prezentace plovoucí jaderné elektrárny proběhla v roce 2015, poté stavbaři představili téměř hotový návrh FAPP.

Plovoucí jaderná elektrárna je navržena tak, aby dodávala elektřinu nejvzdálenějším městům s přístupem k moři. Jaderný reaktor „akademik Lomonosov“ není tak výkonný jako u pozemních jaderných elektráren, ale má životnost 40 let, což znamená, že obyvatelé malého Peveku nebudou trpět nedostatkem elektřiny téměř půl století.

Plovoucí jadernou elektrárnu lze využít nejen jako zdroj tepla a elektřiny, ale také k odsolování vody. Podle propočtů dokáže vyrobit od 40 do 240 metrů krychlových sladké vody za den.
Náklady na první blok plovoucí jaderné elektrárny byly 16,5 miliardy rublů, jak vidíme, výstavba jaderných elektráren není levnou radostí.

Bezpečnost JE

Po černobylské katastrofě v roce 1986 a havárii ve Fukušimě v roce 2011 slova jaderná elektrárna vyvolávají v lidech strach a paniku. Ve skutečnosti jsou moderní jaderné elektrárny vybaveny nejmodernější technologií, byla vyvinuta speciální bezpečnostní pravidla a obecně se ochrana jaderných elektráren skládá ze 3 úrovní:

Na první úrovni by měl být zajištěn běžný provoz JE. Bezpečnost jaderné elektrárny do značné míry závisí na vhodně zvolené lokalitě pro umístění jaderné elektrárny, kvalitně zpracovaném projektu a splnění všech podmínek při výstavbě objektu. Vše musí odpovídat předpisům, bezpečnostním pokynům a plánům.

Na druhé úrovni je důležité zabránit přechodu běžného provozu JE do havarijního stavu. K tomu existují speciální zařízení, která řídí teplotu a tlak v reaktorech a hlásí sebemenší změny naměřených hodnot.

Pokud první a druhý stupeň ochrany nefungoval, používá se třetí – přímá reakce na mimořádnou událost. Senzory havárii zafixují a samy na ni reagují - reaktory jsou odstaveny, lokalizovány zdroje záření, ochlazena aktivní zóna a havárie je hlášena.

Jaderná elektrárna samozřejmě vyžaduje zvláštní pozornost bezpečnostnímu systému, a to jak ve fázi výstavby, tak ve fázi provozu. Nedodržování přísných předpisů může vést k velmi vážným následkům, ale dnes většina odpovědnosti za bezpečnost jaderných elektráren leží na počítačových systémech a lidský faktor je téměř zcela vyloučen. S přihlédnutím k vysoké přesnosti moderních strojů si můžeme být jisti bezpečností jaderných elektráren.

Odborníci ujišťují, že ve stabilně fungujících moderních jaderných elektrárnách nebo v jejich blízkosti je nemožné dostat velkou dávku radioaktivního záření. Dokonce i pracovníci jaderných elektráren, kteří mimochodem denně měří úroveň přijaté radiace, nejsou vystaveni radiaci více než běžní obyvatelé velkých měst.

jaderné reaktory

Co je to jaderná elektrárna? Jedná se především o funkční jaderný reaktor. Uvnitř něj probíhá proces generování energie. Palivové soubory jsou umístěny v jaderném reaktoru, ve kterém mezi sebou reagují uranové neutrony, kde předávají teplo vodě a podobně.

Uvnitř konkrétní budovy reaktoru jsou následující zařízení: zdroj vody, čerpadlo, generátor, parní turbína, kondenzátor, odvzdušňovače, čistička, ventil, výměník tepla, samotný reaktor a regulátor tlaku.

Reaktory jsou několika typů podle toho, která látka v zařízení působí jako moderátor a chladivo. Je velmi pravděpodobné, že moderní jaderná elektrárna bude mít tepelné neutronové reaktory:

  • voda-voda (s obyčejnou vodou jako moderátorem neutronů a chladivem);
  • grafit-voda (moderátor - grafit, chladicí kapalina - voda);
  • grafit-plyn (moderátor - grafit, chladivo - plyn);
  • těžká voda (moderátor - těžká voda, chladicí kapalina - obyčejná voda).

Účinnost JE a výkon JE

Celková účinnost jaderné elektrárny (účinnost) s tlakovodním reaktorem je asi 33%, s grafitovo-vodním reaktorem - asi 40% a těžkovodním - asi 29%. Ekonomická životaschopnost jaderné elektrárny závisí na účinnosti jaderného reaktoru, energetické náročnosti aktivní zóny reaktoru, faktoru ročního využití instalovaného výkonu atd.

Novinky o jaderných elektrárnách jsou příslibem vědců, že brzy zvýší účinnost jaderných elektráren jedenapůlkrát, až o 50 %. K tomu dojde, pokud palivové soubory nebo palivové soubory, které jsou přímo umístěny v jaderném reaktoru, nebudou vyrobeny ze slitin zirkonia, ale z kompozitu. Problémy jaderných elektráren jsou dnes v tom, že zirkonium není dostatečně žáruvzdorné, nevydrží velmi vysoké teploty a tlaky, a proto je účinnost jaderných elektráren nízká, zatímco kompozit snese teploty nad tisíc stupňů Celsia.

V USA, Francii a Rusku probíhají experimenty s použitím kompozitu jako pláště pro uranové pelety. Vědci pracují na zvýšení pevnosti materiálu a jeho uplatnění v jaderné energetice.

Co je to jaderná elektrárna? Jaderné elektrárny jsou světovou elektrickou energií. Celkový elektrický výkon jaderných elektráren po celém světě je 392 082 MW. Charakteristika jaderné elektrárny závisí především na jejím výkonu. Nejvýkonnější jaderná elektrárna na světě se nachází ve Francii, výkon jaderné elektrárny Sivo (každý blok) je více než jeden a půl tisíce MW (megawattů). Výkon ostatních jaderných elektráren se pohybuje od 12 MW v minijaderných elektrárnách (JE Bilibino, Rusko) do 1382 MW (jaderná elektrárna Flamanville, Francie). Ve fázi výstavby jsou blok Flamanville s výkonem 1650 MW, jaderné elektrárny Jižní Koreje Sin-Kori s výkonem jaderné elektrárny 1400 MW.

Náklady na jadernou elektrárnu

Jaderná elektrárna, co to je? To jsou také velké peníze. Dnes lidé potřebují jakýkoli způsob výroby elektřiny. Vodní, tepelné a jaderné elektrárny se staví všude ve více či méně vyspělých zemích. Výstavba jaderné elektrárny není jednoduchý proces, vyžaduje vysoké náklady a investice, nejčastěji jsou finanční prostředky čerpány ze státních rozpočtů.

Náklady na jadernou elektrárnu zahrnují kapitálové náklady - náklady na přípravu areálu, výstavbu, uvedení zařízení do provozu (výše kapitálových nákladů je neúnosná, např. jeden parogenerátor jaderné elektrárny stojí více než 9 milionů dolarů). Kromě toho jaderné elektrárny vyžadují i ​​provozní náklady, které zahrnují nákup paliva, náklady na jeho likvidaci a podobně.

Z mnoha důvodů jsou oficiální náklady na jadernou elektrárnu pouze odhadem, dnes by jaderná elektrárna stála kolem 21–25 miliard eur. Výstavba jednoho jaderného bloku od nuly by stála asi 8 milionů dolarů. Průměrná doba návratnosti jedné stanice je 28 let, životnost 40 let. Jak vidíte, jaderné elektrárny jsou docela drahé potěšení, ale jak jsme zjistili, jsou pro nás neuvěřitelně potřebné a užitečné.