Výrobná schéma jadrovej elektrárne. Princíp činnosti jadrovej elektrárne

Jadrová elektráreň je podnik, ktorý je súborom zariadení a štruktúr na výrobu elektrickej energie. Špecifikum tejto inštalácie spočíva v spôsobe výroby tepla. Teplota potrebná na výrobu elektriny vzniká rozpadom atómov.

Úlohu paliva pre jadrové elektrárne plní najčastejšie urán s hmotnostným číslom 235 (235U). Práve preto, že je tento rádioaktívny prvok schopný podporovať jadrovú reťazovú reakciu, sa používa v jadrových elektrárňach a používa sa aj v jadrových zbraniach.

Krajiny s najväčším počtom jadrových elektrární

Dnes je v prevádzke 192 jadrových elektrární v 31 krajinách sveta, ktoré využívajú 451 jadrových energetických reaktorov s celkovým výkonom 394 GW. Prevažná väčšina jadrových elektrární sa nachádza v Európe, Severnej Amerike, na Ďalekom východe Ázie a v bývalom ZSSR, kým v Afrike nie sú takmer žiadne a v Austrálii a Oceánii nie sú vôbec žiadne. Ďalších 41 reaktorov nevyrábalo elektrinu 1,5 až 20 rokov, pričom 40 z nich sa nachádza v Japonsku.

Za posledných 10 rokov bolo na celom svete uvedených do prevádzky 47 pohonných jednotiek, takmer všetky sa nachádzajú buď v Ázii (26 v Číne), alebo vo východnej Európe. Dve tretiny reaktorov, ktoré sú v súčasnosti vo výstavbe, sú v Číne, Indii a Rusku. ČĽR realizuje najväčší program výstavby nových jadrových elektrární, asi desiatka ďalších krajín sveta stavia jadrové elektrárne alebo vyvíja projekty na ich výstavbu.

Okrem Spojených štátov obsahuje zoznam najvyspelejších krajín v oblasti jadrovej energie:

• Francúzsko;
• Japonsko;
• Rusko;
• Južná Kórea.

V roku 2007 Rusko začalo s výstavbou prvej plávajúcej jadrovej elektrárne na svete, ktorá by vyriešila problém nedostatku energie v odľahlých pobrežných oblastiach krajiny. Stavba čelila oneskoreniam. Podľa rôznych odhadov začne prvá plávajúca jadrová elektráreň fungovať v rokoch 2019-2019.

Viaceré krajiny vrátane USA, Japonska, Južnej Kórey, Ruska, Argentíny vyvíjajú minijadrové elektrárne s výkonom cca 10-20 MW za účelom zásobovania teplom a elektrinou pre jednotlivé priemyselné odvetvia, obytné komplexy a v tzv. budúcnosť - jednotlivé domy. Predpokladá sa, že malé reaktory (pozri napr. JE Hyperion) môžu byť vytvorené pomocou bezpečných technológií, ktoré výrazne znižujú možnosť úniku jadrových zbraní. V Argentíne prebieha výstavba jedného malého reaktora CAREM25. Prvé skúsenosti s využívaním minijadrových elektrární získal ZSSR (JE Bilibino).

Princíp činnosti jadrových elektrární

Princíp činnosti jadrovej elektrárne je založený na činnosti jadrového (niekedy nazývaného atómový) reaktora - špeciálnej objemovej štruktúry, v ktorej dochádza k reakcii štiepenia atómov s uvoľňovaním energie.

Existujú rôzne typy jadrových reaktorov:

1. PHWR (nazývaný aj „tlakový ťažkovodný reaktor“ – „ťažkovodný jadrový reaktor“), používaný najmä v Kanade a v indických mestách. Jeho základom je voda, ktorej vzorec je D2O. Funguje ako chladivo aj ako moderátor neutrónov. Účinnosť sa blíži k 29 %;
2. VVER (vodou chladený energetický reaktor). V súčasnosti sú VVER prevádzkované iba v SNŠ, najmä model VVER-100. Reaktor má účinnosť 33 %;
3. GCR, AGR (grafitová voda). Kvapalina obsiahnutá v takomto reaktore pôsobí ako chladivo. V tomto dizajne je moderátorom neutrónov grafit, odtiaľ názov. Účinnosť je asi 40%.

Na základe konštrukčného princípu sa reaktory delia aj na:

• PWR (tlakovodný reaktor) - navrhnutý tak, aby voda pod určitým tlakom spomaľovala reakcie a dodávala teplo;
• BWR (navrhnuté tak, že para a voda sú v hlavnej časti zariadenia bez vodného okruhu);
• RBMK (kanálový reaktor s obzvlášť vysokým výkonom);
• BN (systém funguje vďaka rýchlej výmene neutrónov).

Návrh a konštrukcia jadrovej elektrárne. Ako funguje jadrová elektráreň?

Typická jadrová elektráreň pozostáva z blokov, z ktorých každý obsahuje rôzne technické zariadenia. Najvýznamnejším z týchto blokov je komplex s reaktorovou sálou, ktorý zabezpečuje prevádzku celej jadrovej elektrárne. Pozostáva z nasledujúcich zariadení:

• reaktor;
• bazén (tu sa skladuje jadrové palivo);
• stroje na prepravu paliva;
• Riadiaca miestnosť (ovládací panel v blokoch, pomocou ktorého môžu operátori sledovať proces štiepenia jadra).

Na túto budovu nadväzuje hala. Obsahuje parogenerátory a hlavnú turbínu. Bezprostredne za nimi sú kondenzátory, ako aj elektrické prenosové vedenia, ktoré presahujú hranice územia.

Okrem iného sa tu nachádza blok s bazénmi na vyhoreté palivo a špeciálne bloky určené na chladenie (nazývajú sa chladiace veže). Okrem toho sa na ochladzovanie využívajú striekacie bazény a prírodné jazierka.

Princíp činnosti jadrových elektrární

Vo všetkých jadrových elektrárňach bez výnimky existujú 3 stupne premeny elektrickej energie:

• jadrové s prechodom na tepelné;
• tepelné, meniace sa na mechanické;
• mechanické, prevedené na elektrické.

Urán uvoľňuje neutróny, čo vedie k uvoľňovaniu tepla vo veľkých množstvách. Horúca voda z reaktora sa čerpá cez parogenerátor, kde odovzdá časť tepla a vracia sa späť do reaktora. Keďže je táto voda pod vysokým tlakom, zostáva v kvapalnom stave (v moderných reaktoroch typu VVER je asi 160 atmosfér pri teplote ~330 °C). V parogenerátore sa toto teplo prenáša do vody sekundárneho okruhu, ktorá je pod oveľa nižším tlakom (polovičný tlak primárneho okruhu alebo menej), a preto vrie. Výsledná para vstupuje do parnej turbíny, ktorá otáča elektrický generátor, a potom do kondenzátora, kde sa para ochladzuje, kondenzuje a opäť vstupuje do generátora pary. Kondenzátor je chladený vodou z vonkajšieho otvoreného vodného zdroja (napríklad chladiaceho jazierka).

Prvý aj druhý okruh sú uzavreté, čo znižuje pravdepodobnosť úniku žiarenia. Rozmery štruktúr primárneho okruhu sú minimalizované, čo zároveň znižuje radiačné riziká. Parná turbína a kondenzátor neinteragujú s vodou primárneho okruhu, čo uľahčuje opravy a znižuje množstvo rádioaktívneho odpadu pri demontáži stanice.

Ochranné mechanizmy jadrovej elektrárne

Všetky jadrové elektrárne musia byť vybavené komplexnými bezpečnostnými systémami, napr.

• lokalizácia – obmedzenie šírenia škodlivých látok v prípade havárie s následkom úniku žiarenia;
• poskytovanie – dodávanie určitého množstva energie pre stabilnú prevádzku systémov;
• manažéri - slúžia na zabezpečenie normálneho fungovania všetkých ochranných systémov.

Reaktor je navyše možné núdzovo odstaviť. V tomto prípade automatická ochrana preruší reťazové reakcie, ak teplota v reaktore naďalej stúpa. Toto opatrenie si následne vyžiada vážne reštaurátorské práce na obnovenie prevádzky reaktora.

Po tom, čo v jadrovej elektrárni v Černobyle došlo k nebezpečnej havárii, ktorej príčinou bola nedokonalá konštrukcia reaktora, začali venovať väčšiu pozornosť ochranným opatreniam a tiež projekčné práce na zabezpečenie väčšej spoľahlivosti reaktorov.

Katastrofa 21. storočia a jej dôsledky

V marci 2011 zasiahlo severovýchod Japonska zemetrasenie, ktoré spôsobilo cunami, ktoré nakoniec poškodili 4 zo 6 reaktorov v jadrovej elektrárni Fukušima Daiichi.

Necelé dva roky po tragédii oficiálny počet obetí katastrofy presiahol 1 500 ľudí, pričom 20 000 ľudí je stále nezvestných a ďalších 300 000 obyvateľov muselo opustiť svoje domovy.

Našli sa aj obete, ktoré pre obrovskú dávku radiácie nedokázali miesto opustiť. Bola pre nich zorganizovaná okamžitá evakuácia, ktorá trvala 2 dni.

Každý rok sa však zdokonaľujú metódy prevencie havárií v jadrových elektrárňach, ako aj neutralizácie núdzových situácií – veda ide neustále dopredu. Budúcnosť však bude jednoznačne časom rozkvetu alternatívnych spôsobov výroby elektriny – predovšetkým je logické očakávať v najbližších 10 rokoch objavenie sa gigantických orbitálnych solárnych panelov, čo je celkom dosiahnuteľné v podmienkach nulovej gravitácie, ako aj ďalšie, vrátane revolučných technológií v energetickom sektore.

Ak máte nejaké otázky, zanechajte ich v komentároch pod článkom. My alebo naši návštevníci im radi odpovieme

Moderný človek si nevie predstaviť život bez elektriny. Ak sa čo i len na niekoľko hodín zastaví dodávka elektriny, život metropoly bude paralyzovaný. Viac ako 90 % elektriny v regióne Voronež vyrába jadrová elektráreň Novovoronež. Korešpondenti RIA Voronež navštívili JE NV a zistili, ako sa jadrová energia premieňa na elektrickú.

Kedy sa objavila prvá jadrová elektráreň?

V roku 1898 slávni vedci Marie Skłodowska-Curie a Pierre Curie zistili, že smolinec, uránový minerál, je rádioaktívny, a v roku 1933 americký fyzik Leo Szilard prvýkrát predložil myšlienku reťazovej jadrovej reakcie – princíp, ktorý bol kedysi vyslovený. do praxe vydláždil cestu k vytvoreniu jadrovej energie.zbrane. Spočiatku sa atómová energia využívala na vojenské účely. Prvýkrát sa v ZSSR začali atómy využívať na mierové účely. Prvá experimentálna jadrová elektráreň na svete s výkonom iba 5 MW bola spustená v roku 1954 v meste Obninsk v regióne Kaluga. Prevádzka prvej experimentálnej jadrovej elektrárne ukázala svoj prísľub a bezpečnosť. Pri jej prevádzke nedochádza k žiadnym škodlivým emisiám do životného prostredia, na rozdiel od tepelných staníc nie sú potrebné veľké množstvá fosílnych palív. Jadrové elektrárne sú dnes jedným z najekologickejších zdrojov energie.

Kedy bola postavená Novovoronežská jadrová elektráreň?

Výstavba prvého priemyselného bloku NV JE

Po prvýkrát sa priemyselné využitie jadrovej energie v Sovietskom zväze začalo v Novovoronežskej jadrovej elektrárni. V septembri 1964 bol spustený prvý energetický blok NVNPP s tlakovodným reaktorom (VVER), ktorého výkon bol 210 MW - takmer 40-krát viac ako mala prvá experimentálna jadrová elektráreň. Tento model reaktora je považovaný za jeden z technicky najpokročilejších a najbezpečnejších na svete. Prototypmi VVER pre jadrové elektrárne boli podmorské reaktory. Počas výstavby prvého energetického bloku Novovoronežskej JE neexistovali školiace strediská pre špecialistov schopných obsluhovať reaktory. Prví jadroví vedci sa rekrutovali z bývalých ponoriek.

V Novovoronežskej JE bolo postavených a uvedených do prevádzky päť energetických blokov, dnes sú v prevádzke tri, prebieha výstavba a príprava na spustenie ďalších dvoch nových. Všetky bloky elektrárne na NVNPP s reaktormi VVER.

Koľko energie vyrobí jadrová elektráreň?

Kapacita pohonnej jednotky sa môže pohybovať od niekoľkých jednotiek až po niekoľko tisíc MW. Priemyselné jadrové elektrárne sú veľmi výkonné. Novovoronežská jadrová elektráreň zabezpečuje približne 90 % spotreby elektrickej energie vo Voronežskom regióne a takmer 90 % potreby tepla v Novovoronežskom regióne. Celková kapacita energetických blokov Novoroněžskej JE je 1800 MW. Ročný objem elektriny vyrobenej v jadrovej elektrárni stačí na zabezpečenie 191 rokov nepretržitej prevádzky Voronežského leteckého závodu alebo na osvetlenie 650 štandardných deväťposchodových budov. Po spustení šiesteho a siedmeho energetického bloku sa celková kapacita novovoronežskej JE zvýši 2,23-násobne. Potom bude ročný objem energie vyrobenej jadrovou elektrárňou stačiť na zabezpečenie prevádzky ruských železníc na viac ako 8 mesiacov.

Ako funguje jadrová elektráreň?

Energetický blok č. 5 NV JE

Energia v jadrovej elektrárni vzniká v reaktore. Palivom pre ňu je umelo obohatený urán vo forme tabliet s priemerom niekoľkých milimetrov. Uránové pelety sú umiestnené v palivových článkoch (palivových článkoch) - sú to utesnené duté rúrky vyrobené zo žiaruvzdorného zirkónu. Palivové kazety (FA) sú zostavené z palivových tyčí. V aktívnej zóne VVER je niekoľko stoviek palivových kaziet - prebiehajú v nich štiepne procesy jadier uránu. Sú to palivové články, ktoré prenášajú energiu a ohrievajú primárne chladivo. Hustota neutrónov v reaktore je výkon reaktora a je regulovaná množstvom prvkov obsahujúcich neutrónový absorbér a bór zavedených do aktívnej zóny (ako brzda na aute). Na výrobu elektriny v jadrových elektrárňach, ale aj v tepelných blokoch sa spotrebuje menej ako polovica vyrobeného tepla (fyzikálny zákon), zvyšné teplo pary odsávanej v turbíne sa uvoľňuje do životného prostredia. Na prvých blokoch JE Novoroněž sa na odvod tepla používala voda z rieky Don. Na chladenie tretieho a štvrtého energetického bloku slúžia chladiace veže - konštrukcie zo železa a hliníka s výškou cca 91 metrov a hmotnosťou 920 ton, kde sa ohriata cirkulujúca voda ochladzuje prúdom vzduchu. Na chladenie piateho energetického bloku bolo vybudované chladiace jazierko naplnené cirkulačnou vodou, ktorého povrch sa využíva na uvoľňovanie tepla do okolia. Táto voda neprichádza do styku s vodou primárneho okruhu a je úplne bezpečná. Chladiace jazierko je také čisté, že sa v ňom v roku 2010 konali celoruské rybárske preteky. Na chladenie cirkulujúcej vody blokov 6 a 7 boli postavené najvyššie chladiace veže v Rusku s výškou 173 m. Zo samotného vrcholu chladiacej veže je dobre vidieť okraj Voroneža.

Ako sa jadrová energia mení na elektrinu?

V jadre VVER dochádza k štiepnym procesom jadier uránu. Tým sa uvoľní obrovské množstvo energie, ktorá zohreje vodu (chladivo) primárneho okruhu na teplotu cca 300 °C. Voda nevrie, pretože je pod vysokým tlakom (princíp tlakového hrnca). Primárne chladivo je rádioaktívne, a preto neopúšťa okruh. Ďalej sa privádza do parogenerátorov, kde sa voda zo sekundárneho okruhu ohrieva a mení na paru a tá premieňa svoju energiu na elektrickú energiu v turbíne.

Ako sa elektrina dostane do našich bytov?

Elektrický prúd je usporiadaný nekompenzovaný pohyb voľných elektricky nabitých elektrónových častíc pod vplyvom elektrického poľa. Cez drôty opúšťa jadrovú elektráreň obrovské množstvo energie s napätím 220 alebo 500 tisíc voltov. Toto vysoké napätie je potrebné na zníženie strát pri prenosoch na veľké vzdialenosti. Toto napätie sa však pre spotrebiteľa nevyžaduje a je veľmi nebezpečné. Pred vstupom elektrického prúdu do domov sa napätie zníži pomocou transformátorov na obvyklých 220 voltov. Zasunutím zástrčky elektrického spotrebiča do zásuvky ho pripojíte k elektrickej sieti.

Ako bezpečná je jadrová energia?

Chladiace jazierko na NV JE

Pri správnej prevádzke je jadrová elektráreň úplne bezpečná. Radiačné pozadie v 30 km zóne okolo jadrovej elektrárne Novoroněž monitoruje 20 automatických stanovíšť. Pracujú v režime nepretržitého merania. Za celú históriu prevádzky stanice radiácia pozadia nikdy neprekročila prirodzené hodnoty pozadia. Jadrová energia má však potenciálne nebezpečenstvá. Preto sa bezpečnostné systémy v jadrových elektrárňach každým rokom stávajú vyspelejšími. Ak boli pre prvé generácie jadrových elektrární (1,2 blokov) hlavné bezpečnostné systémy aktívne, to znamená, že ich musel spustiť človek alebo automatizácia, tak pri projektovaní blokov generácie 3+ (6. a 7. blok bloku Novovoronežská JE), hlavný dôraz sa kladie na pasívne bezpečnostné systémy. V prípade potenciálne nebezpečnej situácie budú pracovať sami a nebudú sa riadiť osobou alebo automatizáciou, ale fyzikálnymi zákonmi. Napríklad, keď dôjde k výpadku prúdu v jadrovej elektrárni, ochranné orgány pod vplyvom gravitácie samovoľne spadnú do aktívnej zóny a odstavia reaktor.

Personál jadrových elektrární sa pravidelne školí na zvládanie rôznych druhov mimoriadnych udalostí. Núdzové situácie sa simulujú na špeciálnych plnorozsahových simulátoroch – počítačových zariadeniach, ktoré sú navonok nerozoznateľné od ovládacích panelov. Prevádzkový personál riadiaci reaktor dostáva každých 5 rokov od Rostekhnadzoru licenciu na oprávnenie viesť technologický proces (riadiť blok JE). Postup je podobný ako pri získaní vodičského preukazu. Špecialista absolvuje teoretické skúšky a preukáže praktické zručnosti na simulátore. Obsluhu reaktora môže vykonávať len personál, ktorý má licenciu a zloží skúšky JE.

Všimli ste si chybu? Vyberte ho myšou a stlačte Ctrl+Enter

Princíp činnosti jadrovej elektrárne a elektrární, ktoré spaľujú klasické palivo (uhlie, plyn, vykurovací olej, rašelina) je rovnaký: v dôsledku vznikajúceho tepla sa voda premieňa na paru, ktorá je pod tlakom dodávaná do turbíny a otočí to. Turbína zase prenáša rotáciu na generátor elektrického prúdu, ktorý premieňa mechanickú rotačnú energiu na elektrickú energiu, čiže generuje prúd. V prípade tepelných elektrární dochádza k premene vody na paru v dôsledku energie spaľovania uhlia, plynu atď., V prípade jadrových elektrární - v dôsledku štiepnej energie jadra uránu-235.

Na premenu energie jadrového štiepenia na energiu vodnej pary sa používajú rôzne typy zariadení, ktoré sa nazývajú jadrové energetické reaktory (zariadenia). Urán sa zvyčajne používa vo forme oxidu - U0 2.

Oxid uránu ako súčasť špeciálnych štruktúr je umiestnený v moderátori - látke, s ktorou neutróny pri interakcii rýchlo strácajú energiu (spomaľujú sa). Na tieto účely sa používa voda alebo grafit - Podľa toho sa reaktory nazývajú vodné alebo grafitové.

Na prenos energie (inými slovami tepla) z jadra do turbíny sa používa chladivo - voda, tekutý kov(napr. sodík) príp plynu(napríklad vzduch alebo hélium). Chladivo umýva vonkajšok zahriatych utesnených štruktúr, vo vnútri ktorých dochádza k štiepnej reakcii. V dôsledku toho sa chladiaca kvapalina zahrieva a pri pohybe cez špeciálne potrubia prenáša energiu (vo forme vlastného tepla). Zohriata chladiaca kvapalina sa používa na vytvorenie pary, ktorá sa privádza do turbíny pod vysokým tlakom.

Obr.G.1. Schéma jadrovej elektrárne: 1 – jadrový reaktor, 2 – obehové čerpadlo, 3 – výmenník tepla, 4 – turbína, 5 – generátor elektrického prúdu

V prípade chladiaceho média tento stupeň chýba a ohriaty plyn sa privádza priamo do turbíny.

V ruskom (sovietskom) jadrovom energetickom priemysle sa rozšírili dva typy reaktorov: takzvaný vysokovýkonný kanálový reaktor (RBMK) a vodno-vodný energetický reaktor (VVER). Na príklade RBKM sa pozrime na princíp fungovania jadrovej elektrárne trochu podrobnejšie.

RBMK

RBMK je zdroj elektriny s výkonom 1000 MW, čo odráža rekord RBMK-1000. Reaktor je umiestnený v železobetónovej šachte na špeciálnej nosnej konštrukcii. Okolo neho, nad a pod ním je biologická ochrana(ochrana pred ionizujúcim žiarením). Jadro reaktora je naplnené grafitové murivo(teda určitým spôsobom poskladané grafitové bloky s rozmermi 25x25x50 cm) valcového tvaru. Po celej výške sa vytvoria zvislé otvory (obr. G.2.). Obsahujú kovové rúry tzv kanálov(odtiaľ názov „kanál“). V kanáloch sú inštalované buď konštrukcie s palivom (TVEL - palivový článok) alebo tyče na ovládanie reaktora. Prvé sú tzv palivové kanály, druhý - kontrolné a ochranné kanály. Každý kanál je nezávislou utesnenou konštrukciou.Reaktor je ovládaný ponorením tyčí absorbujúcich neutróny do kanála (na tento účel sa používajú materiály ako kadmium, bór a európium). Čím hlbšie takáto tyč vstúpi do aktívnej zóny, tým viac neutrónov sa absorbuje, preto sa počet štiepnych jadier znižuje a uvoľňovanie energie sa znižuje. Súbor zodpovedajúcich mechanizmov sa nazýva riadiaci a ochranný systém (CPS).

Obr.G.2. Schéma RBMK.

Do každého palivového kanála sa zospodu privádza voda, ktorú do reaktora dodáva špeciálne výkonné čerpadlo – tzv hlavné obehové čerpadlo (MCP). Umývaním palivovej kazety voda vrie a na výstupe z kanála sa vytvorí zmes pary a vody. Ona vstúpi bubnový separátor (BS)- zariadenie, ktoré umožňuje oddeliť (oddeliť) suchú paru od vody. Oddelená voda je posielaná späť do reaktora hlavným cirkulačným čerpadlom, čím sa uzatvára okruh „reaktor – bubon – separátor – GNC“ - reaktor“. To sa nazýva viacnásobný okruh s núteným obehom (MCPC). V RBMK sú dva takéto okruhy.

Množstvo oxidu uránu potrebného na prevádzku RBMK je asi 200 ton (pri ich použití sa uvoľní rovnaká energia ako pri spaľovaní asi 5 miliónov ton uhlia). Palivo „pracuje“ v reaktore 3-5 rokov.

Chladiaca kvapalina je v uzavretý okruh, izolované od vonkajšieho prostredia, s vylúčením akejkoľvek významnej radiačnej kontaminácie. Potvrdzujú to štúdie radiačnej situácie v okolí jadrových elektrární, a to tak samotnými službami stanice, ako aj regulačnými orgánmi, environmentalistami a medzinárodnými organizáciami.

Chladiaca voda pochádza zo zásobníka v blízkosti stanice. V tomto prípade má odoberaná voda prirodzenú teplotu a voda vstupujúca do zásobníka je približne o 10°C vyššia. Existujú prísne predpisy o teplote vykurovania, ktoré sa ďalej sprísňujú, aby zohľadňovali miestne ekosystémy, ale takzvané „tepelné znečistenie“ vodného útvaru je pravdepodobne najvýznamnejšou environmentálnou škodou jadrových elektrární. Táto nevýhoda nie je zásadná a neprekonateľná. Aby ste tomu zabránili, spolu s chladiacimi jazierkami (alebo namiesto nich), chladiace veže Sú to obrovské stavby vo forme kužeľových rúr s veľkým priemerom. Chladiaca voda sa po zahriatí v kondenzátore privádza do mnohých rúrok umiestnených vo vnútri chladiacej veže. Tieto rúrky majú malé otvory, cez ktoré vyteká voda a vytvára „obrovskú sprchu“ vo vnútri chladiacej veže. Padajúca voda je ochladzovaná atmosférickým vzduchom a zbieraná pod chladiacou vežou v nádrži, odkiaľ je odoberaná na chladenie kondenzátora. Nad chladiacou vežou sa v dôsledku vyparovania vody vytvára biely oblak.

Rádioaktívne emisie z jadrových elektrární 1-2 objednávky pod maximálne prípustné (teda prijateľne bezpečné) hodnoty a koncentrácie rádionuklidov v oblastiach, kde sa nachádzajú jadrové elektrárne miliónkrát menej ako je maximálna prípustná koncentrácia a desaťtisíckrát menej ako je prirodzená úroveň rádioaktivity.

Rádionuklidy vstupujúce do OS počas prevádzky JE sú najmä štiepne produkty. Ich hlavnou časťou sú inertné rádioaktívne plyny (IRG), ktoré majú krátke periódy polovičný život a preto nemajú citeľný vplyv na životné prostredie (rozpadnú sa skôr, ako stihnú ovplyvniť). Okrem produktov štiepenia sa časť emisií skladá z produktov aktivácie (rádionuklidov vytvorených zo stabilných atómov vplyvom neutrónov). Významné z hľadiska vplyvu žiarenia sú rádionuklidy s dlhou životnosťou(DZN, hlavné dávkovotvorné rádionuklidy - cézium-137, stroncium-90, chróm-51, mangán-54, kobalt-60) a rádioizotopy jódu(väčšinou jód-131). Zároveň je ich podiel na emisiách jadrových elektrární mimoriadne zanedbateľný a pohybuje sa v tisícinách percenta.

Emisie rádionuklidov v jadrových elektrárňach z inertných rádioaktívnych plynov nepresiahli ku koncu roka 1999 2,8 % prípustných hodnôt pre uránovo-grafitové reaktory a 0,3 % pre VVER a BN. V prípade rádionuklidov s dlhou životnosťou nepresiahli emisie 1,5 % prípustných emisií pre uránovo-grafitové reaktory a 0,3 % pre VVER a BN, pre jód-131, 1,6 % a 0,4 %, v uvedenom poradí.

Dôležitým argumentom v prospech jadrovej energie je kompaktnosť paliva. Zaokrúhlené odhady sú nasledovné: z 1 kg palivového dreva môžete vyrobiť 1 kWh elektriny, z 1 kg uhlia - 3 kWh, z 1 kg ropy - 4 kWh, z 1 kg jadrového paliva (nízko obohatený urán) -300 000 kW- h.

A malátna pohonná jednotka Kapacita 1 GW spotrebuje približne 30 ton nízko obohateného uránu ročne (t.j. jedno auto ročne). Na zabezpečenie roka prevádzky rovnakého výkonu uhoľná elektráreň sú potrebné asi 3 milióny ton uhlia (tj päť vlakov denne).

Úniky rádionuklidov s dlhou životnosťou uhoľné alebo ropné elektrárne v v priemere 20-50 (a podľa niektorých odhadov 100) krát vyššia ako jadrová elektráreň rovnakého výkonu.

Uhlie a iné fosílne palivá obsahujú draslík-40, urán-238, tórium-232, pričom špecifická aktivita každého z nich sa pohybuje od niekoľkých jednotiek až po niekoľko stoviek Bq/kg (a teda aj takí členovia ich rádioaktívnej série ako rádium-226 , rádium -228, olovo-210, polónium-210, radón-222 a iné rádionuklidy). Izolované od biosféry v hrúbke zemského kameňa sa pri spaľovaní uhlia, ropy a plynu uvoľňujú a uvoľňujú do atmosféry. Navyše ide najmä o najnebezpečnejšie alfa-aktívne nuklidy z hľadiska vnútorného žiarenia. A hoci je prirodzená rádioaktivita uhlia zvyčajne relatívne nízka, množstvo palivo spálené na jednotku vyrobenej energie je kolosálne.

V dôsledku radiačnej dávky pre obyvateľstvo žijúce v blízkosti uhoľnej elektrárne (so stupňom čistenia dymových emisií na úrovni 98-99%) viac než je dávka žiarenia pre obyvateľstvo v blízkosti jadrovej elektrárne 3-5 krát.

Okrem emisií do atmosféry je potrebné počítať s tým, že v miestach, kde sa sústreďuje odpad z uhoľných elektrární, dochádza k výraznému zvýšeniu radiácie pozadia, čo môže viesť k dávkam prekračujúcim maximálne prípustné dávky. Časť prirodzenej aktivity uhlia je sústredená v popole, ktorý sa v elektrárňach hromadí v obrovských množstvách. Zároveň sa vo vzorkách popola z ložiska Kansko-Achinskoye pozorujú úrovne viac ako 400 Bq/kg. Rádioaktivita popolčeka z donbaského uhlia presahuje 1000 Bq/kg. A tento odpad nie je v žiadnom prípade izolovaný od životného prostredia. Výroba GWh elektriny spaľovaním uhlia uvoľňuje stovky GBq aktivity (väčšinou alfa) do životného prostredia.

Pojmy ako „radiačná kvalita ropy a plynu“ začali priťahovať vážnu pozornosť relatívne nedávno, pričom obsah prírodných rádionuklidov v nich (rádium, tórium a iné) môže dosahovať značné hodnoty. Napríklad objemová aktivita radónu-222 v zemnom plyne je v priemere od 300 do 20 000 Bq/m 3 s maximálnymi hodnotami do 30 000 – 50 000. A Rusko vyprodukuje takmer 600 miliárd kubických metrov ročne.

Stále je potrebné poznamenať, že rádioaktívne emisie z jadrových elektrární a tepelných elektrární nevedú k citeľným následkom na verejné zdravie. Aj pre uhoľné elektrárne ide o treťotriedny environmentálny faktor, ktorý má podstatne nižšiu dôležitosť ako ostatné: chemické a aerosólové emisie, odpad atď.

PRÍLOHA H

Návrh na vytvorenie AM reaktora pre budúcu jadrovú elektráreň prvýkrát zaznel 29. novembra 1949 na stretnutí vedeckého riaditeľa jadrového projektu I.V. Kurchatov, riaditeľ Ústavu fyzikálnych problémov A.P. Alexandrov, riaditeľ NIIkhimash N.A. Dollezhal a vedecký tajomník vedeckej a technickej rady priemyslu B.S. Pozdnyakovej. Stretnutie odporučilo zahrnúť do výskumného plánu PSU na rok 1950 „konštrukciu reaktora s použitím obohateného uránu s malými rozmermi len na energetické účely, s celkovým tepelným výkonom 300 jednotiek, efektívnym výkonom asi 50 jednotiek“ s grafitom a vodným chladivom. Zároveň boli vydané pokyny na urýchlené vykonanie fyzikálnych výpočtov a experimentálnych štúdií na tomto reaktore.

Neskôr I.V. Kurchatov a A.P. Zavenyagin vysvetlil výber AM reaktora na prioritnú výstavbu tým, že „v ňom možno viac ako v iných blokoch využiť skúsenosti z konvenčnej kotlovej praxe: celková relatívna jednoduchosť bloku uľahčuje a zlacňuje výstavbu“.

Počas tohto obdobia sa na rôznych úrovniach diskutuje o možnostiach využitia energetických reaktorov.

PROJEKT

Považovalo sa za vhodné začať s vytvorením reaktora pre lodnú elektráreň. Na zdôvodnenie návrhu tohto reaktora a na „v princípe potvrdiť... praktickú možnosť premeny tepla jadrových reakcií jadrových zariadení na mechanickú a elektrickú energiu“ bolo rozhodnuté postaviť v Obninsku, na území laboratória“ B“, jadrová elektráreň s tromi reaktorovými zariadeniami, vrátane zariadenia AM, ktoré sa stalo reaktorom 1. JE).

Rezolúciou Rady ministrov ZSSR zo 16. mája 1950 bol výskum a vývoj na AM zverený spoločnosti LIPAN (Inštitút I. V. Kurčatova), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI). V roku 1950 - začiatkom roku 1951 tieto organizácie vykonali predbežné výpočty (P.E. Nemirovsky, S.M. Feinberg, Yu.N. Zankov), predbežné projektové štúdie atď., Potom boli všetky práce na tomto reaktore podľa rozhodnutia I.V. Kurchatov, presunutý do laboratória „B“. Menovaný vedecký riaditeľ, hlavný dizajnér - N.A. Dollezhal.

Projekt počítal s týmito parametrami reaktora: tepelný výkon 30 tis. kW, elektrický výkon 5 tis. kW, typ reaktora – tepelný neutrónový reaktor s grafitovým moderátorom a prirodzeným vodným chladením.

V tom čase už krajina mala skúsenosti s vytváraním reaktorov tohto typu (priemyselné reaktory na výrobu bombového materiálu), ale výrazne sa líšili od energetických reaktorov, medzi ktoré patrí aj AM reaktor. Ťažkosti súviseli s potrebou získať vysoké teploty chladiacej kvapaliny v AM reaktore, čo znamenalo, že bude potrebné hľadať nové materiály a zliatiny, ktoré znesú tieto teploty, sú odolné voči korózii, neabsorbujú neutróny vo veľkých množstvách atď. Pre iniciátorov výstavby jadrových elektrární s AM reaktorom Tieto problémy boli zrejmé od začiatku, otázkou bolo, ako rýchlo a ako úspešne sa ich podarí prekonať.

VÝPOČTY A STÁNKA

V čase, keď boli práce na AM presunuté do laboratória „B“, bol projekt definovaný len všeobecne. Zostávalo veľa fyzikálnych, technických a technologických problémov, ktoré bolo potrebné vyriešiť, a ich počet sa s postupujúcou prácou na reaktore zvyšoval.

V prvom rade sa to týkalo fyzikálnych výpočtov reaktora, ktoré bolo potrebné vykonať bez toho, aby bolo k dispozícii množstvo potrebných údajov. V laboratóriu „B“ sa niektorými otázkami teórie tepelných neutrónových reaktorov zaoberal D.F. Zaretského a hlavné výpočty vykonala skupina M.E. Minashin v oddelení A.K. Krasina. M.E. Minashin bol obzvlášť znepokojený nedostatkom presných hodnôt pre mnohé konštanty. Bolo náročné zorganizovať ich meranie na mieste. Z jeho iniciatívy boli niektoré z nich postupne doplnené najmä vďaka meraniam vykonaným v LIPAN a niekoľko v laboratóriu „B“, ale vo všeobecnosti nebolo možné zaručiť vysokú presnosť vypočítaných parametrov. Preto bol koncom februára - začiatkom marca 1954 zmontovaný stojan AMF - kritická montáž AM reaktora, ktorá potvrdila uspokojivú kvalitu výpočtov. A hoci montáž nedokázala reprodukovať všetky podmienky skutočného reaktora, výsledky podporili nádej na úspech, aj keď zostalo veľa pochybností.

V tomto stánku sa 3. marca 1954 v Obninsku prvýkrát uskutočnila reťazová reakcia štiepenia uránu.

Ale berúc do úvahy, že experimentálne údaje sa neustále zdokonaľovali, metodika výpočtu sa zdokonaľovala a až do spustenia reaktora sa skúmalo množstvo paliva v reaktore, správanie sa reaktora v ne -pokračovali štandardné režimy, vypočítali sa parametre tyčí absorbéra atď.

TVORBA PALIVOVÝCH PRVKOV

Ďalšiu dôležitú úlohu - vytvorenie palivového prvku (palivového prvku) - bravúrne zvládol V.A. Malykh a tím technologického oddelenia laboratória „B“. Na vývoji palivových tyčí sa podieľalo niekoľko príbuzných organizácií, ale iba možnosť navrhnutá V.A. Malý, ukázal vysoký výkon. Hľadanie dizajnu bolo ukončené koncom roku 1952 vývojom nového typu palivového článku (s disperzným zložením uránovo-molybdénových zŕn v horčíkovej matrici).

Tento typ palivového článku umožnil ich vyradenie počas predreaktorových testov (na to boli vytvorené špeciálne stojany v laboratóriu „B“), čo je veľmi dôležité pre zabezpečenie spoľahlivej prevádzky reaktora. Stabilita nového palivového prvku v toku neutrónov bola študovaná na LIPAN v MR reaktore. Pracovné kanály reaktora boli vyvinuté v NIIKhimmash.

Prvýkrát sa tak u nás podarilo vyriešiť azda najdôležitejší a najťažší problém vznikajúceho jadrového energetického priemyslu – vytvorenie palivového článku.

STAVBA

V roku 1951, súčasne so začatím výskumných prác na AM reaktore v laboratóriu „B“, sa na jeho území začala výstavba budovy jadrovej elektrárne.

Vedúcim stavby bol vymenovaný P.I. Zacharov, hlavný inžinier zariadenia - .

Ako pripomenul D.I Blokhintsev, „budova jadrovej elektrárne mala vo svojich najdôležitejších častiach hrubé steny zo železobetónového monolitu na zabezpečenie biologickej ochrany pred jadrovým žiarením. V stenách boli uložené potrubia, kanály na káble, na vetranie atď. Je zrejmé, že zmeny boli nemožné, a preto sa pri projektovaní budovy, ak to bolo možné, prijali opatrenia na prispôsobenie sa očakávaným zmenám. Na vývoj nových typov zariadení a vykonávanie výskumných prác dostali vedecké a technické úlohy „organizácie tretích strán“ - ústavy, projekčné kancelárie a podniky. Tieto úlohy sa často nedali dokončiť a boli objasňované a dopĺňané v priebehu návrhu. Hlavné inžinierske a dizajnové riešenia... boli vyvinuté dizajnérskym tímom na čele s N.A. Dollezhal a jeho najbližší asistent P.I. Aleščenkov..."

Štýl práce na výstavbe prvej jadrovej elektrárne sa vyznačoval rýchlym rozhodovaním, rýchlosťou vývoja, určitou rozvinutou hĺbkou úvodných štúdií a metód finalizácie prijatých technických riešení, širokým pokrytím variantných a poistných oblastí. Prvá jadrová elektráreň vznikla za tri roky.

ŠTART

Začiatkom roku 1954 sa začalo testovanie a testovanie rôznych staničných systémov.

9. mája 1954 sa v laboratóriu „B“ začalo s nakladaním jadra reaktora jadrovej elektrárne palivovými kanálmi. Pri zavádzaní 61. palivového kanála bol o 19:40 dosiahnutý kritický stav. V reaktore sa začala samoudržateľná reťazová reakcia štiepenia jadier uránu. Prebehlo fyzické spustenie jadrovej elektrárne.

Pri spomienke na spustenie napísal: „Postupne sa výkon reaktora zvyšoval a nakoniec sme niekde pri budove tepelnej elektrárne, kam sa privádzala para z reaktora, s hlasným syčaním videli prúd unikajúci z ventilu. Biely oblak obyčajnej pary, ktorý ešte nebol dostatočne horúci na to, aby roztočil turbínu, sa nám zdal ako zázrak: veď to bola prvá para vyrobená atómovou energiou. Jeho zjav bol príležitosťou na objatia, gratulácie k „dobrej pare“ a dokonca aj slzy radosti. O našu radosť sa podelil I.V. Kurchatov, ktorý sa v tých dňoch podieľal na práci. Po prijatí pary s tlakom 12 atm. a pri teplote 260 °C bolo možné študovať všetky komponenty jadrovej elektrárne za podmienok blízkych projektovým a 26. júna 1954 počas večernej zmeny o 17:00. Po 45 minútach sa otvoril ventil prívodu pary do turbogenerátora a ten začal vyrábať elektrinu z jadrového kotla. Prvá jadrová elektráreň na svete sa dostala pod priemyselné zaťaženie."

„V Sovietskom zväze boli vďaka úsiliu vedcov a inžinierov úspešne dokončené práce na návrhu a výstavbe prvej priemyselnej jadrovej elektrárne s užitočnou kapacitou 5000 kilowattov. 27. júna bola jadrová elektráreň uvedená do prevádzky a zabezpečovala elektrinu pre priemysel a poľnohospodárstvo v okolitých oblastiach.“

Ešte pred spustením bol pripravený prvý program experimentálnych prác na AM reaktore a až do zatvorenia stanice to bola jedna z hlavných reaktorových základní, kde prebiehal výskum neutrónovej fyziky, výskum fyziky pevných látok, testovanie palivových tyčí. , EGC, výroba izotopových produktov atď.. V jadrovej elektrárni sa školili posádky prvých jadrových ponoriek, jadrového ľadoborca ​​„Lenin“ a personál sovietskych a zahraničných jadrových elektrární.

Spustenie jadrovej elektrárne sa pre mladých pracovníkov ústavu stalo prvou skúškou pripravenosti riešiť nové a zložitejšie problémy. V úvodných mesiacoch prác sa dolaďovali jednotlivé bloky a systémy, podrobne sa študovali fyzikálne vlastnosti reaktora, tepelné pomery zariadení a celej stanice, upravovali a opravovali sa rôzne zariadenia. V októbri 1954 bola stanica uvedená do projektovanej kapacity.

„Londýn, 1. júla (TASS). Oznámenie o spustení prvej priemyselnej jadrovej elektrárne v ZSSR je široko známe v anglickej tlači; moskovský korešpondent denníka Daily Worker píše, že táto historická udalosť „má nesmierne väčší význam ako zhodenie prvej atómovej bomby na Hirošimu. .

Paríž 1. júla (TASS). Londýnsky korešpondent Agence France-Presse uvádza, že oznámenie o spustení prvej priemyselnej elektrárne na svete na jadrovú energiu v ZSSR sa stretlo s veľkým záujmom v londýnskych kruhoch jadrových špecialistov. Anglicko, pokračuje korešpondent, stavia jadrovú elektráreň v Calderhall. Predpokladá sa, že bude môcť vstúpiť do služby najskôr o 2,5 roka...

Šanghaj 1. júla (TASS). V reakcii na uvedenie sovietskej jadrovej elektrárne do prevádzky tokijský rozhlas hlási: Spojené štáty a Anglicko tiež plánujú výstavbu jadrových elektrární, ale ich výstavbu plánujú dokončiť v rokoch 1956-1957. Skutočnosť, že Sovietsky zväz bol pred Anglickom a Amerikou vo využívaní atómovej energie na mierové účely, naznačuje, že sovietski vedci dosiahli v oblasti atómovej energie veľké úspechy. Jeden z vynikajúcich japonských špecialistov v oblasti jadrovej fyziky, profesor Yoshio Fujioka, v komentári k oznámeniu o spustení jadrovej elektrárne v ZSSR povedal, že ide o začiatok „novej éry“.

10,7 % svetovej výroby elektriny ročne pochádza z jadrových elektrární. Spolu s tepelnými elektrárňami a vodnými elektrárňami pracujú na tom, aby ľudstvu poskytli svetlo a teplo, umožnili mu používať elektrické spotrebiče a zjednodušili a zjednodušili nám život. Náhodou sa dnes slová „jadrová elektráreň“ spájajú s globálnymi katastrofami a výbuchmi. Bežní ľudia nemajú o prevádzke jadrovej elektrárne a jej štruktúre ani poňatia, no incidenty v Černobyle a Fukušime počuli a sú vystrašení aj tí najneosvietenejší.

Čo je jadrová elektráreň? Ako fungujú? Aké nebezpečné sú jadrové elektrárne? Neverte fámam a mýtom, poďme to zistiť!

Čo je jadrová elektráreň?

16. júla 1945 bola na vojenskom testovacom mieste v Spojených štátoch po prvý raz extrahovaná energia z jadra uránu. Silný výbuch atómovej bomby, ktorý spôsobil obrovské množstvo obetí, sa stal prototypom moderného a absolútne mierového zdroja elektriny.

Elektrina bola prvýkrát vyrobená pomocou jadrového reaktora 20. decembra 1951 v štáte Idaho v USA. Na kontrolu funkčnosti bol generátor pripojený k 4 žiarovkám, neočakávane pre všetkých sa rozsvietili lampy. Od tohto momentu začalo ľudstvo využívať energiu jadrového reaktora na výrobu elektriny.

Prvá jadrová elektráreň na svete bola spustená v Obninsku v ZSSR v roku 1954. Jeho výkon bol iba 5 megawattov.

Čo je jadrová elektráreň? Jadrová elektráreň je jadrové zariadenie, ktoré vyrába energiu pomocou jadrového reaktora. Jadrový reaktor beží na jadrové palivo, najčastejšie urán.

Princíp fungovania jadrového zariadenia je založený na štiepnej reakcii uránových neutrónov, ktoré sa navzájom zrážajú, sú rozdelené na nové neutróny, ktoré sa zase zrážajú a tiež sa štiepia. Táto reakcia sa nazýva reťazová reakcia a je základom jadrovej energie. Celý tento proces generuje teplo, ktoré ohrieva vodu do horúčavy (320 stupňov Celzia). Potom sa voda mení na paru, para roztáča turbínu, tá poháňa elektrický generátor, ktorý vyrába elektrinu.

Výstavba jadrových elektrární dnes prebieha rýchlym tempom. Hlavným dôvodom nárastu počtu jadrových elektrární vo svete sú obmedzené zásoby organického paliva, zjednodušene povedané, zásoby plynu a ropy sa míňajú, sú potrebné pre priemyselné a komunálne potreby a urán a plutónium, ktoré pôsobia ako palivo pre jadrové elektrárne, sú potrebné v malých množstvách, ich zásoby sú stále dostatočné.

Čo je jadrová elektráreň? Nie je to len elektrina a teplo. Jadrové elektrárne sa popri výrobe elektriny využívajú aj na odsoľovanie vody. Napríklad taká jadrová elektráreň je v Kazachstane.

Aké palivo sa používa v jadrových elektrárňach?

Jadrové elektrárne môžu v praxi využívať viaceré látky schopné vyrábať jadrovú elektrinu, modernými palivami jadrových elektrární sú urán, tórium a plutónium.

Tóriové palivo sa v súčasnosti v jadrových elektrárňach nepoužíva, pretože je ťažšie ho premeniť na palivové články, alebo skrátka palivové tyče.

Palivové tyče sú kovové rúrky, ktoré sú umiestnené vo vnútri jadrového reaktora. Vo vnútri palivových tyčí sú rádioaktívne látky. Tieto rúry možno nazvať zariadeniami na skladovanie jadrového paliva. Druhým dôvodom zriedkavého využitia tória je jeho zložité a nákladné spracovanie po použití v jadrových elektrárňach.

Plutóniové palivo sa nepoužíva ani v jadrovej energetike, pretože táto látka má veľmi zložité chemické zloženie, ktoré sa ešte stále nenaučili správne používať.

Uránové palivo

Hlavnou látkou, ktorá vyrába energiu v jadrových elektrárňach, je urán. Urán sa dnes ťaží tromi spôsobmi: otvorenými jamami, uzavretými baňami a podzemným lúhovaním vŕtaním v baniach. Posledná metóda je obzvlášť zaujímavá. Na extrakciu uránu lúhovaním sa do podzemných vrtov naleje roztok kyseliny sírovej, nasýti sa uránom a odčerpá sa späť.

Najväčšie zásoby uránu na svete sa nachádzajú v Austrálii, Kazachstane, Rusku a Kanade. Najbohatšie ložiská sú v Kanade, Zairu, Francúzsku a Českej republike. V týchto krajinách sa z tony rudy získa až 22 kilogramov uránovej suroviny. Pre porovnanie, v Rusku sa z jednej tony rudy získa o niečo viac ako jeden a pol kilogramu uránu.

Miesta ťažby uránu sú nerádioaktívne. V čistej forme je táto látka pre človeka málo nebezpečná, oveľa väčším nebezpečenstvom je rádioaktívny bezfarebný plyn radón, ktorý vzniká pri prirodzenom rozpade uránu.

Urán nemôže byť použitý vo forme rudy v jadrových elektrárňach, nemôže vyvolať žiadne reakcie. Najprv sa uránové suroviny spracujú na prášok - oxid uránu a až potom sa z neho stane uránové palivo. Uránový prášok sa mení na kovové „tablety“ – lisuje sa do malých úhľadných baniek, ktoré sa vypaľujú 24 hodín pri monštruózne vysokých teplotách viac ako 1500 stupňov Celzia. Práve tieto uránové pelety sa dostávajú do jadrových reaktorov, kde začnú vzájomne pôsobiť a v konečnom dôsledku poskytujú ľuďom elektrinu.
V jednom jadrovom reaktore pracuje súčasne približne 10 miliónov uránových peliet.
Samozrejme, uránové pelety sa do reaktora nehádžu len tak. Sú uložené v kovových rúrach zo zliatin zirkónia - palivové tyče, rúry sú navzájom spojené do zväzkov a tvoria palivové kazety - palivové kazety. Práve FA možno právom nazvať palivom jadrovej elektrárne.

Prepracovanie paliva v jadrových elektrárňach

Asi po roku používania je potrebné urán v jadrových reaktoroch vymeniť. Palivové články sa chladia niekoľko rokov a posielajú sa na sekanie a rozpustenie. V dôsledku chemickej ťažby sa uvoľňuje urán a plutónium, ktoré sa opätovne využívajú a vyrábajú sa z nich čerstvé jadrové palivo.

Produkty rozpadu uránu a plutónia sa používajú na výrobu zdrojov ionizujúceho žiarenia. Používajú sa v medicíne a priemysle.

Všetko, čo zostane po týchto manipuláciách, sa posiela do horúcej pece a zo zvyškov sa vyrába sklo, ktoré sa potom skladuje v špeciálnych skladovacích zariadeniach. Prečo sklo? Odstrániť zvyšky rádioaktívnych prvkov, ktoré môžu poškodzovať životné prostredie, bude veľmi náročné.

Novinky z jadrových elektrární - nedávno sa objavil nový spôsob likvidácie rádioaktívneho odpadu. Vznikli takzvané rýchle jadrové reaktory alebo rýchle neutrónové reaktory, ktoré fungujú na recyklovaných zvyškoch jadrového paliva. Zvyšky jadrového paliva, ktoré sú v súčasnosti uložené v skladoch, sú podľa vedcov schopné poskytovať palivo pre reaktory s rýchlymi neutrónmi na 200 rokov.

Nové rýchle reaktory môžu navyše fungovať na uránové palivo, ktoré je vyrobené z uránu 238, táto látka sa v klasických jadrových elektrárňach nepoužíva, pretože Pre dnešné jadrové elektrárne je jednoduchšie spracovať 235 a 233 urán, ktorého v prírode zostalo len málo. Nové reaktory sú teda príležitosťou na využitie obrovských ložísk 238 uránu, ktoré dovtedy nikto nevyužil.

Ako sa stavia jadrová elektráreň?

Čo je jadrová elektráreň? Čo je to za spleť šedých budov, ktoré väčšina z nás videla len v televízii? Aké odolné a bezpečné sú tieto konštrukcie? Aká je štruktúra jadrovej elektrárne? Srdcom každej jadrovej elektrárne je budova reaktora, vedľa nej je miestnosť s turbínami a bezpečnostná budova.

Výstavba jadrových elektrární sa uskutočňuje v súlade s predpismi, predpismi a bezpečnostnými požiadavkami na zariadenia pracujúce s rádioaktívnymi látkami. Jadrová elektráreň je plnohodnotným strategickým objektom štátu. Preto je hrúbka stien a železobetónových výstužných konštrukcií v budove reaktora niekoľkonásobne väčšia ako pri štandardných konštrukciách. Areál jadrových elektrární tak vydržia zemetrasenia s magnitúdou 8, tornáda, cunami, tornáda a pády lietadiel.

Budova reaktora je korunovaná kupolou, ktorá je chránená vnútornými a vonkajšími betónovými stenami. Vnútorná betónová stena je pokrytá oceľovým plechom, ktorý by mal v prípade havárie vytvárať uzavretý vzduchový priestor a neuvoľňovať rádioaktívne látky do ovzdušia.

Každá jadrová elektráreň má vlastný chladiaci bazén. Sú tam umiestnené uránové tablety, ktoré už doslúžili. Po vybratí uránového paliva z reaktora zostáva extrémne rádioaktívne, takže prestanú prebiehať reakcie vo vnútri palivových tyčí, musí to trvať 3 až 10 rokov (v závislosti od konštrukcie reaktora, v ktorom bolo palivo umiestnené). V chladiacich bazénoch sa uránové pelety ochladzujú a prestávajú v nich prebiehať reakcie.

Technologická schéma jadrovej elektrárne, alebo zjednodušene povedané, návrhová schéma jadrových elektrární je viacerých typov, rovnako ako charakteristika jadrovej elektrárne a tepelná schéma jadrovej elektrárne, závisí od typu jadrového reaktora, ktorý sa používa v procese výroby elektriny.

Plávajúca jadrová elektráreň

Čo je jadrová elektráreň už vieme, no ruskí vedci prišli s nápadom vziať jadrovú elektráreň a urobiť ju mobilnou. K dnešnému dňu je projekt takmer dokončený. Tento dizajn sa nazýval plávajúca jadrová elektráreň. Plávajúca jadrová elektráreň bude podľa plánu schopná dodávať elektrinu mestu s počtom obyvateľov do dvestotisíc ľudí. Jeho hlavnou výhodou je schopnosť pohybovať sa po mori. Výstavba jadrovej elektrárne schopnej pohybu zatiaľ prebieha len v Rusku.

Novinkou o jadrovej elektrárni je bezprostredné spustenie prvej plávajúcej jadrovej elektrárne na svete, ktorá je navrhnutá tak, aby dodávala energiu prístavnému mestu Pevek, ktoré sa nachádza v autonómnom okruhu Čukotka v Rusku. Prvá plávajúca jadrová elektráreň sa volá „Akademik Lomonosov“, minijadrová elektráreň sa stavia v Petrohrade a jej spustenie je plánované v rokoch 2016 - 2019. Predstavenie plávajúcej jadrovej elektrárne sa uskutočnilo v roku 2015, vtedy stavbári predstavili takmer hotový projekt plávajúcej jadrovej elektrárne.

Plávajúca jadrová elektráreň je navrhnutá tak, aby dodávala elektrinu najvzdialenejším mestám s prístupom k moru. Jadrový reaktor Akademik Lomonosov nie je taký výkonný ako pozemné jadrové elektrárne, no má životnosť 40 rokov, čiže obyvatelia malého Peveka nebudú trpieť nedostatkom elektriny takmer pol storočia.

Plávajúcu jadrovú elektráreň možno využiť nielen ako zdroj tepla a elektriny, ale aj na odsoľovanie vody. Podľa prepočtov dokáže vyrobiť od 40 do 240 metrov kubických sladkej vody za deň.
Náklady na prvý blok plávajúcej jadrovej elektrárne boli 16 a pol miliardy rubľov, ako vidíme, výstavba jadrových elektrární nie je lacným potešením.

Bezpečnosť jadrovej elektrárne

Po černobyľskej katastrofe v roku 1986 a havárii vo Fukušime v roku 2011 vyvolávajú slová jadrová elektráreň v ľuďoch strach a paniku. V skutočnosti sú moderné jadrové elektrárne vybavené najnovšou technológiou, boli vyvinuté špeciálne bezpečnostné pravidlá a vo všeobecnosti ochrana jadrovej elektrárne pozostáva z 3 úrovní:

Na prvom stupni musí byť zabezpečená bežná prevádzka jadrovej elektrárne. Bezpečnosť jadrovej elektrárne do značnej miery závisí od správneho umiestnenia jadrovej elektrárne, dobre vypracovaného projektu a splnenia všetkých podmienok pri výstavbe budovy. Všetko musí spĺňať predpisy, bezpečnostné pokyny a plány.

Na druhej úrovni je dôležité zabrániť prechodu bežnej prevádzky jadrovej elektrárne do havarijného stavu. Na tento účel existujú špeciálne zariadenia, ktoré monitorujú teplotu a tlak v reaktoroch a hlásia najmenšie zmeny v údajoch.

Ak prvý a druhý stupeň ochrany nefunguje, používa sa tretí – priama reakcia na mimoriadnu situáciu. Senzory zaznamenajú haváriu a samy na ňu reagujú – reaktory sú odstavené, zdroje žiarenia lokalizované, aktívna zóna je ochladzovaná a havária je nahlásená.

Samozrejme, jadrová elektráreň si vyžaduje osobitnú pozornosť bezpečnostnému systému, a to ako vo fáze výstavby, tak aj vo fáze prevádzky. Nedodržiavanie prísnych predpisov môže mať veľmi vážne následky, no dnes väčšina zodpovednosti za bezpečnosť jadrových elektrární padá na počítačové systémy a ľudský faktor je takmer úplne vylúčený. Vzhľadom na vysokú presnosť moderných strojov si môžete byť istí bezpečnosťou jadrových elektrární.

Odborníci ubezpečujú, že v stabilne fungujúcich moderných jadrových elektrárňach alebo v ich blízkosti nie je možné dostať veľkú dávku rádioaktívneho žiarenia. Dokonca aj pracovníci jadrových elektrární, ktorí, mimochodom, každý deň merajú úroveň prijatej radiácie, nie sú vystavení viac žiareniu ako bežní obyvatelia veľkých miest.

Jadrové reaktory

Čo je jadrová elektráreň? Ide predovšetkým o funkčný jadrový reaktor. V jeho vnútri prebieha proces výroby energie. FA sú umiestnené v jadrovom reaktore, kde medzi sebou reagujú uránové neutróny, kde odovzdávajú teplo vode atď.

Vo vnútri konkrétnej budovy reaktora sa nachádzajú tieto stavby: zdroj vody, čerpadlo, generátor, parná turbína, kondenzátor, odvzdušňovače, čistička, ventil, výmenník tepla, samotný reaktor a regulátor tlaku.

Reaktory sa dodávajú v niekoľkých typoch v závislosti od toho, aká látka pôsobí v zariadení ako moderátor a chladivo. Je veľmi pravdepodobné, že moderná jadrová elektráreň bude mať tepelné neutrónové reaktory:

• voda-voda (s obyčajnou vodou ako moderátorom neutrónov a chladivom);
• grafit-voda (moderátor - grafit, chladiaca kvapalina - voda);
• grafit-plyn (moderátor – grafit, chladivo – plyn);
• ťažká voda (moderátor - ťažká voda, chladiaca kvapalina - obyčajná voda).

Účinnosť JE a výkon JE

Celková účinnosť jadrovej elektrárne (faktor účinnosti) s tlakovodným reaktorom je asi 33%, s grafitovým vodným reaktorom - asi 40% a ťažkovodným reaktorom - asi 29%. Ekonomická životaschopnosť jadrovej elektrárne závisí od účinnosti jadrového reaktora, energetickej náročnosti aktívnej zóny reaktora, faktora využitia inštalovaného výkonu za rok atď.

Novinky z JE – vedci sľubujú, že čoskoro zvýšia účinnosť jadrových elektrární jedenapolkrát, na 50 %. To sa stane, ak palivové kazety alebo palivové kazety, ktoré sú priamo umiestnené v jadrovom reaktore, nie sú vyrobené zo zliatin zirkónia, ale z kompozitu. Problémy jadrových elektrární sú dnes v tom, že zirkónium nie je dostatočne tepelne odolné, neznesie veľmi vysoké teploty a tlaky, preto je účinnosť jadrových elektrární nízka, pričom kompozit znesie teploty nad tisíc stupňov Celzia.

Experimenty s použitím kompozitu ako obalu na uránové pelety sa uskutočňujú v USA, Francúzsku a Rusku. Vedci pracujú na zvýšení pevnosti materiálu a jeho zavedení do jadrovej energie.

Čo je jadrová elektráreň? Jadrové elektrárne sú svetovou elektrickou energiou. Celkový elektrický výkon jadrových elektrární na celom svete je 392 082 MW. Charakteristiky jadrovej elektrárne závisia predovšetkým od jej výkonu. Najvýkonnejšia jadrová elektráreň na svete sa nachádza vo Francúzsku, kapacita JE Sivo (každý blok) je viac ako jeden a pol tisíc MW (megawatt). Výkon ostatných jadrových elektrární sa pohybuje od 12 MW v minijadrových elektrárňach (JE Bilibino, Rusko) do 1382 MW (jadrová elektráreň Flanmanville, Francúzsko). V štádiu výstavby sú blok Flamanville s výkonom 1650 MW a jadrové elektrárne Shin-Kori v Južnej Kórei s výkonom jadrovej elektrárne 1400 MW.

Náklady na JE

Jadrová elektráreň, čo to je? To je veľa peňazí. Dnes ľudia potrebujú akékoľvek prostriedky na výrobu elektriny. Vodné, tepelné a jadrové elektrárne sa stavajú všade vo viac či menej rozvinutých krajinách. Výstavba jadrovej elektrárne nie je jednoduchý proces, vyžaduje si veľké náklady a kapitálové investície, finančné zdroje sa najčastejšie čerpajú zo štátnych rozpočtov.

Náklady na jadrovú elektráreň zahŕňajú kapitálové náklady - výdavky na prípravu staveniska, výstavbu, uvedenie zariadenia do prevádzky (výšky kapitálových nákladov sú neúmerné, napr. jeden parogenerátor v jadrovej elektrárni stojí viac ako 9 miliónov dolárov). Okrem toho si jadrové elektrárne vyžadujú aj prevádzkové náklady, ktoré zahŕňajú nákup paliva, náklady na jeho likvidáciu atď.

Oficiálne náklady na jadrovú elektráreň sú z mnohých dôvodov len približné, dnes bude jadrová elektráreň stáť približne 21 – 25 miliárd eur. Vybudovanie jedného jadrového bloku od nuly bude stáť približne 8 miliónov dolárov. Priemerná doba návratnosti jednej stanice je 28 rokov, životnosť 40 rokov. Ako vidíte, jadrové elektrárne sú dosť drahé potešenie, ale ako sme zistili, neuveriteľne potrebné a užitočné pre vás a pre mňa.