Kärnkraftverk: enhet och miljöpåverkan

NPP: från tidigare till nuvarande

En kärnkraftverk är ett företag som är en kombination av utrustning och anläggningar för elproduktion. Specificiteten hos denna installation ligger i metoden för att erhålla värme. Temperaturen som krävs för att alstra elektricitet uppstår i takt med att atomerna sönderfaller.

Bränslens roll för kärnkraftverk utförs oftast av uran med ett massnummer på 235 (235U). Exakt eftersom detta radioaktiva element kan stödja en kärnreaktion, används den i kärnkraftverk och används också i kärnvapen.

Länder med det största antalet kärnkraftverk

De största kärnkraftverken i världen

Idag finns det 192 kärnkraftverk som verkar i 31 länder i världen, med 451 kärnkraftreaktorer med en total kapacitet på 394 GW. Största delen av kärnkraftverken är belägna i Europa, Nordamerika, Fjärran Östern Asien och den tidigare Sovjetunionen, medan i Afrika finns nästan ingen, och i Australien och Oceanien finns det ingen alls. Ytterligare 41 reaktorer producerade inte el från 1,5 till 20 år och 40 av dem befinner sig i Japan.

Under de senaste 10 åren har 47 kraftaggregat fått i uppdrag i världen, nästan alla ligger antingen i Asien (26 i Kina) eller i Östeuropa. Två tredjedelar av de reaktorer som för närvarande är under uppbyggnad finns i Kina, Indien och Ryssland. Kina genomför det mest ambitiösa programmet för uppbyggnad av nya NPP, cirka ett dussin fler länder runt om i världen bygger upp NPP eller utvecklar projekt för sin konstruktion.

Förutom Förenta staterna innehåller listan över de mest avancerade länderna inom kärnenergi:

• Frankrike;
• Japan;
• Ryssland;
• Sydkorea.

År 2007 började Ryssland bygga världens första flytande kärnkraftverk, så att det kunde lösa problemet med energibehov i landets avlägsna kustområden.^[12]. Konstruktion införde förseningar. Enligt olika uppskattningar kommer den första flytande kärnkraftverket att fungera 2018-2019.

Flera länder, inklusive USA, Japan, Sydkorea, Ryssland, Argentina, utvecklar minikärnkraftverk med en kapacitet på cirka 10-20 MW för värme och kraftförsörjning av enskilda industrier, bostadsområden och i framtiden - enskilda hus. Det antas att småreaktorer (se t.ex. Hyperion NPP) kan skapas med användning av säkra teknologier som upprepade gånger minskar risken för läckage av kärnämnen^[13]. Konstruktionen av en liten CAREM25-reaktor pågår i Argentina. Den första erfarenheten av att använda mini- kärnkraftverk uppnåddes av Sovjetunionen (Bilibino NPP).

Principen för drift av kärnkraftverk

Principen för driften av ett kärnkraftverk bygger på driften av en atomreaktor (ibland kallad atomreaktor) - en särskild bulldesign där splittringen av atomer sker med utsläpp av energi.

Det finns olika typer av kärnreaktorer:

1. PHWR (även kallad "tryckvattenreaktor") används främst i Kanada och i städer i Indien. Den är baserad på vatten, vars formel är D2O. Det utför funktionen av både kylmedel och neutron moderator. Effektiviteten närmar sig 29%;
2. VVER (vattenkyld kraftreaktor). För närvarande drivs WWERs endast i CIS, i synnerhet VVER-100-modellen. Reaktorn har en verkningsgrad av 33%;
3. GCR, AGR (grafitvatten). Vätskan som finns i en sådan reaktor fungerar som ett kylmedel. I denna design är neutron moderatorn grafit, därav namnet. Effektiviteten är ca 40%.

Enligt principen för anordningen är reaktorerna också indelade i:

• PWR (tryckvattenreaktor) - är utformad så att vatten under ett visst tryck saktar ner reaktionen och ger värme;
• BWR (konstruerad på ett sådant sätt att ånga och vatten ligger i huvuddelen av enheten utan vattenkrets);
• RBMK (kanalreaktor med en särskilt stor kapacitet);
• BN (systemet fungerar på grund av snabb utbyte av neutroner).

Strukturen och strukturen hos ett kärnkraftverk. Hur fungerar en kärnkraftverk?

NPP-enhet

Ett typiskt kärnkraftverk består av block, inom vilka var och en placeras olika tekniska anordningar. Den viktigaste av dessa enheter är komplexet med en reaktor hall, vilket säkerställer driften av hela NPP. Den består av följande enheter:

• reaktor;
• bassängen (det lagras i det kärnbränsle);
• bränsle lastning maskiner;
• Kontrollrum (kontrollpanel i block, med hjälp av det kan operatörerna observera processen med kärnklyvning).

Denna byggnad följs av en hall. Den är utrustad med ånggeneratorer och är huvudturbinen. Omedelbart bakom dem är kondensatorerna, liksom elöverföringsledningar som sträcker sig utanför gränserna för territoriet.

Det finns bland annat en enhet med pooler för förbrukat bränsle och specialaggregat avsedda för kylning (de kallas kyltorn). Dessutom används spraypooler och naturreservat för kylning.

Principen för drift av kärnkraftverk

På alla NPP utan undantag finns det 3 steg i omvandling av elektrisk energi:

• kärnkraft med övergången till värme;
• termisk, förvandlas till mekanisk;
• mekanisk, omvandlad till elektrisk.

Uran ger upp neutroner, vilket leder till att värmen släpps ut i stora mängder. Varmvatten från reaktorn pumpas genom pumpar genom en ånggenerator, där den avger lite värme och återgår till reaktorn igen. Eftersom detta vatten är under högt tryck kvarstår det i flytande tillstånd (i moderna VVER-reaktorer ca 160 atmosfärer vid en temperatur av ~ 330 ° C^[7]). I ånggeneratorn överförs denna värme till vattnet i den andra kretsen, som ligger under mycket lägre tryck (halva trycket i primärkretsen och mindre), därför kokar den. Den resulterande ångan går in i ångturbinen, vilken roterar generatorn, och sedan kondensorn, där ångan kyls, kondenserar den och återigen går in i ånggeneratorn. Kondensorn kyles med vatten från en yttre öppen vattenkälla (till exempel en kylningsdam).

Både den första och den andra kretsen är stängd, vilket minskar sannolikheten för strålningsläckage. Dimensionerna av de primära kretsstrukturerna minimeras, vilket också minskar strålningsriskerna. Ångturbinen och kondensorn interagerar inte med primärkretsens vatten, vilket underlättar reparationer och minskar mängden radioaktivt avfall vid demontering av stationen.

NPP-skyddsmekanismer

Alla kärnkraftverk är nödvändigtvis utrustade med integrerade säkerhetssystem, till exempel:

• lokalisering - begränsa spridningen av skadliga ämnen i händelse av en olycka som resulterar i utsläpp av strålning;
• tillhandahåller - tjänar en viss mängd energi för systemets stabila drift;
• chefer - se till att alla skyddssystem fungerar normalt.

Dessutom kan reaktorn krascha i en nödsituation. I detta fall kommer automatiskt skydd att avbryta kedjereaktioner om temperaturen i reaktorn fortsätter att stiga. Denna åtgärd kommer därefter att kräva ett seriöst restaureringsarbete för att reaktorn ska komma i drift igen.

Efter den farliga olyckan inträffade vid Tjernobyl NPP, vars orsak visade sig vara en ofullkomlig reaktordesign, började de ägna större uppmärksamhet åt skyddsåtgärder och utförde även designarbete för att säkerställa större tillförlitlighet hos reaktorerna.

XXI-talets katastrof och dess konsekvenser

"Fukushima-1"

I mars 2011 drabbades nordöstra Japan av en jordbävning som orsakade en tsunami, vilket till slut skadade 4 av de 6 reaktorerna i kärnkraftverket Fukushima-1.

Mindre än två år efter tragedin översteg den officiella dödsstödet i kraschen 1 500, medan 20 000 fortfarande är oklarade och ytterligare 300 000 invånare tvingades lämna sina hem.

Det fanns offer som inte kunde lämna scenen på grund av den stora strålningsdosen. En omedelbar evakuering organiserades för dem, varande 2 dagar.

Ändå förbättras varje år metoderna för att förebygga olyckor vid kärnkraftverk samt neutralisering av nödsituationer - vetenskapen går stadigt framåt. Framtiden kommer dock tydligt att bli bländningstid för alternativa sätt att generera el. Det är särskilt logiskt att förvänta sig att stora jätteformiga solceller kommer att uppstå under de kommande tio åren, vilket är ganska uppnåligt vid viktfria förhållanden, liksom annan teknik, inklusive revolutionerande energiteknik.