Jadrová elektráreň: vplyv na zariadenie a životné prostredie

JE: od minulosti po súčasnosť

Jadrová elektráreň je podnik, ktorý je kombináciou zariadení a zariadení na výrobu elektrickej energie. Špecifickosť tohto zariadenia spočíva v spôsobe získavania tepla. Teplota potrebná na výrobu elektriny vzniká v procese rozpadu atómov.

Úloha palív pre jadrové elektrárne sa vykonáva najčastejšie uránom s hmotnostným číslom 235 (235 U). Presne preto, že tento rádioaktívny prvok je schopný podporiť jadrovú reťazovú reakciu, používa sa v jadrových elektrárňach a používa sa aj v jadrových zbraniach.

Krajiny s najväčším počtom jadrových elektrární

Najväčšie jadrové elektrárne na svete

V súčasnosti pracuje 192 jadrových elektrární v 31 krajinách sveta s použitím 451 jadrových reaktorov s celkovou kapacitou 394 GW. Prevažná väčšina jadrových elektrární sa nachádza v Európe, Severnej Amerike, Ďalekom východe Ázie a na území bývalého ZSSR, zatiaľ čo v Afrike je takmer žiadna a v Austrálii a Oceánii neexistujú žiadne. Ďalších 41 reaktorov nevyrábalo elektrickú energiu z 1,5 na 20 rokov a 40 z nich je v Japonsku.

Za posledných 10 rokov bolo na svete zriadených 47 pohonných jednotiek, takmer všetci sa nachádzajú buď v Ázii (26 v Číne) alebo vo východnej Európe. Dve tretiny reaktorov, ktoré sa v súčasnosti budujú, sú v Číne, Indii a Rusku. Čína realizuje najambicióznejší program na výstavbu nových jadrových elektrární, približne dvanásť krajín na celom svete stavia jadrové elektrárne alebo vyvíja projekty na ich výstavbu.

Popri Spojených štátoch obsahuje zoznam najrozvinutejších krajín v oblasti jadrovej energie:

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

V roku 2007 začalo Rusko vybudovať prvú plávajúcu jadrovú elektráreň na svete, čo jej umožní vyriešiť problém nedostatku energie v odľahlých pobrežných oblastiach krajiny.[12], Konštrukcia čelí oneskoreniam. Podľa rôznych odhadov bude prvá plávajúca jadrová elektráreň fungovať v rokoch 2018-2019.

Niekoľko krajín, vrátane Spojených štátov, Japonska, Južnej Kórey, Ruska a Argentíny, vyvíja mini-jadrové elektrárne s kapacitou približne 10-20 MW na účely dodávok tepla a elektrickej energie jednotlivých odvetví, obytných komplexov a v budúcnosti aj jednotlivých domov. Predpokladá sa, že malé reaktory (pozri napríklad JE Hyperion) môžu byť vytvorené pomocou bezpečných technológií, ktoré opakovane znižujú možnosť úniku jadrovej hmoty[13], V Argentíne prebieha výstavba jedného malého reaktora CAREM25. Prvý zážitok z používania mini-jadrových elektrární získal ZSSR (Bilibino NPP).

Princíp fungovania jadrových elektrární

Princíp fungovania jadrovej elektrárne je založený na prevádzke jadrového (niekedy nazývaného atómového) reaktora - špeciálneho objemového dizajnu, v ktorom dochádza k rozdeľovaniu atómov s uvoľňovaním energie.

Existujú rôzne typy jadrových reaktorov:

  1. PHWR (tiež známy ako "tlakový reaktor ťažkej vody") sa používa predovšetkým v Kanade av indických mestách. Je založená na vode, ktorej vzorec je D2O. Vykonáva funkciu chladiaceho a neutronového moderátora. Účinnosť dosahuje takmer 29%;
  2. VVER (vodou chladený energetický reaktor). V súčasnosti sú VVER používané iba v CIS, konkrétne v modeli VVER-100. Reaktor má účinnosť 33%;
  3. GCR, AGR (grafitová voda). Kvapalina obsiahnutá v takom reaktore pôsobí ako chladivo. V tomto návrhu je neutronovým moderátorom grafit, odtiaľ názov. Efektivita je asi 40%.

Podľa princípu zariadenia sú reaktory tiež rozdelené na:

  • PWR (reaktor s tlakovou vodou) - je navrhnutý tak, aby voda pod určitým tlakom spomaľovala reakciu a dodávala teplo;
  • BWR (navrhnuté tak, aby voda a para boli v hlavnej časti zariadenia bez vodného okruhu);
  • RBMK (kanálový reaktor má obzvlášť veľkú kapacitu);
  • BN (systém funguje kvôli rýchlej výmene neutrónov).

Štruktúra a štruktúra jadrovej elektrárne. Ako funguje jadrová elektráreň?

Zariadenie JE

Typická jadrová elektráreň pozostáva z blokov, v rámci ktorých sú umiestnené rôzne technické zariadenia. Najvýznamnejšou z týchto jednotiek je komplex s haly reaktora, ktorý zabezpečuje prevádzkyschopnosť celej JE. Skladá sa z týchto zariadení:

  • reaktor;
  • povodie (v ňom je uložené jadrové palivo);
  • stroje na nakladanie paliva;
  • Kontrolná miestnosť (ovládací panel v blokoch, pomocou ktorého môžu operátori sledovať proces jadrového štiepenia).

Po tejto budove nasleduje hala. Je vybavený parnými generátormi a je hlavnou turbínou. Bezprostredne za nimi sú kondenzátory, ako aj prenosové vedenia elektrickej energie, ktoré presahujú hranice územia.

Okrem iného je tu jednotka s bazénami na vyhorené palivo a špeciálne jednotky určené na chladenie (nazývajú sa chladiace veže). Okrem toho sa na chladenie používajú sprejové bazény a prírodné rezervoáre.

Princíp fungovania jadrových elektrární

Vo všetkých elektrárňach bez výnimky existujú tri stupne konverzie elektrickej energie:

  • jadro s prechodom na teplo;
  • tepelné, premenené na mechanické;
  • mechanické, premenené na elektrické.

Urán odoberá neutrony, čo vedie k uvoľňovaniu tepla vo veľkých množstvách. Horúca voda z reaktora sa čerpá čerpadlami cez parný generátor, kde sa odvádza určitá teplo a opäť sa vracia do reaktora. Keďže táto voda je pod vysokým tlakom, zostáva v kvapalnom stave (v moderných reaktoroch VVER asi 160 atmosfér pri teplote ~ 330 ° C[7]). V parogenerátore sa toto teplo prenáša do vody sekundárneho okruhu, ktorý je pod oveľa nižším tlakom (polovičný tlak primárneho okruhu a menej), a preto sa varí. Výsledná para vstupuje do parnej turbíny, ktorá otáča generátor a potom do kondenzátora, kde je para ochladená, kondenzuje a opäť vstupuje do generátora pary. Kondenzátor sa ochladí vodou z vonkajšieho otvoreného zdroja vody (napríklad chladiaceho jazierka).

Prvý a druhý obvod sú uzavreté, čo znižuje pravdepodobnosť úniku žiarenia. Rozmery štruktúr primárneho okruhu sú minimalizované, čo tiež znižuje riziko ožiarenia. Parná turbína a kondenzátor nereagujú s vodou primárneho okruhu, čo uľahčuje opravy a znižuje množstvo rádioaktívneho odpadu počas demontáže stanice.

Ochranné mechanizmy JE

Všetky jadrové elektrárne sú nevyhnutne vybavené integrovanými bezpečnostnými systémami, napríklad:

  • lokalizácia - obmedzenie šírenia škodlivých látok v prípade nehody, ktorá má za následok uvoľnenie žiarenia;
  • poskytovanie - slúži určitému množstvu energie na stabilnú prevádzku systémov;
  • manažérom - slúži na zabezpečenie toho, aby všetky ochranné systémy fungovali normálne.

Okrem toho môže reaktor v prípade núdze naraziť. V tomto prípade automatická ochrana preruší reťazové reakcie, ak teplota v reaktore naďalej stúpa. Toto opatrenie bude následne vyžadovať seriózne obnovovacie práce na uvedenie reaktora späť do prevádzky.

Po nebezpečnej nehode na jadrovej elektrárni v Černobyle, ktorej príčina sa ukázala ako nedokonalá konštrukcia reaktora, začali venovať väčšiu pozornosť ochranným opatreniam a tiež vykonávali projektovú prácu na zabezpečenie väčšej spoľahlivosti reaktorov.

Katastrofa XXI storočia a jej dôsledky

"Fukushima-1"

V marci 2011 bolo na severovýchode Japonska zasiahnuté zemetrasenie, ktoré spôsobilo cunami, ktoré nakoniec poškodili 4 zo 6 reaktorov jadrovej elektrárne Fukushima-1.

Menej ako dva roky po tragédii oficiálny počet obetí v havárii prevýšil 1 500, zatiaľ čo 20 000 zostalo nezaregistrovaných a ďalších 300 000 obyvateľov bolo nútených opustiť svoje domovy.

Tam boli obete, ktoré neboli schopné opustiť scénu kvôli obrovskej dávke žiarenia. Bola organizovaná okamžitá evakuácia, ktorá trvala 2 dni.

Napriek tomu sa každoročne zlepšujú metódy prevencie nehôd na jadrových elektrárňach, ako aj neutralizácia havarijných situácií - veda sa neustále zlepšuje. Napriek tomu sa bude budúcnosť jednoznačne stať rozkvetom alternatívnych spôsobov výroby elektrickej energie - predovšetkým je logické očakávať, že v nasledujúcich 10 rokoch sa objavia obrovské orbitálne solárne články, čo je dosiahnuteľné v beztrestných podmienkach, ako aj iné technológie vrátane revolučných energetických technológií.