NPP: de la trecut la prezent
O centrală nucleară este o întreprindere care este o combinație de echipamente și instalații pentru producerea de energie electrică. Specificitatea acestei instalații constă în metoda de obținere a căldurii. Temperatura necesară pentru a genera energie electrică apare în procesul de degradare a atomilor.
Rolul combustibilului pentru centralele nucleare se realizează cel mai adesea de uraniu cu un număr de masă de 235 (235 U). Tocmai pentru că acest element radioactiv este capabil să susțină o reacție în lanț nucleară, este utilizat în centralele nucleare și este folosit și în arme nucleare.
Țările cu cel mai mare număr de centrale nucleare
Astăzi există 192 centrale nucleare care operează în 31 de țări ale lumii, utilizând 451 de reactoare nucleare cu o capacitate totală de 394 GW. Marea majoritate a centralelor nucleare sunt situate în Europa, America de Nord, Asia de Extrem și pe teritoriul fostei URSS, în timp ce în Africa nu există aproape nimic, iar în Australia și Oceania nu există deloc. Alți 41 de reactoare nu au produs energie electrică de la 1,5 la 20 de ani, iar 40 dintre acestea sunt în Japonia.
În ultimii 10 ani, în lume au fost comandate 47 de unități de putere, aproape toate acestea fiind amplasate fie în Asia (26 în China), fie în Europa de Est. Două treimi din reactoarele aflate în prezent în construcție se află în China, India și Rusia. China implementează cel mai ambițios program pentru construcția de noi centrale nucleare, aproximativ o duzină de alte țări din întreaga lume construiesc centrale nucleare sau proiecte de construcție pentru construcția lor.
În plus față de Statele Unite, lista celor mai avansate țări din domeniul energiei nucleare include:
- Franța;
- Japonia;
- Rusia;
- Coreea de Sud.
În 2007, Rusia a început să construiască prima centrală nucleară plutitoare din lume, permițându-i să rezolve problema deficitului de energie în zonele de coastă îndepărtate ale țării.[12]. Construcțiile se confruntă cu întârzieri. Potrivit diferitelor estimări, prima centrală nucleară plutitoare va funcționa în perioada 2018-2019.
Mai multe țări, inclusiv Statele Unite, Japonia, Coreea de Sud, Rusia, Argentina, dezvoltă centrale electrice mini-nucleare cu o capacitate de aproximativ 10-20 MW pentru furnizarea de căldură și energie a industriilor individuale, complexelor rezidențiale și, în viitor, Se presupune că reactoarele de dimensiuni mici (a se vedea, de exemplu, NPP Hyperion) pot fi create folosind tehnologii sigure care reduc în mod repetat posibilitatea scurgerii de materii nucleare[13]. Construcția unui reactor CAREM25 de dimensiuni reduse este în curs de desfășurare în Argentina. Prima experiență în utilizarea centralelor mini-nucleare a fost câștigată de URSS (Bilibino NPP).
Principiul funcționării centralelor nucleare
Principiul funcționării unei centrale nucleare se bazează pe funcționarea unui reactor nuclear (numit uneori atomic) - un proiect special în vrac, în care desprinderea atomilor are loc odată cu eliberarea energiei.
Există diferite tipuri de reactoare nucleare:
- PHWR (cunoscut și sub numele de "reactor de apă grea presurizată") este utilizat în principal în Canada și în orașele indiene. Se bazează pe apă, a cărui formulă este D2O. Ea îndeplinește funcția de moderator de lichid de răcire și de neutroni. Eficiența se apropie de 29%;
- VVER (reactor de putere răcit cu apă). În prezent, aparatele WWER sunt operate numai în CSI, în special în modelul VVER-100. Reactorul are o eficiență de 33%;
- GCR, AGR (apă de grafit). Lichidul conținut într-un astfel de reactor acționează ca un agent de răcire. În acest design, moderatorul neutronului este grafitul, de aici și numele. Eficiența este de aproximativ 40%.
Conform principiului dispozitivului, reactoarele sunt, de asemenea, împărțite în:
- PWR (reactor de apă sub presiune) - este proiectat astfel încât apa sub o anumită presiune să încetinească reacția și să furnizeze căldură;
- BWR (proiectat astfel încât aburul și apa să fie în partea principală a dispozitivului fără circuit de apă);
- RBMK (reactor canal cu o capacitate deosebit de mare);
- BN (sistemul funcționează datorită schimbului rapid de neutroni).
Structura și structura unei centrale nucleare. Cum funcționează o centrală nucleară?
O centrală nucleară tipică constă din blocuri, în interiorul cărora sunt amplasate diferite dispozitive tehnice. Cea mai importantă dintre aceste unități este complexul cu o sala a reactorului, care asigură funcționarea întregii centrale nucleare. Se compune din următoarele dispozitive:
- reactor;
- bazin (este stocat în el combustibil nuclear);
- Mașini pentru încărcarea combustibilului
- Sala de control (panoul de control în blocuri, cu ajutorul căruia operatorii pot observa procesul de fisiune nucleară).
Această clădire este urmată de o sală. Este echipat cu generatoare de aburi și este principala turbină. Imediat în spatele lor sunt condensatorii, precum și liniile de transport de energie electrică care se extind dincolo de limitele teritoriului.
Printre altele, există o unitate cu piscine pentru combustibil uzat și unități speciale destinate răcirii (numite turnuri de răcire). În plus, pentru răcire sunt utilizate piscine cu pulverizare și rezervoare naturale.
Principiul funcționării centralelor nucleare
La toate centralele nucleare fără excepție, există 3 etape de conversie a energiei electrice:
- nucleară cu trecerea la căldură;
- termică, transformându-se în mecanică;
- mecanice, transformate în electrice.
Uraniul renunță la neutroni, ducând la eliberarea căldurii în cantități mari. Apa caldă din reactor este pompată prin pompe printr-un generator de abur, unde se produce o căldură și se revine din nou în reactor. Deoarece această apă se află sub presiune înaltă, aceasta rămâne în stare lichidă (în reactoare moderne VVER de aproximativ 160 atmosfere la o temperatură de ~ 330 ° C[7]). În generatorul de abur, această căldură este transferată în apa din circuitul secundar, care este sub o presiune mult mai mică (jumătate din presiunea circuitului primar și mai puțin), prin urmare, fierbe. Aburul rezultat intră în turbina cu abur, care rotește generatorul și apoi în condensator, unde aburul este răcit, condensează și intră din nou în generatorul de abur. Condensatorul este răcit cu apă dintr-o sursă externă de apă (de exemplu, un iaz de răcire).
Atât prima, cât și cea de-a doua circuite sunt închise, ceea ce reduce probabilitatea scurgerii radiațiilor. Dimensiunile structurilor circuitului primar sunt reduse la minimum, ceea ce reduce și riscurile de radiații. Turbina cu abur și condensatorul nu interacționează cu apa din circuitul primar, ceea ce facilitează reparațiile și reduce cantitatea de deșeuri radioactive în timpul dezmembrării stației.
Mecanisme de protecție NPP
Toate centralele nucleare sunt în mod necesar dotate cu sisteme de securitate integrate, de exemplu:
- localizarea - limitarea răspândirii substanțelor nocive în cazul unui accident care are ca rezultat eliberarea radiațiilor;
- furnizarea - servește o anumită cantitate de energie pentru funcționarea stabilă a sistemelor;
- managerii - asigură funcționarea normală a tuturor sistemelor de protecție.
În plus, reactorul se poate prăbuși în caz de urgență. În acest caz, protecția automată va întrerupe reacțiile în lanț dacă temperatura din reactor continuă să crească. Această măsură va necesita ulterior lucrări de restaurare serioase pentru a readuce reactorul în funcțiune.
După accidentul periculos produs la centrala nucleară de la Cernobîl, cauza care sa dovedit a fi un proiect imperfect al reactorului, au început să acorde mai multă atenție măsurilor de protecție și, de asemenea, au efectuat lucrări de proiectare pentru a asigura o mai mare fiabilitate a reactoarelor.
XXI catastrofă din secolul XXI și consecințele acesteia
În martie 2011, nord-estul Japoniei a fost lovit de un cutremur care a provocat un tsunami, care a afectat în cele din urmă 4 din cele 6 reactoare ale centralei nucleare Fukushima-1.
La mai puțin de doi ani după tragedie, numărul victimelor oficiale în urma accidentului a depășit 1.500, în timp ce 20.000 rămân în continuare neînregistrați, iar alți 300.000 de locuitori au fost forțați să-și părăsească casele.
Au existat victime care nu au putut să părăsească scena din cauza unei doze uriașe de radiații. O evacuare imediată a fost organizată pentru ei, cu o durată de 2 zile.
Cu toate acestea, în fiecare an se îmbunătățesc metodele de prevenire a accidentelor la centralele nucleare, precum și neutralizarea situațiilor de urgență - știința progresează în mod constant. Cu toate acestea, viitorul va deveni, în mod clar, o nouă etapă de generare a energiei electrice - în special, este logic să se aștepte apariția celulelor solare orbitale de dimensiuni mari în următorii 10 ani, ceea ce este destul de realizabil în condiții fără greutate, precum și alte tehnologii, inclusiv tehnologiile energetice revoluționare.
