Branduolinė elektrinė: įrenginys ir poveikis aplinkai

AE: nuo praeities iki dabarties

Branduolinė elektrinė yra įmonė, kuri yra elektros energijos gamybos įrenginių ir įrenginių derinys. Šio įrenginio specifiškumas yra šilumos gavimo būdas. Temperatūra, reikalinga elektros energijos gamybai, atsiranda atomų atotrūkio procese.

Kuro vaidmenį atominėse elektrinėse dažniausiai atlieka uranas, kurio masė yra 235 (235U). Būtent todėl, kad šis radioaktyvusis elementas gali palaikyti branduolinės grandinės reakciją, jis naudojamas branduolinėse jėgainėse ir yra naudojamas ir branduoliniuose ginkluose.

Šalys, kuriose yra daugiausia atominių elektrinių

Didžiausios pasaulyje atominės elektrinės

Šiandien 31 pasaulio šalyje veikia 192 atominės elektrinės, naudojant 451 branduolinius reaktorius, kurių bendras pajėgumas yra 394 GW. Didžioji dauguma atominių elektrinių yra Europoje, Šiaurės Amerikoje, Tolimuosiuose Rytuose Azijoje ir buvusios TSRS teritorijoje, o Afrikoje jų beveik nėra, o Australijoje ir Okeanijoje jų nėra. Dar 41 reaktorius negavo elektros energijos nuo 1,5 iki 20 metų, iš jų 40 - Japonijoje.

Per pastaruosius 10 metų visame pasaulyje buvo užsakyti 47 galios blokai, beveik visi jie yra Azijoje (26 Kinijoje) arba Rytų Europoje. Du trečdaliai šiuo metu statomų reaktorių yra Kinijoje, Indijoje ir Rusijoje. Kinija įgyvendina ambicingiausią programą naujų AE statybai, apie tuziną daugiau šalių visame pasaulyje stato AE arba rengia jų statybos projektus.

Be Jungtinių Valstijų, pažangiausių branduolinės energetikos šalių sąrašas apima:

  • Prancūzija;
  • Japonija;
  • Rusija;
  • Pietų Korėja.

2007 m. Rusija pradėjo statyti pirmąją pasaulyje plaukiojančią atominę elektrinę, leidžiančią išspręsti energijos trūkumo problemą atokiuose šalies pakrančių regionuose.[12]. Statyba susidūrė su vėlavimais. Remiantis įvairiais skaičiavimais, pirmoji plaukiojanti atominė elektrinė veiks 2018–2019 m.

Kelios šalys, įskaitant Jungtines Amerikos Valstijas, Japoniją, Pietų Korėją, Rusiją, Argentiną, kuria maždaug 10–20 MW galios mini branduolines jėgaines atskirų pramonės šakų, gyvenamųjų kompleksų ir ateityje - individualių namų šilumos ir elektros energijos tiekimo tikslais. Daroma prielaida, kad mažus reaktorius (žr., Pavyzdžiui, Hyperion AE) galima sukurti naudojant saugias technologijas, kurios pakartotinai mažina branduolinės medžiagos nuotėkio galimybę[13]. Argentinoje vyksta vieno mažo CAREM25 reaktoriaus statyba. Pirmąją mini atominių elektrinių naudojimo patirtį įgijo TSRS (Bilibino AE).

Branduolinių elektrinių eksploatavimo principas

Branduolinės elektrinės eksploatavimo principas grindžiamas branduolinio (kartais vadinamo atominio) reaktoriaus veikimu - specialia didelės apimties konstrukcija, kurioje atomai dalijami išleidžiant energiją.

Yra įvairių tipų branduolinių reaktorių:

  1. PHWR (taip pat žinomas kaip „sunkiojo vandens reaktorius“) pirmiausia naudojamas Kanadoje ir Indijos miestuose. Jis pagrįstas vandeniu, kurio formulė yra D2O. Jis atlieka tiek aušinimo, tiek neutronų moderatoriaus funkciją. Efektyvumas artėja prie 29%;
  2. VVER (vandens aušinamas galios reaktorius). Šiuo metu WWER veikia tik NVS šalyse, ypač VVER-100 modelyje. Reaktoriaus efektyvumas yra 33%;
  3. GCR, AGR (grafito vanduo). Tokiame reaktoriuje esantis skystis veikia kaip aušinimo skystis. Šiame projekte neutronų moderatorius yra grafitas, taigi ir pavadinimas. Efektyvumas yra apie 40%.

Pagal prietaiso principą reaktoriai taip pat skirstomi į:

  • PWR (suslėgto vandens reaktorius) - suprojektuotas taip, kad tam tikro slėgio vanduo lėtintų reakciją ir aprūpintų šilumą;
  • BWR (suprojektuotas taip, kad garas ir vanduo būtų pagrindinėje įrenginio dalyje be vandens grandinės);
  • RBMK (kanalo reaktorius, turintis ypač didelį pajėgumą);
  • BN (sistema veikia dėl greito neutronų mainų).

Branduolinės elektrinės struktūra ir struktūra. Kaip veikia atominė elektrinė?

AE įrenginys

Tipinę branduolinę jėgainę sudaro blokai, kurių kiekvienoje yra įvairių techninių įrenginių. Svarbiausias iš šių įrenginių yra kompleksas su reaktorių salė, užtikrinantis visos AE veikimą. Ją sudaro šie įrenginiai:

  • reaktorius;
  • baseinas (jis yra saugomas branduoliniame kuras);
  • kuro pakrovimo mašinos;
  • Kontrolinė patalpa (valdymo skydelis blokais, kurių pagalba operatoriai gali stebėti branduolio dalijimosi procesą).

Šį pastatą seka salė. Ji yra įrengta garo generatoriais ir yra pagrindinė turbina. Iškart už jų yra kondensatoriai, taip pat elektros perdavimo linijos, esančios už teritorijos ribų.

Be kitų dalykų, yra įrengtas įrenginys su baseinais panaudotam kurui ir specialiems vėsinimo įrenginiams (jie vadinami aušinimo bokštais). Be to, aušinimui naudojami purškimo baseinai ir natūralūs rezervuarai.

Branduolinių elektrinių eksploatavimo principas

Visose AE be išimties yra 3 elektros energijos keitimo etapai:

  • branduolinis su perėjimu prie šilumos;
  • terminis, virsta mechaniniu;
  • mechaniniai, paversti elektriniais.

Uranas atsisako neutronų, dėl to šiluma išsiskiria dideliais kiekiais. Karštas vanduo iš reaktoriaus per siurblius perpumpuojamas per garų generatorių, kur jis išskiria šiek tiek šilumos ir vėl grįžta į reaktorių. Kadangi šis vanduo yra aukšto slėgio, jis lieka skystas (šiuolaikiniuose VVER reaktoriuose apie 160 atmosferų, esant ~ 330 ° C temperatūrai).[7]). Garų generatoriuje ši šiluma perkeliama į antrinio kontūro vandenį, kuris yra kur kas mažesnis (pusė pirminio kontūro slėgio ir mažiau), todėl virsta. Gautas garas patenka į garo turbiną, kuri sukasi generatorių, o tada į kondensatorių, kur garas yra aušinamas, kondensuojasi ir vėl patenka į garų generatorių. Kondensatorius aušinamas vandeniu iš išorinio atviro vandens šaltinio (pvz., Aušinimo tvenkinio).

Tiek pirmosios, tiek antrosios grandinės yra uždarytos, o tai sumažina spinduliuotės nuotėkio tikimybę. Pirminio kontūro konstrukcijų matmenys yra minimalūs, o tai taip pat sumažina radiacinę riziką. Garų turbina ir kondensatorius neturi sąveikos su pirminio kontūro vandeniu, kuris palengvina remontą ir sumažina radioaktyviųjų atliekų kiekį išmontuojant stotį.

AE apsaugos mechanizmai

Visos atominės elektrinės būtinai turi integruotas apsaugos sistemas, pavyzdžiui:

  • lokalizavimas - apriboti kenksmingų medžiagų plitimą įvykus avarijai, dėl kurios išsiskiria spinduliuotė;
  • teikti - tarnauja tam tikram energijos kiekiui stabiliam sistemos veikimui;
  • valdytojai - užtikrinti, kad visos apsaugos sistemos veiktų tinkamai.

Be to, reaktorius avarijos metu gali griūti. Šiuo atveju automatinė apsauga nutraukia grandinės reakcijas, jei temperatūra reaktoriuje toliau didės. Vėliau ši priemonė reikalauja rimtų restauravimo darbų, kad reaktorius vėl pradėtų veikti.

Po to, kai Černobylio AE įvyko pavojinga avarija, kurios priežastis pasirodė esanti netobula reaktoriaus konstrukcija, jie daugiau dėmesio skyrė apsaugos priemonėms ir taip pat atliko projektavimo darbus, kad užtikrintų didesnį reaktorių patikimumą.

XXI a. Katastrofa ir jos pasekmės

Fukushima-1

2011 m. Kovo mėn. Šiaurės rytus nuo Japonijos sukrėtė žemės drebėjimas, sukėlęs cunamį, kuris galiausiai sugadino 4 iš 6 Fukušimos-1 atominės elektrinės reaktorių.

Praėjus mažiau nei dvejiems metams po tragedijos, oficialus mirties atvejis katastrofoje viršijo 1500, o 20 000 vis dar lieka neįskaitomas, o dar 300 000 gyventojų buvo priversti palikti savo namus.

Buvo aukų, kurios negalėjo išeiti iš scenos dėl didžiulės radiacijos dozės. Jiems buvo organizuota neatidėliotina evakuacija, trunkanti 2 dienas.

Nepaisant to, kasmet gerėja nelaimingų atsitikimų atominėse elektrinėse prevencijos metodai ir avarinių situacijų neutralizavimas - mokslas nuolat tobulėja. Nepaisant to, ateitis neabejotinai taps alternatyvių elektros energijos gamybos būdų atsiskaitymu - ypač logiška tikėtis, kad per ateinančius 10 metų atsiras milžiniškų orbitinių saulės elementų, kurie yra gana pasiekiami be svorio, taip pat ir kitos technologijos, įskaitant revoliucines energijos technologijas.

Žiūrėti vaizdo įrašą: Kauno kogeneracinė jėgainė. Lietuvos energija (Rugsėjis 2019).