Az atomerőművek a világ villamosenergia-termelésének 10,7%-át állítják elő évente. A hő- és vízerőművek mellett azon dolgoznak, hogy az emberiséget fénnyel és hővel látják el, lehetővé tegyék az elektromos készülékek használatát, és kényelmesebbé és könnyebbé tegyék életünket. Történt ugyanis, hogy ma az "atomerőmű" szavakat a világkatasztrófákhoz és robbanásokhoz kötik. Az atomerőmű működéséről és felépítéséről a hétköznapi embernek halvány fogalma sincs, de a legműveletlenebbek is hallottak és megijedtek a csernobili és fukusimai eseményektől.

Mi az atomerőmű? Hogyan működnek? Mennyire veszélyesek az atomerőművek? Ne higgy a pletykáknak és mítoszoknak, találjuk ki!

Mi az atomerőmű?

1945. július 16-án az Egyesült Államokban egy katonai gyakorlótéren először nyertek ki energiát uránmagból. A legerősebb atombomba-robbanás, amely hatalmas számú emberáldozatot okozott, egy modern és teljesen békés áramforrás prototípusa lett.

Először 1951. december 20-án kaptak áramot atomreaktorból az Egyesült Államokban, Idaho államban. A működőképesség ellenőrzésére a generátort 4 m-es izzólámpákhoz csatlakoztatták, váratlanul minden lámpa világít. Ettől a pillanattól kezdve az emberiség egy atomreaktor energiáját kezdte felhasználni elektromos áram előállítására.

A világ első atomerőművét a Szovjetunióban, Obnyinszkban indították 1954-ben. Teljesítménye mindössze 5 megawatt volt.

Mi az atomerőmű? Az atomerőmű olyan atomerőmű, amely atomreaktor segítségével állít elő energiát. Az atomreaktorok nukleáris üzemanyaggal, leggyakrabban uránnal működnek.

A nukleáris létesítmény működési elve az uránneutronok hasadási reakcióján alapul, amelyek egymással ütközve új neutronokra oszlanak, amelyek viszont szintén ütköznek és osztódnak. Ezt a reakciót láncreakciónak nevezik, és ez az atomenergia-ipar középpontjában áll. Ez az egész folyamat hőt termel, ami rettenetesen forró állapotba (320 Celsius fok) melegíti fel a vizet. Ekkor a víz gőzzé alakul, a gőz megforgatja a turbinát, meghajt egy elektromos generátort, ami áramot termel.

Gyors ütemben halad az atomerőmű építése. A világ atomerőművek számának növekedésének fő oka a fosszilis tüzelőanyag korlátozott készlete, leegyszerűsítve a gáz- és olajkészletek kimerülőben vannak, ipari és önkormányzati szükségletekre van szükség, és kevés. Az atomerőművek üzemanyagaként szolgáló uránra és plutóniumra van szükség, készletei még mindig elegendőek ...

Mi az atomerőmű? Nem csak villany és hő. Az atomerőműveket az áramtermelés mellett vízsótalanításra is használják. Például Kazahsztánban van ilyen atomerőmű.

Milyen fűtőanyagot használnak az atomerőművekben

A gyakorlatban az atomerőművek többféle, atomáram előállítására alkalmas anyagot alkalmazhatnak, a modern atomerőművi fűtőanyag az urán, a tórium és a plutónium.

A tórium üzemanyagot ma nem használják atomerőművekben, mivel nehezebb fűtőelemekké alakítani, ha a fűtőelemek rövidek.

Az üzemanyagrudak fémcsövek, amelyeket egy atomreaktor belsejében helyeznek el. A fűtőelemek belsejében radioaktív anyagok vannak. Ezeket a csöveket nukleáris üzemanyag-tárolóknak nevezhetjük. A tórium ritka felhasználásának második oka az atomerőművekben történő felhasználást követően bonyolult és költséges újrafeldolgozása.

Plutónium üzemanyagot szintén nem használnak az atomenergia-iparban, mert ez az anyag nagyon összetett kémiai összetétel, amelyek még mindig nem tanulták meg a helyes használatát.

Urán üzemanyag

A fő anyag, amely az atomerőművekben energiát termel, az urán. Az uránt manapság háromféleképpen bányászják: külszíni bányászattal, zárt bányákban és földalatti kioldódással, fúróbányák segítségével. Az utolsó módszer különösen érdekes. Az urán kilúgozással történő kinyeréséhez kénsavas oldatot öntenek a földalatti kutakba, uránnal telítik és visszaszivattyúzzák.

A világ legnagyobb uránkészletei Ausztráliában, Kazahsztánban, Oroszországban és Kanadában találhatók. A leggazdagabb lelőhelyek Kanadában, Zaire-ben, Franciaországban és Csehországban találhatók. Ezekben az országokban egy tonna ércből akár 22 kilogramm urán nyersanyagot is nyernek. Összehasonlításképpen Oroszországban egy tonna ércből alig több mint egy kilogramm uránt nyernek.

Az uránbányászati ​​helyek nem radioaktívak. Ez az anyag tiszta formájában nem túl veszélyes az emberre, sokkal nagyobb veszélyt jelent a radioaktív, színtelen radon gáz, amely az urán természetes bomlása során keletkezik.

Az uránt az atomerőművekben érc formájában nem lehet felhasználni, semmilyen reakciót nem tud adni. Először az urán nyersanyagokat porrá - urán-oxiddá - dolgozzák fel, majd urán üzemanyaggá válik. Az uránpor fém "tablettákká" válik - apró, szép kúpokká préselik, amelyeket napközben iszonyatosan magas, több mint 1500 Celsius fokos hőmérsékleten égetnek el. Ezek az urántabletták kerülnek az atomreaktorokba, ahol kölcsönhatásba lépnek egymással, és végül áramot adnak az embereknek.
Körülbelül 10 millió uránpellet működik egyidejűleg egy atomreaktorban.
Természetesen az uránpelletet nem csak úgy dobják be a reaktorba. Cirkóniumötvözetekből - fűtőelemekből - készült fémcsövekbe helyezik őket, a csövek kötegekben kapcsolódnak egymáshoz és tüzelőanyag-kazettákat - üzemanyag-kazettákat képeznek. A fűtőelem-kazettákat joggal nevezhetjük az atomerőmű fűtőanyagának.

Atomerőmű-üzemanyag-újrafeldolgozás

Körülbelül egy év használat után az atomreaktorokban lévő uránt le kell cserélni. Az üzemanyagcellákat több évig lehűtik, majd darabolásra és feloldásra küldik. A vegyi extrakció eredményeként urán és plutónium szabadul fel, amelyek a újrafelhasználás, friss nukleáris üzemanyagot készítenek belőlük.

Az urán és a plutónium bomlástermékeit ionizáló sugárzásforrások előállítására használják. Az orvostudományban és az iparban használják.

Minden, ami ezek után a manipulációk után megmarad, vörösen izzó sütőbe kerül, és a maradványokból üveget főznek, amelyet ezután speciális tárolóhelyeken tárolnak. Miért üveg? Nagyon nehéz lesz eltávolítani belőle a radioaktív elemek maradványait, amelyek károsíthatják a környezetet.

Atomerőmű-hírek - nem is olyan régen megjelent a radioaktív hulladékok ártalmatlanításának új módja. Létrejöttek az úgynevezett gyorsnukleáris reaktorok vagy gyorsneutronreaktorok, amelyek újrafeldolgozott nukleáris üzemanyag-maradványokkal működnek. A tudósok számításai szerint a nukleáris fűtőanyag-maradványok, amelyeket ma tárolókban tárolnak, 200 évig képesek üzemanyagot biztosítani a gyorsneutronos reaktorok számára.

Ezenkívül az új gyorsreaktorok urán üzemanyaggal is működhetnek, amely urán 238-ból készül, ezt az anyagot hagyományos atomerőművekben nem használják, mivel A mai atomerőművek könnyebben feldolgozzák a 235-ös és 233-as uránt, amiből alig maradt meg a természetben. Így az új reaktorok lehetőséget adnak a 238. urán hatalmas lelőhelyeinek felhasználására, amelyeket korábban még senki sem használt.

Hogyan épül fel egy atomerőmű?

Mi az atomerőmű? Mi ez a szürke épületek zűrzavara, amelyet a legtöbben csak a tévében láthattunk? Mennyire erősek és biztonságosak ezek a szerkezetek? Milyen az atomerőmű felépítése? Minden atomerőmű középpontjában a reaktorépület áll, mellette a turbinacsarnok és a biztonsági épület.

Az atomerőmű építése a szerint történik előírások, radioaktív anyagokkal dolgozó létesítményekre vonatkozó előírások és biztonsági követelmények. Az atomerőmű az állam teljes értékű stratégiai tárgya. Emiatt a reaktorépületben a falak és vasbeton vasbeton szerkezetek lerakásának vastagsága többszöröse a szabványos szerkezetek vastagságának. Így az atomerőművek helyiségei kibírják a 8 pontos földrengést, tornádót, cunamit, tornádót és egy repülőgép-balesetet.

A reaktorépületet kupola koronázza meg, amelyet belső és külső betonfalak védenek. A belső betonfalat acéllemez borítja, amely baleset esetén zárt légteret kell, hogy képezzen és ne kerüljön radioaktív anyagok a levegőbe.

Minden atomerőműnek saját hűtőmedencéje van. Ott urántablettákat helyeznek el, amelyek már lejárták az idejüket. Az urán üzemanyag a reaktorból való kiemelése után rendkívül radioaktív marad, így a fűtőelemek belsejében lezajló reakciók leállnak, ez 3-10 évig tart (attól függően, hogy milyen reaktorberendezésben volt az üzemanyag). A tárolómedencékben az uránszemcsék lehűlnek, és bennük a reakciók megszűnnek.

Technológiai rendszer Atomerőmű, vagy egyszerűen fogalmazva, az atomerőművek berendezésének sémája többféle, valamint az atomerőmű jellemzői és az atomerőmű termikus sémája, ez a folyamatban használt atomreaktor típusától függ. villamos energia termelésére.

Úszó atomerőmű

Azt már tudjuk, mi az atomerőmű, de az orosz tudósokban felmerült, hogy vegyenek egy atomerőművet és tegyék mozgathatóvá. Mostanra a projekt majdnem kész. Ezt a kialakítást úszó atomerőműnek nevezték. Az elképzelés szerint egy úszó atomerőmű akár kétszázezer lakosú várost is képes lesz árammal ellátni. Fő előnye a tengeri mozgás képessége. Mobil atomerőmű építése jelenleg csak Oroszországban zajlik.

Atomerőmű-hírek a világ első úszó atomerőművének küszöbön álló üzembe helyezése, amely az oroszországi Chukotka autonóm régióban található Pevek kikötőváros energiaellátását hivatott biztosítani. Az első „Akademik Lomonoszov” úszó atomerőmű neve, Szentpéterváron egy mini-atomerőmű épül, és a tervek szerint 2016-2019 között indítják el. 2015-ben került sor egy úszó atomerőmű bemutatására, majd az építtetők szinte kész projekt PAES.

Az úszó atomerőművet úgy tervezték, hogy a legtávolabbi, tengerhez hozzáféréssel rendelkező városok áramellátását biztosítsa. Az "Akademik Lomonoszov" atomreaktor nem olyan erős, mint a szárazföldi atomerőműveké, de élettartama 40 év, ami azt jelenti, hogy a kis Pevek lakói közel fél évszázadig nem szenvednek áramhiányban. .

Az úszó atomerőmű nem csak hő- és villamosenergia-forrásként használható, hanem vízsótalanításra is. Számítások szerint naponta 40-240 köbméter édesvizet tud előállítani.
Az úszó atomerőmű első blokkjának költsége 16 és fél milliárd rubelt tett ki, mint látjuk, az atomerőművek építése nem olcsó öröm.

Atomerőmű biztonsága

Az 1986-os csernobili és a 2011-es fukusimai katasztrófa után az atomerőmű szavak félelmet és pánikot keltenek az emberekben. Valójában a modern atomerőművek a legújabb technológiával vannak felszerelve, speciális biztonsági szabályokat dolgoztak ki, és általában az atomerőművek védelme 3 szintből áll:

Első szinten az atomerőmű normál működését kell biztosítani. Az atomerőmű biztonsága nagymértékben függ az atomerőmű helyére helyesen kiválasztott helyszíntől, egy jól megtervezett projekttől, valamint az épület építéséhez szükséges összes feltétel teljesülésétől. Mindennek meg kell felelnie az előírásoknak, biztonsági utasításoknak és terveknek.

A második szinten fontos annak megakadályozása, hogy az atomerőmű normál működése vészhelyzetbe kerüljön. Ehhez speciális eszközök vannak, amelyek figyelik a reaktorok hőmérsékletét és nyomását, és jelzik a legkisebb változást a leolvasásokban.

Ha az első és a második védelmi szint nem működött, a harmadikat használják - azonnali válasz vészhelyzet esetén. A szenzorok rögzítik a balesetet, és maguk reagálnak rá - leállítják a reaktorokat, lokalizálják a sugárforrásokat, lehűtik a zónát, bejelentik a balesetet.

Természetesen egy atomerőmű kiemelt figyelmet igényel a biztonsági rendszerre, mind az építés, mind az üzemeltetés szakaszában. A szigorú előírások be nem tartása igen súlyos következményekkel járhat, de ma már a legtöbb felelősség az atomerőművek biztonságáért a számítógépes rendszerekre hárul, az emberi tényező pedig szinte teljesen ki van zárva. Figyelembe véve a modern gépek nagy pontosságát, biztos lehet az atomerőművek biztonságában.

A szakemberek biztosítják, hogy a stabilan működő modern atomerőművekben vagy azok közelében nem lehet nagy dózisú radioaktív sugárzást kapni. Még az atomerőmű dolgozói sem, akik egyébként napi szinten mérik a kapott sugárzás mértékét, nem érnek nagyobb sugárzást, mint a nagyvárosok hétköznapi lakói.

Atomreaktorok

Mi az atomerőmű? Ez elsősorban egy működő atomreaktor. Ezen belül zajlik az energiatermelés folyamata. Az üzemanyag-kazettákat egy atomreaktorba helyezik, amelyben az uránneutronok reakcióba lépnek egymással, ahol hőt adnak át víznek stb.

Egy adott reaktorépületen belül a következő szerkezetek találhatók: vízellátás, szivattyú, generátor, gőzturbina, kondenzátor, légtelenítők, tisztító, szelep, hőcserélő, maga a reaktor és nyomásszabályozó.

Többféle reaktor létezik, attól függően, hogy milyen anyag működik moderátorként és hűtőközegként a készülékben. Valószínűleg egy modern atomerőműben termikus reaktorok lesznek:

• vízhűtéses (közönséges vízzel neutron moderátorként és hűtőfolyadékként egyaránt);
• grafit-víz (moderátor - grafit, hűtőfolyadék - víz);
• grafit-gáz (moderátor - grafit, hőhordozó - gáz);
• nehéz víz (moderátor - nehéz víz, hűtőfolyadék - közönséges víz).

Atomerőmű hatékonysága és kapacitása

A nyomás alatti vizes reaktorral rendelkező atomerőmű összhatásfoka (hatékonysága) körülbelül 33%, a grafit-víz reaktoré körülbelül 40%, a nehézvizes reaktoré pedig körülbelül 29%. Az atomerőmű gazdasági életképessége függ az atomreaktor hatásfokától, a reaktormag energiaintenzitásától, az évi beépített teljesítmény hasznosítási tényezőjétől stb.

Atomerőmű-hírek - a tudósok ígérete, hogy hamarosan másfélszeresére, akár 50%-ra növelik az atomerőművek hatékonyságát. Ez akkor fog megtörténni, ha a közvetlenül az atomreaktorba helyezett fűtőelem-kazetták nem cirkóniumötvözetből, hanem kompozitból készülnek. Az atomerőművek problémája ma, hogy a cirkónium nem elég hőálló, nem bírja a nagyon magas hőmérsékletet és nyomást, ezért az atomerőmű hatásfoka alacsony, míg a kompozit ezer Celsius fok feletti hőmérsékletet is elvisel. .

Az USA-ban, Franciaországban és Oroszországban folynak kísérletek a kompozit uránpelletek héjaként való felhasználásával kapcsolatban. A tudósok azon dolgoznak, hogy növeljék az anyag szilárdságát és az atomenergiában való alkalmazását.

Mi az atomerőmű? Az atomerőmű a világ elektromos energiája. Az atomerőművek teljes elektromos kapacitása világszerte 392 082 MW. Az atomerőmű jellemzői elsősorban a kapacitásától függenek. A világ legerősebb atomerőműve Franciaországban található, a Sivo atomerőmű (egységenként) teljesítménye több mint másfél ezer MW (megawatt). A többi atomerőmű teljesítménye a mini-atomerőművek 12 MW-tól (Bilibino Atomerőmű, Oroszország) 1382 MW-ig (Flamanville-i atomerőmű, Franciaország) terjed. Építés alatt áll az 1650 MW teljesítményű Flamanville blokk és a dél-koreai Sin-Kori atomerőművek 1400 MW teljesítményű atomerőműve.

Atomerőmű költsége

Atomerőmű, mi az? Ez is sok pénz. Manapság az embereknek szükségük van bármilyen elektromos áram előállítására. A többé-kevésbé fejlett országokban mindenhol víz-, hő- és atomerőművek épülnek. Az atomerőmű építése nem egyszerű folyamat, nagy ráfordításokat és tőkebefektetéseket igényel, a pénzügyi forrásokat legtöbbször az állami költségvetésből vonják le.

Az atomerőmű költsége magában foglalja a tőkeköltségeket - a terület előkészítésének, az építkezésnek, a berendezések üzembe helyezésének költségeit (a tőkeköltségek mértéke túl magas, például egy atomerőmű gőzfejlesztője több mint 9 millió dollárba kerül) . Emellett az atomerőművek üzemeltetési költségeket is igényelnek, amelyek magukban foglalják az üzemanyag beszerzését, ártalmatlanításának költségét stb.

Egy atomerőmű hivatalos költségét sok okból csak hozzávetőlegesen számolják, ma egy atomerőmű körülbelül 21-25 milliárd euróba kerül. Körülbelül 8 millió dollárba kerül egy nukleáris blokk megépítése a semmiből. Átlagosan egy állomás megtérülési ideje 28 év, élettartama 40 év. Amint látja, az atomerőművek meglehetősen drága élvezet, de, mint megtudtuk, hihetetlenül szükségesek és hasznosak Önnek és nekem.

Az atomerőmű (Atomerőmű) olyan műszaki szerkezetekből álló komplexum, amelyet arra terveztek, hogy egy szabályozott nukleáris reakció során felszabaduló energia felhasználásával elektromos energiát állítsanak elő.

Az uránt általános üzemanyagként használják az atomerőművekben. A hasadási reakciót az atomerőmű fő blokkjában - egy atomreaktorban - hajtják végre.

A reaktor acélházba van szerelve, amelyet nagy nyomásra terveztek - 1,6 x 107 Pa vagy 160 atmoszféraig.
A VVER-1000 fő részei a következők:

1. Az aktív zóna, ahol a nukleáris üzemanyag található, maghasadási láncreakció megy végbe, és energia szabadul fel.
2. A magot körülvevő neutronreflektor.
3. Hőhordozó.
4. Védelmi vezérlőrendszer (CPS).
5. Sugárvédelem.

A reaktorban hő szabadul fel a nukleáris tüzelőanyag-hasadás láncreakciója következtében, termikus neutronok hatására. Ebben az esetben maghasadási termékek képződnek, amelyek között szilárd anyagok és gázok is vannak - xenon, kripton. A hasadási termékek nagyon radioaktívak, ezért az üzemanyagot (urán-dioxid tabletták) lezárt cirkóniumcsövekbe - fűtőelemekbe (fűtőelemek) helyezik. Ezeket a csöveket több darabban egyesítik egymás mellett, így egyetlen üzemanyag-kazettát alkotnak. Az atomreaktor vezérlésére és védelmére vezérlőrudakat használnak, amelyek a zóna teljes magasságában mozgathatók. A rudak olyan anyagokból készülnek, amelyek erősen elnyelik a neutronokat, mint például a bór vagy a kadmium. A rudak mély behelyezésével a láncreakció lehetetlenné válik, mivel a neutronok erősen elnyelődnek és eltávolítják a reakciózónából. A rudak távolról mozgathatók a vezérlőpanelről. A rudak kis mozgásával a láncfolyamat vagy kifejlődik, vagy nedves lesz. Ily módon szabályozzák a reaktor teljesítményét.

Az állomás séma kettős áramkörű. Az első, radioaktív kör egy VVER-1000 reaktorból és négy cirkulációs hűtőkörből áll. A második, nem radioaktív kör egy gőzfejlesztőt és vízellátó egységet, valamint egy 1030 MW teljesítményű turbinás egységet tartalmaz. Az elsődleges hűtőközeg nem forrásban lévő, 16 MPa nyomású, nagy tisztaságú víz bórsavoldat hozzáadásával - egy erős neutronelnyelő, amelyet a reaktor teljesítményének szabályozására használnak.

1. A fő keringtető szivattyúk a vizet a reaktor zónáján keresztül pumpálják, ahol a magreakció során felszabaduló hő hatására 320 fokos hőmérsékletre melegszik fel.
2. A felmelegített hűtőközeg átadja a hőjét a szekunder kör vizének (munkaközeg), elpárologtatva azt a gőzfejlesztőben.
3. A lehűtött hűtőközeg ismét belép a reaktorba.
4. A gőzfejlesztő 6,4 MPa nyomású telített gőzt állít elő, amelyet a gőzturbinába táplálunk.
5. A turbina hajtja a generátor forgórészét.
6. A hulladékgőz lecsapódik a kondenzátorban, és a kondenzátumszivattyú visszavezeti a gőzfejlesztőbe. Az állandó nyomás fenntartása érdekében az áramkörben gőzmennyiség-kompenzátor van felszerelve.
7. A kondenzátorból a gőz kondenzációs hőjét keringtető víz távolítja el, amelyet a hűtőtóból tápláló szivattyú lát el.
8. A reaktor első és második köre is hermetikusan le van zárva. Ez biztosítja a reaktor biztonságát a személyzet és a lakosság számára.

Ha a gőzkondenzációhoz nem lehet nagy mennyiségű vizet használni, akkor tartály helyett speciális hűtőtornyokban (hűtőtornyok) lehet a vizet hűteni.

A reaktor üzemeltetésének biztonságát és környezetbarátságát az előírások (üzemi szabályzat) szigorú betartása és a nagyszámú vezérlőberendezés biztosítja. Mindez átgondolt és hatékony irányítás reaktor.
Az atomreaktor vészhelyzeti védelme - olyan eszközök készlete, amelyek célja a nukleáris láncreakció gyors leállítása a reaktormagban.

Az aktív vészvédelem automatikusan működésbe lép, ha az atomreaktor valamelyik paramétere elér egy olyan értéket, amely balesethez vezethet. Ilyen paraméterek lehetnek: a hűtőfolyadék hőmérséklete, nyomása és áramlási sebessége, a teljesítménynövekedés szintje és sebessége.

A vészvédelem működtető elemei a legtöbb esetben a neutronokat jól elnyelő anyaggal (bórral vagy kadmiummal) ellátott rudak. Néha a reaktor leállításához folyadékelnyelőt fecskendeznek be a hűtőkörbe.

Az aktív védelem mellett sok modern kivitel passzív védelmi elemeket is tartalmaz. Például a VVER reaktorok modern változatai közé tartozik az Emergency Core Cooling System (ECCS) - a reaktor felett elhelyezett speciális bórsavas tartályok. Maximális tervezési baleset esetén (a reaktor primer hűtőkörének megszakadása) ezeknek a tartályoknak a tartalma gravitáció hatására a reaktormag belsejébe áramlik, és a nukleáris láncreakciót nagy mennyiségű bórtartalmú anyag kioltja. jól elnyeli a neutronokat.

Az „Atomerőművi reaktorlétesítmények nukleáris biztonságának szabályai” szerint a reaktor tervezett leállítási rendszerei közül legalább egynek el kell látnia a vészvédelmi (EP) funkciót. A vészhelyzeti védelemnek legalább két független munkatestületi csoporttal kell rendelkeznie. Az AZ jelzésére az AZ munkatesteit bármilyen munka- vagy köztes helyzetből aktiválni kell.
Az AZ berendezésnek legalább két független készletből kell állnia.

Minden egyes magvédő berendezést úgy kell megtervezni, hogy a neutronfluxussűrűség változása a névleges érték 7%-a és 120%-a között biztosítva legyen:
1. A neutronfluxus sűrűsége szerint - legalább három független csatorna;
2. A neutronfluxussűrűség növekedési ütemének megfelelően - legalább három független csatorna.

Minden EP-berendezést úgy kell megtervezni, hogy a vészhelyzeti védelmet legalább három független csatorna biztosítsa minden olyan technológiai paraméterhez, amelyhez védelem szükséges a reaktortelep tervezésében megállapított technológiai paraméterek változásának teljes tartományában. RP).

Az egyes készletek vezérlőparancsait az AZ működtetőkhöz legalább két csatornán kell továbbítani. Ha az egyik AZ berendezésben egy csatornát üzemen kívül helyeznek anélkül, hogy ezt a készletet üzemen kívül helyeznék, akkor ehhez a csatornához automatikusan riasztási jelet kell generálni.

A vészhelyzeti védelmi műveletnek legalább a következő esetekben meg kell történnie:
1. A mag alapjel elérésekor a neutron fluxussűrűség szempontjából.
2. A mag alapjel elérésekor a neutronfluxussűrűség növekedési ütemében.
3. Ha a feszültség eltűnik a CPS AZ berendezéseinek és tápegységeinek bármely készletében, amelyet nem vonnak ki a működésből.
4. Abban az esetben, ha a három védelmi csatorna közül bármelyik kettő meghibásodik a neutronfluxussűrűség vagy a neutronfluxus növekedési sebessége tekintetében bármely üzemen kívüli magvédő berendezésben.
5. Amikor a technológiai paraméterek elérik az AZ-beállításokat, amelyek szerint a védelmet végre kell hajtani.
6. Amikor az AZ aktiválását a blokk vezérlőpontból (BPU) vagy tartalék vezérlőpontból (RPU) származó kulcsról kezdeményezi.

Az anyagot a www.rian.ru internetes kiadása készítette a RIA Novostitól és nyílt forrásokból származó információk alapján

Az atomreaktor zökkenőmentesen és pontosan működik. Ellenkező esetben, mint tudod, bajok lesznek. De mi történik odabent? Próbáljuk meg röviden, érthetően, megállásokkal megfogalmazni egy nukleáris (atomi) reaktor működési elvét.

Valójában ott is ugyanaz a folyamat megy végbe, mint egy atomrobbanásnál. Csak most nagyon gyorsan bekövetkezik a robbanás, de a reaktorban mindez hosszú ideig ki van húzva. Ennek eredményeként minden épségben marad, és energiát kapunk. Nem annyira, hogy azonnal felrobbantottak volna mindent a környéken, de eléggé ahhoz, hogy a várost árammal látják el.

Mielőtt megértené, hogyan megy végbe egy szabályozott nukleáris reakció, tudnod kell, mit nukleáris reakció általában.

Nukleáris reakció Az atommagok átalakulási (hasadási) folyamata az elemi részecskékkel és a gamma-kvantumokkal való kölcsönhatás során.

A nukleáris reakciók energia elnyelésével és felszabadulásával egyaránt lejátszódhatnak. A második reakciót a reaktorban alkalmazzák.

Nukleáris reaktor Olyan eszköz, amelynek célja egy szabályozott nukleáris reakció fenntartása energia felszabadításával.

Az atomreaktort gyakran atomnak is nevezik. Vegyük észre, hogy itt nincs alapvető különbség, de a tudomány szempontjából helyesebb az „nukleáris” szó használata. Jelenleg sokféle atomreaktor létezik. Ezek hatalmas ipari reaktorok, amelyeket erőművek, atomtengeralattjáró reaktorok energiatermelésére terveztek, kicsik kísérleti reaktorok tudományos kísérletekben használják. Vannak még tengervíz sótalanítására használt reaktorok is.

Az atomreaktor létrehozásának története

Az első atomreaktort a nem is olyan távoli 1942-ben indították el. Ez az USA-ban történt Fermi vezetésével. Ezt a reaktort "Chicago Woodpile"-nek hívták.

1946-ban Kurcsatov vezetésével beindult az első szovjet reaktor. Ennek a reaktornak a teste hét méter átmérőjű golyó volt. Az első reaktorokban nem volt hűtőrendszer, teljesítményük minimális volt. Egyébként a szovjet reaktor átlagos teljesítménye 20 watt volt, míg az amerikaié csak 1 watt. Összehasonlításképpen: a modern reaktorok átlagos teljesítménye 5 Gigawatt. Kevesebb mint tíz évvel az első reaktor beindítása után Obnyinszk városában megnyílt a világ első ipari atomerőműve.

A nukleáris (atomi) reaktor működési elve

Minden atomreaktor több részből áll: aktív zóna Val vel üzemanyag és moderátor , neutron reflektor , hűtőfolyadék , vezérlő és védelmi rendszer ... Az izotópokat leggyakrabban üzemanyagként használják a reaktorokban uránium (235, 238, 233), plutónium (239) és tórium (232). Az aktív zóna egy kazán, amelyen keresztül közönséges víz (hőhordozó) áramlik. Egyéb hőátadó folyadékok közül ritkábban használják a "nehézvizet" és a folyékony grafitot. Ha egy atomerőmű működéséről beszélünk, akkor az atomreaktort hőtermelésre használják. Magát a villamos energiát ugyanazzal a módszerrel állítják elő, mint más típusú erőművekben - a gőz forgatja a turbinát, és a mozgás energiája átalakul elektromos energia.

Az alábbiakban egy atomreaktor működési diagramja látható.

Mint már említettük, a nehéz uránmag bomlása során könnyebb elemek és több neutron képződik. A keletkező neutronok más atommagokkal ütköznek, ami szintén a hasadásukat okozza. Ebben az esetben a neutronok száma lavinaszerűen nő.

Itt kell megemlíteni neutronszorzótényező ... Tehát, ha ez az együttható meghaladja az eggyel egyenlő értéket, akkor nukleáris robbanás következik be. Ha az érték kisebb, mint egy, akkor túl kevés a neutron, és a reakció kialszik. De ha az együttható értékét eggyel egyenlőnek tartja, a reakció hosszú ideig és stabilan megy végbe.

A kérdés az, hogyan kell ezt megtenni? A reaktorban az üzemanyag az ún fűtőelemek (TVELakh). Ezek olyan rudak, amelyekben kis tabletták formájában van nukleáris üzemanyag ... Az üzemanyagrudak hatszögletű kazettákban vannak összekötve, amelyekből több száz is lehet a reaktorban. A tüzelőanyag-rudakkal ellátott kazetták függőlegesen vannak elhelyezve, és mindegyik tüzelőanyag-rúdnak van egy olyan rendszere, amely lehetővé teszi a magba merülés mélységének beállítását. Magukon a kazettákon kívül vannak köztük vezérlő rudak és vészvédelmi rudak ... A rudak olyan anyagból készülnek, amely jól elnyeli a neutronokat. Így a vezérlőrudak a magban különböző mélységekbe süllyeszthetők, ezáltal a neutronszorzótényező módosítható. A vészrudakat úgy tervezték, hogy vészhelyzet esetén leállítsák a reaktort.

Hogyan indul el egy atomreaktor?

Kitaláltuk a működési elvet, de hogyan kell elindítani és működőképessé tenni a reaktort? Nagyjából itt van - egy darab urán, de láncreakció nem indul be benne magától. A lényeg az, hogy be magfizika van egy koncepció kritikus tömeg .

A kritikus tömeg a nukleáris láncreakció elindításához szükséges hasadóanyag tömege.

A fűtőelem- és vezérlőrudak segítségével a reaktorban először egy kritikus tömegű nukleáris üzemanyag jön létre, majd több lépcsőben hozzák létre a reaktort az optimális teljesítményszintre.

Ebben a cikkben megpróbáltunk általános képet adni az atomreaktor felépítéséről és működési elvéről. Ha kérdése van a témával kapcsolatban, vagy az egyetemen magfizikai problémát kérdezett, forduljon bizalommal cégünk szakemberei... Szokás szerint készen állunk a segítségére lenni a tanulmányai során felmerülő bármely sürgető probléma megoldásában. Addig is ezt tesszük, a figyelmetek egy újabb oktatóvideó!

Az atomerőmű és a hagyományos tüzelőanyagot (szén, gáz, fűtőolaj, tőzeg) égető erőművek működési elve megegyezik: a felszabaduló hő hatására a víz gőzzé alakul, amely nyomás alatt a turbinába, ill. forgatja azt. A turbina pedig a forgást egy elektromos áramgenerátornak adja át, amely a forgás mechanikai energiáját elektromos energiává alakítja, azaz áramot állít elő. A hőerőművek esetében a víz gőzzé alakulása a szén, gáz stb. égési energiája, az atomerőművek esetében - az urán-235 atommag hasadási energiája miatt következik be.

A maghasadás energiájának vízgőz energiává alakítására különféle típusú berendezéseket használnak, amelyeket ún. atomerőművi reaktorok (létesítmények). Az uránt általában dioxid - U0 2 - formájában használják.

Az urán-oxidot speciális szerkezetek részeként moderátorba helyezik - egy olyan anyag, amellyel kölcsönhatásba lépve a neutronok gyorsan energiát veszítenek (lelassulnak). Ezekre a célokra használják víz vagy grafit - ennek megfelelően a reaktorokat víznek vagy grafitnak nevezik.

Az energia (más szóval a hő) zónából a turbinába történő átviteléhez hűtőfolyadékot használnak - víz, folyékony fém(például nátrium) vagy gáz(például levegő vagy hélium). A hűtőfolyadék kimosódik a fűtött tömített szerkezeteken kívül, amelyek belsejében megy végbe a hasadási reakció. Ennek eredményeként a hűtőfolyadék felmelegszik, és speciális csöveken keresztül energiát ad át (saját hő formájában). A felmelegített hűtőfolyadékból gőzt állítanak elő, amelyet nagy nyomással a turbinába táplálnak.

ábra G.1. Egy atomerőmű sematikus diagramja: 1 - atomreaktor, 2 - keringető szivattyú, 3 - hőcserélő, 4 - turbina, 5 - elektromos áramfejlesztő

Gáznemű hőhordozó esetén ez a fokozat hiányzik, és közvetlenül fűtött gáz kerül a turbinába.

Az orosz (szovjet) atomenergia-iparban kétféle reaktor terjedt el: az úgynevezett High Power Channel Reactor (RBMK) és a Water-Water Power Reactor (VVER). Az RBKM példáján keresztül egy kicsit részletesebben megvizsgáljuk az atomerőmű működési elvét.

RBMK

Az RBMK 1000 MW teljesítményű villamosenergia-forrás, ami a rekordot tükrözi RBMK-1000. A reaktor vasbeton aknában van elhelyezve egy speciális tartószerkezeten. Körülötte, felette és alatta található biológiai védelem(ionizáló sugárzás elleni védelem). A reaktormag megtelik grafit falazat(vagyis bizonyos módon hajtogatott, 25x25x50 cm méretű grafittömbök) hengeres alakúak. Függőleges furatok készülnek a teljes magasságban (G.2. ábra). Fém csöveket helyeznek el bennük, ún csatornák(innen a "csatorna" elnevezés). A csatornákban vagy tüzelőanyaggal ellátott szerkezetek (TVEL - fűtőelem), vagy a reaktor vezérlésére szolgáló rudak kerülnek beépítésre. Az elsőket úgy hívják üzemanyag csatornák, a második - vezérlő és védelmi csatornák. Mindegyik csatorna egy független tömített szerkezet, A reaktor vezérlése merítőrudakkal történik, amelyek neutronokat nyelnek el a csatornába (ehhez olyan anyagokat használnak, mint a kadmium, bór, európium). Minél mélyebbre kerül egy ilyen rúd a magba, annál több neutron nyelődik el, ezért csökken a hasadó atommagok száma, és csökken az energiafelszabadulás. A releváns mechanizmusok halmazát ún vezérlő és védelmi rendszer (CPS).

ábra G.2. RBMK rendszer.

Minden tüzelőanyag-csatornába alulról vizet táplálnak, amelyet egy speciális nagy teljesítményű szivattyú lát el a reaktorba - ezt hívják fő keringtető szivattyú (MCP). A tüzelőanyag-kazetta mosásakor a víz felforr, és a csatorna kimeneténél gőz-víz keverék képződik. Belép dobleválasztó (BS)- olyan készülék, amely lehetővé teszi a száraz gőz leválasztását (elválasztását) a víztől. A leválasztott vizet a fő keringtető szivattyú visszavezeti a reaktorba, ezzel lezárva a hurok "reaktor - dob-leválasztó - SSC - reaktor". Ez az úgynevezett többszörös kényszerített keringés hurok (MPC). Az RBMK-ban két ilyen kontúr található.

Az RBMK működéséhez szükséges urán-oxid mennyisége kb. 200 tonna (alkalmazásukkor ugyanannyi energia szabadul fel, mint kb. 5 millió tonna szén elégetésekor). Az üzemanyag 3-5 évig "dolgozik" a reaktorban.

Benne van a hűtőfolyadék zártláncú, elszigetelve külső környezet, kizárva minden jelentős sugárszennyezést. Ezt megerősítik az atomerőművek körüli sugárzási helyzetre vonatkozó tanulmányok, mind maguk az állomási szolgálatok, mind a szabályozó szervek, ökológusok és nemzetközi szervezetek.

A hűtővíz az állomás közelében lévő tározóból érkezik. Ugyanakkor a kivett víz természetes hőmérsékletű, és a tározóba visszafolyó víz körülbelül 10 °C-kal magasabb. A fűtési hőmérsékletre szigorú előírások vonatkoznak, amelyeket a helyi ökoszisztémák figyelembevétele érdekében tovább szigorodnak, de a tározó úgynevezett "hőszennyezése" valószínűleg az atomerőművek legjelentősebb környezeti károsodása. Ez a hátrány nem alapvető és leküzdhetetlen. Ennek elkerülésére a hűtőtavakkal együtt (vagy helyettük) használnak hűtő tornyok. Ezek hatalmas szerkezetek nagy átmérőjű kúpos csövek formájában. A hűtővizet a kondenzátorban való felmelegítés után a hűtőtorony belsejében található több csőbe vezetik. Ezeken a csöveken kis lyukak vannak, amelyeken keresztül a víz kifolyik, és "óriászuhany" keletkezik a hűtőtorony belsejében. A lehulló vizet légköri levegő hűti le, és a hűtőtorony alatt gyűjti össze a medencében, ahonnan a kondenzátor hűtésére kerül. A hűtőtorony felett fehér felhő képződik, ahogy a víz elpárolog.

Atomerőművek radioaktív kibocsátása 1-2 rendelés a megengedett legnagyobb (azaz elfogadhatóan biztonságos) értékek alatt, és a radionuklidok koncentrációja azon területeken, ahol az atomerőmű található milliószor kisebb, mint az MPC, és több tízezerszer kisebb, mint a természetes radioaktivitás.

Az atomerőmű működése során az OS-be kerülő radionuklidok főként hasadási termékek. Ezek nagy része inert radioaktív gázok (IRG), amelyek kis periódusúak fél életés ezért nem gyakorolnak kézzelfogható hatást a környezetre (elbomlanak, mielőtt idejük lenne befolyásolni). A hasadási termékek mellett az emisszió egy része aktivációs termék (stabil atomokból neutronok hatására képződő radionuklidok). A sugárterhelés szempontjából jelentősek hosszú élettartamú radionuklidok(DZhN, a fő dózisképző radionuklidok a cézium-137, stroncium-90, króm-51, mangán-54, kobalt-60) ill. a jód radioizotópjai(főleg jód-131). Ráadásul részarányuk az atomerőművek kibocsátásában rendkívül jelentéktelen, és ezredszázalékos.

1999 végén az atomerőművekben az inert radioaktív gázok radionuklid-kibocsátása nem haladta meg az urán-grafit reaktorok megengedett értékének 2,8%-át, a VVER és BN reaktorok esetében pedig a 0,3%-át. A hosszú élettartamú radionuklidok esetében a kibocsátás nem haladta meg az urán-grafit reaktorok megengedett kibocsátásának 1,5%-át, a VVER és a BN 0,3%-át, a jód-131 esetében 1,6, illetve 0,4%-ot.

Fontos érv amellett atomenergia az üzemanyag tömörsége. A kerekített becslések a következők: 1 kg tűzifa 1 kWh villamos energiát, 1 kg szénből 3 kWh, 1 kg olajból 4 kWh, 1 kg nukleáris üzemanyagból (alacsony dúsítású urán) -300 000 kW - h.

A nehéz erőegység 1 GW kapacitással körülbelül 30 tonna alacsony dúsítású uránt fogyaszt évente (azaz kb. egy kocsi évente). Egy év azonos teljesítményű működés biztosítása érdekében szénerőmű körülbelül 3 millió tonna szénre van szükség (azaz kb napi öt vonat).

Hosszú élettartamú radionuklidok kibocsátása szén vagy fűtőolaj erőművekátlagosan 20-50 (egyes becslések szerint 100)-szor nagyobb, mint egy azonos kapacitású atomerőmű.

A szén és más fosszilis tüzelőanyagok kálium-40-et, urán-238-at, tórium-232-t tartalmaznak, amelyek mindegyikének fajlagos aktivitása több egységtől több száz Bq / kg-ig terjed (és ennek megfelelően radioaktív sorozatuk olyan tagjai, mint a rádium-226 , rádium-228, ólom-210, polónium-210, radon-222 és más radionuklidok). A bioszférától a földi kőzet vastagságában elszigetelve a szén, az olaj és a gáz elégetésekor felszabadul és a légkörbe kerül. Sőt, alapvetően ezek a legveszélyesebbek a belső besugárzás szempontjából az alfa-aktív nuklidok. És bár a szén természetes radioaktivitása általában viszonylag alacsony, szám az energiaegységre jutó elégetett tüzelőanyag mennyisége kolosszális.

A széntüzelésű erőmű közelében élő lakosság sugárdózisa következtében (98-99%-os füstkibocsátás tisztítási fokon) több mint a lakosság sugárdózisa az atomerőmű közelében 3-5 alkalommal.

A légkörbe történő kibocsátások mellett figyelembe kell venni, hogy azokon a helyeken, ahol a szénerőművek hulladéka koncentrálódik, a háttérsugárzás jelentős növekedése figyelhető meg, ami a megengedett legnagyobb dózist meghaladó dózisokhoz vezethet. A szén természetes tevékenységének egy része a hamuban koncentrálódik, amely hatalmas mennyiségben halmozódik fel az erőművekben. Ugyanakkor a Kansko-Achinsky lelőhelyből származó hamuminták több mint 400 Bq/kg szintet mutatnak. A Donbass pernye radioaktivitása szén meghaladja az 1000 Bq/kg-ot. Ez a hulladék pedig semmilyen módon nincs elszigetelve a környezettől. Egy GW-év széntüzelésből származó villamos energia termelése több száz GBq aktivitás (főleg alfa) kibocsátását eredményezi a környezetbe.

Az olyan fogalmak, mint az "olaj és gáz sugárzási minősége", viszonylag nemrégiben kezdtek komoly figyelmet vonzani, míg a bennük lévő természetes radionuklidok (rádium, tórium és mások) tartalma jelentős értékeket érhet el. Például a radon-222 in. térfogati aktivitása földgázátlagosan 300-20 000 Bq / m 3, maximum 30 000-50 000. Oroszország pedig évente közel 600 milliárd ilyen köbmétert termel.

Megjegyzendő azonban, hogy mind az atomerőművek, mind a hőerőművek radioaktív kibocsátása nem jár észrevehető közegészségügyi következményekkel. Ez még a szénerőműveknél is harmadlagos környezeti tényező, ami lényegesen kisebb jelentőséggel bír, mint mások: vegyszer- és aeroszolkibocsátás, hulladék stb.

FÜGGELÉK H

Az atomenergia az ipar egyik legfejlődőbb területe, amelyet a villamosenergia-fogyasztás folyamatos növekedése diktál. Sok ország rendelkezik saját energiatermelési forrással a „békés atom” felhasználásával.

Az oroszországi atomerőművek térképe (RF)

Oroszország is benne van ebben a számban. Az orosz atomerőművek története a távoli 1948-ban kezdődik, amikor a szovjet atombomba feltalálója I.V. Kurcsatov kezdeményezte az első atomerőmű tervezését az akkori területen szovjet Únió. Oroszország atomerőművei Az Obnyinszki atomerőmű építéséből származnak, amely nemcsak Oroszország első, hanem a világ első atomerőműve is lett.

Oroszország egyedülálló ország, amely rendelkezik az atomenergia teljes ciklusának technológiájával, amely magában foglalja az összes szakaszt, az ércbányászattól a végső villamosenergia-termelésig. Ugyanakkor Oroszország nagy területeinek köszönhetően elegendő uránkészlettel rendelkezik, mind a föld belsejében, mind a fegyverek formájában.

Manapság atomerőművek Oroszországban 10 működő létesítményt foglal magában, amelyek 27 GW (GigWatt) teljesítményt biztosítanak, ami az ország energiamérlegének hozzávetőlegesen 18%-a. Modern fejlődés technológia lehetővé teszi az orosz atomerőművek környezetbarát létesítményeit, annak ellenére, hogy az atomenergia iparbiztonsági szempontból a legveszélyesebb termelés.

Az oroszországi atomerőművek (Atomerőművek) térképén nemcsak a meglévő, hanem az épülő erőművek is szerepelnek, amelyekből körülbelül 10 darab van. Az épülőben ugyanakkor nem csak a teljes értékű atomerőművek, hanem ígéretes fejlesztések is találhatók, a mobilitás által jellemezhető úszó atomerőmű létrehozása formájában.

Az oroszországi atomerőművek listája a következő:

Korszerű Az orosz atomenergia-ipar lehetővé teszi, hogy nagy potenciál jelenlétéről beszéljünk, amely belátható időn belül új típusú reaktorok létrehozásában és tervezésében valósulhat meg, amelyek lehetővé teszik nagy mennyiségű energia előállítását alacsonyabb költségek mellett.