Her şey çok basit. Uranyum-235 bir nükleer reaktörde parçalanır, büyük miktarda termal enerji açığa çıkarırken, suyu kaynatır, basınç altındaki buhar, elektrik üreten bir elektrik jeneratörünü döndüren bir türbini döndürür.

Bilim, doğal kaynaklı en az bir nükleer reaktör biliyor. Gabon'daki Oklo uranyum yatağında bulunur. Doğru, zaten bir buçuk milyar yıl önce soğudu.

Uranyum-235, uranyum izotoplarından biridir. Basit uranyumdan farkı, çekirdeğinde 3 nötron olmamasıdır, bu da çekirdeği daha az kararlı hale getirir ve bir nötron yüksek hızda çarptığında iki parçaya ayrılır. Bu durumda, başka bir Uranüs-235 çekirdeğine girebilen ve onu bölebilen 2-3 nötron daha yayılır. Ve böylece zincir boyunca. Buna nükleer reaksiyon denir.

kontrollü yanıt

Nükleer zincirleme reaksiyonu kontrol etmezseniz ve çok hızlı giderse, gerçek bir nükleer patlama yaşarsınız. Bu nedenle süreç dikkatle izlenmeli ve uranyumun çok hızlı bozunmasına izin verilmemelidir. Bunun için metal tüplerdeki nükleer yakıt bir moderatöre yerleştirilir - nötronları yavaşlatan ve kinetik enerjilerini ısıya dönüştüren bir madde.

Reaksiyon hızını kontrol etmek için nötron soğuran malzemeden çubuklar moderatöre daldırılır. Bu çubuklar kaldırıldığında daha az nötron yakalarlar ve reaksiyon daha hızlı olur. Çubuklar indirilirse, reaksiyon tekrar yavaşlayacaktır.

Teknoloji meselesi

Nükleer santrallerdeki devasa borular aslında hiç boru değil, soğutma kuleleri için kuleler. hızlı soğutmaçift.

Parçalanma anında, çekirdek iki parçaya bölünür ve bunlar çok büyük bir hızla dağılır. Ancak uzağa uçmazlar - komşu atomlara çarparlar ve kinetik enerji ısıya dönüşür.

Daha sonra su bu ısı ile ısıtılarak buhara dönüştürülür, buhar türbini döndürür ve türbin de tıpkı kömürle çalışan geleneksel bir termik santralde olduğu gibi elektrik üreten jeneratörü döndürür.

Komik, ama tüm bu nükleer fizik, uranyum izotopları, nükleer zincir reaksiyonları - hepsi suyu kaynatmak için.

temizlik için

Nükleer enerji sadece nükleer santrallerde kullanılmaz. Nükleer enerjili gemiler ve denizaltılar var. 50'lerde atom arabaları, uçaklar ve trenler bile geliştiriliyordu.

Bir nükleer reaktörün çalışması sonucunda radyoaktif atık üretilir. Bazıları daha sonra kullanılmak üzere geri dönüştürülebilir, bazıları ise insanlara ve çevreye zarar vermemek için özel depolama tesislerinde saklanmalıdır.

Buna rağmen, nükleer enerji şu anda en çevre dostu olanlardan biridir. Nükleer enerji santralleri Hava emisyonu yapmazlar, çok az yakıt gerektirirler, az yer kaplarlar ve doğru kullanıldıklarında çok güvenlidirler.

Ancak Çernobil nükleer santralindeki kazadan sonra birçok ülke nükleer enerjinin gelişimini askıya aldı. Örneğin Fransa'da, enerjinin neredeyse yüzde 80'i nükleer santraller tarafından üretilse de.

2000'li yıllarda petrol fiyatlarının yüksek olması nedeniyle herkes nükleer enerjiyi hatırladı. Kompakt nükleer santraller için güvenli, onlarca yıl dayanabilen ve bakım gerektirmeyen gelişmeler var.

Yirminci yüzyılın ortalarında, insanlığın en iyi zihinleri aynı anda iki görev üzerinde çok çalıştı: bir atom bombasının yaratılması ve ayrıca atomun enerjisinin barışçıl amaçlar için nasıl kullanılacağı üzerine. Dünyada bir ilk böyle ortaya çıktı Nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Ve bu santrallerin en büyüğü dünyanın neresinde bulunuyor?

Nükleer enerjinin tarihi ve özellikleri

"Enerji her şeyin başıdır" - XXI yüzyılın nesnel gerçekleri dikkate alınarak iyi bilinen atasözü bu şekilde yorumlanabilir. Her yeni dönüşte teknik ilerleme insanlığın buna daha çok ihtiyacı var. Bugün "barışçıl atom"un enerjisi sadece enerji sektöründe değil, ekonomide ve üretimde de aktif olarak kullanılmaktadır.

Çalışma prensibi doğada çok basit olan sözde nükleer santrallerde üretilen elektrik, endüstride, uzay araştırmalarında, tıpta ve tarımda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Nükleer enerji, atomun kinetik enerjisinden ısı ve elektrik elde eden bir ağır sanayi dalıdır.

İlk nükleer santraller ne zaman ortaya çıktı? Bu tür santrallerin çalışma prensibi, 40'lı yıllarda Sovyet bilim adamları tarafından incelenmiştir. Bu arada, paralel olarak ilk atom bombasını da icat ettiler. Böylece atom hem "barışçıl" hem de öldürücüydü.

1948 yılında I. V. Kurchatov, Sovyet hükümetinin atomik Enerji... İki yıl sonra, gezegendeki ilk nükleer santralin inşaatı Sovyetler Birliği'nde (Kaluga Bölgesi, Obninsk şehrinde) başladı.

Hepsinin çalışma prensibi benzer, ancak bunu anlamak hiç de zor değil. Bu daha fazla tartışılacaktır.

NPP: çalışma prensibi (fotoğraf ve açıklama)

Herhangi bir çalışma, bir atomun çekirdeği parçalandığında meydana gelen güçlü bir reaksiyona dayanır. Bu süreçte en çok uranyum-235 veya plütonyum atomları yer alır. Atomların çekirdeği, onlara dışarıdan giren nötronu böler. Bu durumda, muazzam kinetik enerjiye sahip fisyon parçalarının yanı sıra yeni nötronlar ortaya çıkar. Herhangi bir nükleer santralin faaliyetinin ana ve kilit ürünü bu enerjidir.

Bir nükleer santral reaktörünün çalışma prensibi bu şekilde tanımlanabilir. Bir sonraki fotoğrafta içeriden nasıl göründüğünü görebilirsiniz.

Üç ana tip nükleer reaktör vardır:

• yüksek güçlü kanal reaktörü (RBMK olarak kısaltılır);
• su-su reaktörü (VVER);
• hızlı nötron reaktörü (BN).

Ayrı olarak, nükleer santralin bir bütün olarak çalışma prensibini açıklamaya değer. Nasıl çalıştığı bir sonraki makalede tartışılacaktır.

Bir nükleer santralin çalışma prensibi (şema)

Belirli koşullar altında ve kesin olarak tanımlanmış modlarda çalışır. (Bir veya daha fazlasına) ek olarak, NPP yapısı diğer sistemleri, özel yapıları ve yüksek nitelikli personeli içerir. Nükleer santralin çalışma prensibi nedir? Kısaca şu şekilde açıklanabilir.

Herhangi bir nükleer santralin ana unsuru, tüm ana süreçlerin gerçekleştiği bir nükleer reaktördür. Reaktörde neler olduğunu bir önceki bölümde yazmıştık. (kural olarak, çoğu zaman uranyumdur) bu büyük kazana küçük siyah topaklar şeklinde beslenir.

Bir atomik reaktörde gerçekleşen reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji, ısıya dönüştürülür ve soğutucuya (genellikle suya) aktarılır. Bu işlem sırasında soğutucunun da belirli bir doz radyasyon aldığını belirtmekte fayda var.

Ayrıca, soğutucudan gelen ısı, sonuç olarak kaynayan normal suya (özel cihazlar - ısı eşanjörleri aracılığıyla) aktarılır. Bu işlemde üretilen buhar türbini çalıştırır. İkincisine, elektrik enerjisi üreten bir jeneratör bağlanır.

Böylece bir nükleer santralin çalışma prensibine göre aynı termik santraldir. Tek fark, buharın nasıl üretildiğidir.

Nükleer enerjinin coğrafyası

Nükleer enerji üretiminde ilk beş ülke şu şekildedir:

1. Fransa.
2. Japonya.
3. Rusya.
4. Güney Kore.

Aynı zamanda, yılda yaklaşık 864 milyar kWh üreten Amerika Birleşik Devletleri, gezegenin tüm elektriğinin %20'sini üretiyor.

Toplamda, dünyada nükleer santral işleten 31 ülke var. Gezegenin tüm kıtalarından sadece ikisi (Antarktika ve Avustralya) nükleer enerjiden tamamen arınmış durumda.

Bugün dünyada 388 nükleer reaktör var. Doğru, 45 tanesi bir buçuk yıldır elektrik üretmiyor. Nükleer reaktörlerin çoğu Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunmaktadır. Tam coğrafyaları aşağıdaki haritada gösterilmektedir. Nükleer reaktör işleten ülkeler yeşil renkle belirtilmiştir ve belirli bir eyaletteki toplam sayıları da belirtilmiştir.

Farklı ülkelerde nükleer enerjinin gelişimi

Genel olarak, 2014 itibariyle nükleer enerjinin gelişiminde genel bir düşüş var. Yeni nükleer reaktörlerin inşasında lider olan üç ülke var: Rusya, Hindistan ve Çin. Ayrıca nükleer santrali olmayan bazı devletler de yakın gelecekte bunları inşa etmeyi planlıyor. Bunlara Kazakistan, Moğolistan, Endonezya, Suudi Arabistan ve bir dizi Kuzey Afrika ülkesi dahildir.

Öte yandan, bazı devletler nükleer santral sayısını kademeli olarak azaltmaya yönelik bir rotaya girmiştir. Bunlar Almanya, Belçika ve İsviçre'dir. Ve bazı ülkelerde (İtalya, Avusturya, Danimarka, Uruguay), nükleer enerji yasama düzeyinde yasaklanmıştır.

Nükleer enerjinin temel sorunları

Nükleer enerjinin gelişimi, önemli bir faktörle ilişkilidir. ekolojik sorun... Bu sözde ortam. Bu nedenle birçok uzmana göre nükleer santraller aynı kapasitedeki termik santrallerden daha fazla ısı üretir. Suların termal kirliliği, biyolojik organizmaların yaşamını bozan ve birçok balık türünün ölümüne yol açan özellikle tehlikelidir.

Nükleer enerjiyle ilgili bir diğer akut sorun, genel olarak nükleer güvenlikle ilgilidir. 1986 Çernobil felaketinden sonra insanlık ilk kez bu sorunu ciddi olarak düşündü. Çernobil nükleer santralinin çalışma prensibi diğer nükleer santrallerden çok farklı değildi. Ancak bu, onu tüm Doğu Avrupa için çok ciddi sonuçlara yol açan büyük ve ciddi bir kazadan kurtarmadı.

Ayrıca nükleer enerjinin tehlikesi sadece olası teknolojik kazalarla sınırlı değildir. Dolayısıyla nükleer atıkların bertarafı ile ilgili büyük sorunlar ortaya çıkmaktadır.

Nükleer enerjinin faydaları

Bununla birlikte, nükleer enerjinin gelişiminin savunucuları, nükleer enerji santrallerini çalıştırmanın açık avantajlarını da belirtiyorlar. O yüzden özellikle Dünya Nükleer Birliği geçtiğimiz günlerde oldukça ilginç veriler içeren raporunu yayınladı. Ona göre, nükleer santrallerde bir gigawatt elektrik üretimine eşlik eden insan kurbanlarının sayısı, geleneksel termik santrallerdekinden 43 kat daha az.

Eşit derecede önemli başka avantajlar da var. Yani:

• düşük elektrik üretim maliyeti;
• nükleer enerjinin ekolojik temizliği (sadece suların termal kirliliği hariç);
• nükleer santrallerin büyük yakıt kaynaklarına katı bir coğrafi referansının olmaması.

Sonuç yerine

1950'de dünyanın ilk nükleer santrali inşa edildi. Nükleer santrallerin çalışma prensibi, bir nötron kullanarak bir atomun bölünmesidir. Bu sürecin bir sonucu olarak, muazzam miktarda enerji açığa çıkar.

Görünüşe göre nükleer enerji insanlık için olağanüstü bir nimettir. Ancak tarih aksini kanıtlamıştır. Özellikle iki büyük trajedi - 1986'da Sovyet Çernobil nükleer santralindeki kaza ve 2011'de Japon santrali Fukushima-1'deki kaza - "barışçıl" atomun yarattığı tehlikeyi ortaya koydu. Ve bugün dünyanın birçok ülkesi nükleer enerjinin kısmen veya hatta tamamen reddedilmesini düşünmeye başladı.

NÜKLEER ENERJİ SANTRALİ(NPP), ağır element çekirdeklerinin (esas olarak. $ \ ce (^ (233) U, ^ (235) U, ^ (239) Pu) $). içinde üretilen ısı aktif bölge nükleer reaktör, iletilir (doğrudan veya bir ara soğutucu) türbin jeneratörlü buhar türbinlerini çalıştıran çalışma sıvısı (esas olarak su buharı).

AES, prensipte, geleneksel olana benzer termal elektrik santrali(TPP), buhar kazanı yerine nükleer reaktör kullanır. Bununla birlikte, nükleer ve termik santrallerin temel termodinamik şemalarının benzerliğine rağmen, aralarında önemli farklılıklar vardır. Bunlardan başlıcaları, nükleer santrallerin termik santrallere göre çevresel ve ekonomik avantajlarıdır: nükleer santrallerin yakıt yakmak için oksijene ihtiyacı yoktur; pratik olarak çevreyi kükürt ve diğer gazlarla kirletmezler; nükleer yakıt önemli ölçüde daha yüksek bir kalorifik değere sahiptir (1 g U veya Pu izotoplarının bölünmesi, 3.000 kg'da bulunan enerjiye eşdeğer olan 22.500 kWh açığa çıkarır. kömür), hacmini ve nakliye ve taşıma maliyetlerini önemli ölçüde azaltan; nükleer yakıtın dünya enerji kaynakları önemli ölçüde aşıyor doğal rezervler hidrokarbon yakıt. Ek olarak, (herhangi bir türden) nükleer reaktörlerin bir enerji kaynağı olarak kullanılması, örneğin geleneksel termik santrallerde benimsenen termik şemalarda bir değişiklik ve örneğin bir nükleer santralin yapısına yeni unsurların eklenmesini gerektirir. biyolojik koruma (bkz. radyasyon güvenliği), kullanılmış yakıt yeniden yükleme sistemi, yakıt depolama havuzu, vb. Bir nükleer reaktörden buhar türbinlerine termal enerjinin transferi, sızdırmaz boru hatları boyunca dolaşan bir soğutucu vasıtasıyla ve onu oluşturan sirkülasyon pompaları ile gerçekleştirilir. aranan. reaktör devresi veya döngüsü. Isı taşıyıcı olarak adi ve ağır su, su buharı, sıvı metaller, organik sıvılar ve bazı gazlar (örneğin helyum, karbondioksit) kullanılır. Soğutucunun dolaştığı devreler, radyoaktivite sızıntısını önlemek için her zaman kapalıdır, sayıları esas olarak nükleer reaktör tipine ve ayrıca çalışma sıvısının ve soğutucunun özelliklerine göre belirlenir.

Tek döngülü devreli NPP'lerde (Şek., a) soğutucu aynı zamanda bir çalışma sıvısıdır, tüm devre radyoaktiftir ve bu nedenle biyolojik koruma ile çevrilidir. Çekirdeğin nötron alanında etkinleştirilmeyen bir soy gaz, örneğin helyum soğutucu olarak kullanıldığında, soğutucu radyoaktif olmadığı için biyolojik koruma yalnızca bir nükleer reaktör çevresinde gereklidir. Soğutma sıvısı - reaktör çekirdeğinde ısıtılan çalışma sıvısı, daha sonra termal enerjisinin mekanik enerjiye ve daha sonra elektrik jeneratöründe - elektrik enerjisine dönüştürüldüğü türbine girer. Soğutucu ve soğutucunun bulunduğu nükleer reaktörlü en yaygın tek devreli nükleer santraller nötron moderatörü suya hizmet eder. Soğutucu kaynama noktasına kadar ısıtıldığında, çalışma sıvısı doğrudan çekirdekte oluşur. Bu tür reaktörlere kaynatma denir, dünya nükleer gücünde BWR (Kaynar Su Reaktörü) olarak adlandırılırlar. Rusya'da, grafit moderatörlü kaynar su soğutmalı reaktörler - RBMK (yüksek güçlü kanal reaktörü) - yaygınlaştı. Yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı reaktörlerin (helyum soğutuculu) - HTGR (HTGR) - kullanımının umut verici olduğu düşünülmektedir. Kapalı bir gaz türbini çevriminde çalışan tek devreli NGS'lerin verimliliği %45-50'yi aşabilir.

Çift devre şeması ile (Şek., B) çekirdekte ısıtılan birincil soğutucu buhar üreticisine aktarılır ( ısı eşanjörü) ikinci devredeki çalışma sıvısına termal enerji, ardından bir sirkülasyon pompası ile aktif bölgeye geri döndürülür. Birincil ısı taşıyıcı su, sıvı metal veya gaz olabilir ve çalışma sıvısı, buhar jeneratöründe su buharına dönüşen sudur. İlk devre radyoaktiftir ve biyolojik koruma ile çevrilidir (soğutucu olarak soy gazın kullanıldığı durumlar hariç). Çalışma sıvısı ve birincil devre soğutucusu temas etmediğinden, ikinci devre genellikle radyasyona karşı güvenlidir. En yaygın olanı, suyun birincil soğutucu ve moderatör olduğu ve su buharının çalışma ortamı olduğu reaktörlü çift devreli nükleer santrallerdir. Bu tip reaktörlere VVER - basınçlı su gücü denir. reaktör (PWR - Güç Su Reaktörü). NPP'nin VVER ile verimliliği %40'a ulaşıyor. Termodinamik verimlilik açısından, bu tür NPP'ler, çekirdekten çıkıştaki soğutucunun sıcaklığı 700 ° C'yi aşarsa, HTGR'li tek devreli NPP'lerden daha düşüktür.

Üç devreli termal devreler (Şek., v) yalnızca birinci (radyoaktif) devrenin soğutma sıvısının çalışma sıvısı ile temasını tamamen engellemenin gerekli olduğu durumlarda kullanılır; Örneğin, çekirdek sıvı sodyum ile soğutulduğunda, çalışma sıvısı (su buharı) ile teması büyük bir kazaya neden olabilir. Soğutucu olarak sıvı sodyum, yalnızca hızlı üreme reaktörlerinde (FBR - Fast Breeder Reactor) kullanılır. Hızlı bir nötron reaktörüne sahip NPP'lerin bir özelliği, elektrik ve termal enerji üretimi ile eşzamanlı olarak, termal nükleer reaktörlerde kullanıma uygun bölünebilir izotopları yeniden üretmeleridir (bkz. damızlık reaktörü).

Nükleer santral türbinleri genellikle doymuş veya hafif kızgın buharla çalışır. Kızgın buharla çalışan türbinler kullanıldığında, sıcaklığı ve basıncı artırmak için reaktör çekirdeğinden (özel kanallardan) veya özel bir ısı eşanjöründen - hidrokarbon yakıtı üzerinde çalışan bir kızdırıcıdan doymuş buhar geçirilir. NPP döngüsünün termodinamik verimliliği, NPP'nin soğutma devrelerinde kullanılan yapısal malzemelerin teknolojik yetenekleri ve özellikleri ile belirlenen soğutucu akışkanın, çalışma sıvısının parametreleri ne kadar yüksek olursa, o kadar yüksek olur.

Nükleer santrallerde, içinde bulunan doğal safsızlıkların yanı sıra ekipman ve boru hatlarının çalışması sırasında biriken korozyon ürünleri radyoaktivite kaynakları olduğundan, soğutucunun temizlenmesine büyük önem verilir. Soğutma sıvısının temizlik derecesi, nükleer santral binasındaki radyasyon ortamının seviyesini büyük ölçüde belirler.

Nükleer santraller neredeyse her zaman enerji tüketicilerinin yakınında inşa edilir, çünkü nükleer yakıtın nükleer santrallere taşınması maliyeti, termik santraller için hidrokarbon yakıtın aksine, üretilen enerjinin maliyeti üzerinde çok az etkiye sahiptir (genellikle güç reaktörlerinde nükleer yakıt, birkaç kez yenisiyle değiştirilir, yılda bir) ve hem elektrik hem de termal enerjinin uzun mesafelere iletilmesi maliyetlerini önemli ölçüde artırır. En yakın yerleşim yerinin rüzgaraltı tarafına bir nükleer santral kurulur; çevresinde, nüfusun yaşamasına izin verilmeyen bir sıhhi koruma bölgesi ve bir gözlem bölgesi oluşturulur. Çevrenin sürekli izlenmesi için gözlem alanına kontrol ve ölçüm cihazları yerleştirilmiştir.

NPP - temel nükleer güç... Ana amaçları, elektrik üretimi (yoğuşmalı tipte nükleer santraller) veya elektrik ve ısının kombine üretimidir (nükleer kombine ısı ve enerji santralleri - ATEC). NGS'de, türbinlerde harcanan buharın bir kısmı sözde olarak boşaltılır. kapalı ısı besleme şebekelerinde dolaşan suyu ısıtmak için şebeke ısı eşanjörleri. Bazı durumlarda, nükleer reaktörlerin termal enerjisi yalnızca bölgesel ısıtma ihtiyaçları için kullanılabilir (nükleer ısı tedarik istasyonları - AST). Bu durumda, birinci ikinci devrelerin ısı eşanjörlerinden gelen ısıtılan su, şebeke ısı eşanjörüne girer ve burada şebeke suyuna ısı verir ve ardından devreye geri döner.

Nükleer santrallerin konvansiyonel termik santrallere göre avantajlarından biri, kalifikasyon ile korunan yüksek çevre dostu olmalarıdır. nükleer reaktörlerin işletilmesi. Nükleer santrallerin radyasyon güvenliğinin önündeki mevcut engeller (yakıt elemanlarının kaplanması, bir nükleer reaktör kabı, vb.), soğutucunun radyoaktif fisyon ürünleriyle kirlenmesini önler. Nükleer santralin reaktör salonunun üzerine, en ciddi kaza - birincil devrenin basıncının düşürülmesi, çekirdeğin erimesi - radyoaktif maddelerin çevreye girmesini önlemek için koruyucu bir kabuk (çevreleme) dikiliyor. NPP personel eğitimi, hem normal hem de acil durumlarda eylemleri uygulamak için özel simülatörler (NPP simülatörleri) konusunda eğitim sağlar. Nükleer santral, tesisin normal işleyişini, personelinin güvenliğini sağlayan bir dizi hizmete sahiptir (örneğin, dozimetrik kontrol, sıhhi ve hijyenik gereksinimlerin sağlanması vb.). Nükleer santralin topraklarında taze ve kullanılmış nükleer yakıt, işletmesi sırasında oluşan sıvı ve katı radyoaktif atıklar için geçici depolama tesisleri oluşturulmaktadır. Bütün bunlar, bir nükleer santralde kurulu bir kilovat gücün maliyetinin, bir termik santraldeki bir kilovatın maliyetinden %30'dan daha yüksek olmasına yol açmaktadır. Ancak, bir nükleer santralde üretilen tüketiciye sağlanan enerjinin maliyeti, bu maliyette yakıt bileşeninin çok küçük bir payı olduğundan, bir termik santrale göre daha düşüktür. Yüksek verimlilik ve güç düzenleme özellikleri nedeniyle, NGS'ler genellikle temel modlarda kullanılırken, NGS'lerin kurulu kapasitesinin kullanım faktörü %80'i aşabilir. Nükleer santrallerin bölgenin toplam enerji dengesindeki payı arttıkça (yerel güç sistemindeki yük düzensizliklerini kapatmak için) manevra kabiliyetine sahip bir modda da çalışabilirler. Nükleer santrallerin yakıt değiştirmeden uzun süre çalışabilmeleri, uzak bölgelerde kullanılmasına olanak sağlar. Ekipman yerleşimi gemi nükleer santrallerinde uygulanan ilkelere dayanan nükleer santraller geliştirilmiştir. kurulumlar (bkz. Atomik gezici). Bu tür nükleer santraller, örneğin bir mavna üzerine yerleştirilebilir. Metalurji, kimya ve petrol endüstrilerinde, kömür ve kaya gazının gazlaştırılmasında, sentetik hidrokarbon yakıt üretiminde teknolojik süreçlerin uygulanması için termal enerji üreten HTGR'li nükleer santraller umut vericidir. Nükleer santralin işletme ömrü 25-30 yıldır. Bir nükleer santralin hizmet dışı bırakılması, reaktörün sökülmesi ve yerinin "yeşil çimen" durumuna getirilmesi, her özel durumda geliştirilen planlara göre yürütülen karmaşık ve pahalı bir organizasyonel ve teknik önlemdir.

5000 kW kapasiteli dünyanın ilk faal nükleer santrali 1954 yılında Obninsk'te Rusya'da başlatıldı. 1956'da Büyük Britanya'daki Calder Hall'daki nükleer santral (46 MW), 1957'de devreye alındı ​​- ABD'deki Shippingport'taki nükleer santral (60 MW). 1974'te dünyanın ilk nükleer santrali kuruldu - Bilibinskaya (Chukotka Özerk Okrugu). Büyük ekonomik nükleer santrallerin devasa inşaatı 2. yarıda başladı. 1960'lar Bununla birlikte, Çernobil nükleer santralindeki kazadan (1986) sonra, nükleer gücün çekiciliği gözle görülür şekilde azaldı ve yeterli geleneksel yakıt ve enerji kaynaklarına veya bunlara erişimi olan bazı ülkelerde yeni nükleer enerjinin inşası bitkiler fiilen durdu (Rusya, ABD, Büyük Britanya, Almanya). 21. yüzyılın başında, 03/11/2011 Pasifik Okyanusu'nda, Japonya'nın doğu kıyısı açıklarında, 9,0 ila 9,1 büyüklüğünde güçlü bir deprem ve müteakip deprem sonucunda tsunami Fukushima 1 Nükleer Santralinde (dalga yüksekliği 40,5 m'ye ulaştı) (Okuma Kasabası, Fukushima Eyaleti) en büyükteknolojik felaket- Uluslararası Nükleer Olaylar Ölçeğinde maksimum 7. seviyedeki radyasyon kazası. Tsunami, devre dışı bırakılan harici güç kaynaklarını ve yedek dizel jeneratörleri vurdu, bu da tüm normal ve acil soğutma sistemlerinin arızalanmasına ve kazanın ilk günlerinde 1, 2 ve 3 numaralı güç ünitelerinde reaktör çekirdeğinin erimesine neden oldu. Aralık 2013'te nükleer santral resmen kapatıldı. 2016 yılının ilk yarısından itibaren yüksek radyasyon seviyesi sadece insanların reaktör binalarında çalışmasını değil, aynı zamanda yüksek radyasyon seviyeleri nedeniyle arızalanan robotları da imkansız kılıyor. Toprak tabakalarının özel depolama tesislerine alınması ve imhasının 30 yıl sürmesi planlanmaktadır.

Dünyanın 31 ülkesi nükleer santral kullanıyor. 2015 için yaklaşık. Toplam kapasitesi 381 bin MW'ın (381 GW) üzerinde olan 440 nükleer güç reaktörü (güç ünitesi). TAMAM. 70 nükleer reaktör yapım aşamasındadır. Toplam elektrik üretimindeki payı açısından dünya lideri (kurulu güç açısından ikinci) nükleer enerjinin %76,9'luk payıyla Fransa'dır.

2015 yılında dünyanın en büyük nükleer santrali (kurulu kapasiteye göre) - Kashiwazaki-Kariva (Kashiwazaki, Niigata Eyaleti, Japonya). Toplam 8.212 MW (8.212 GW) kapasiteye sahip 5 adet Kaynamalı Kaynamalı Nükleer Reaktör (BWR) ve 2 adet Gelişmiş Kaynamalı Kaynamalı Nükleer Reaktör (ABWR) işletmededir.

Avrupa'nın en büyük nükleer santrali Zaporozhye nükleer santralidir (Energodar, Zaporozhye bölgesi, Ukrayna). 1996 yılından bu yana, VVER-1000 reaktörlü 6 güç ünitesi, toplam 6.000 MW (6 GW) kapasite ile işletmededir.

ABD ve Japonya, bireysel endüstrilerin, konut komplekslerinin ve gelecekte bireysel evlerin ısı ve güç kaynağı için yaklaşık 10-20 MW kapasiteli mini nükleer enerji santralleri geliştiriyor. Küçük boyutlu reaktörler, nükleer madde sızıntısı olasılığını büyük ölçüde azaltan güvenli teknolojiler kullanılarak oluşturulur.

2015 yılında Rusya'da faaliyet gösteren ve toplam 24,643 MW (24.643 GW) kapasiteye sahip 34 güç ünitesini işleten 10 nükleer santral bulunmaktadır. Bunların 18'i VVER tipi reaktörlü (11'i VVER-1000 güç ünitesi ve Çeşitli modifikasyonlara sahip 6 VVER-440 güç ünitesi); Kanal reaktörlü 15 güç ünitesi (RBMK-1000 reaktörlü 11 güç ünitesi ve EGP-6 reaktörlü 4 güç ünitesi - 6 soğutucu sirkülasyon döngülü Güç Heterojen Döngü Reaktörü, elektrik gücü 12 MW); Sodyum soğutmalı BN-600 hızlı reaktörlü 1 güç ünitesi (1 güç ünitesi BN-800 ticari işletmeye alınma sürecindedir). "Rus Nükleer Enerji Endüstrisinin Geliştirilmesi" Federal Hedef Programına göre, 2025 yılına kadar Rusya Federasyonu'ndaki nükleer santrallerde üretilen elektriğin payı %17'den %25'e çıkmalı ve yaklaşık olarak tutar. 30,5 GW. İkisi yüzer olmak üzere 6 yeni nükleer santral olmak üzere 26 yeni santral yapılması planlanmaktadır (Tablo 2).

Rusya Federasyonu'nda tasarlanan NPP'ler

2008'den bu yana, Novovoronezh NPP-2 (Novovoronezh NPP'nin yakınında), yeni NPP-2006 projesine (gelişmiş teknik ve ekonomik göstergelere sahip yeni nesil "3+" Rus nükleer santralinin projesi) göre inşa ediliyor. VVER-1200 reaktörlerinin kullanımını sağlar. Toplam 2.400 MW kapasiteli 2 güç ünitesinin inşaatı devam etmekte olup, gelecekte 2 adet daha yapılması planlanmaktadır.

Baltık Nükleer Santrali, 1200 MW kapasiteli bir VVER-1200 reaktörünün kullanımını öngörmektedir; güç üniteleri - 2. Toplam kurulu güç 2300 MW'dır. İlk ünitenin 2020'de devreye alınması planlanıyor. Rusya Federal Atom Enerjisi Ajansı, düşük güçlü yüzer nükleer santraller oluşturmak için bir proje yürütüyor. İnşaat halindeki NPP "Akademik Lomonosov" dünyanın ilk yüzen nükleer santrali olacak. Yüzer istasyon, elektrik ve ısı üretmek ve deniz suyunu tuzdan arındırmak için kullanılabilir. Günde 40 ila 240 bin m 2 tatlı su üretebilmektedir. Her reaktörün kurulu elektrik gücü 35 MW'dır. İstasyonun 2018 yılında devreye alınması planlanmaktadır.

Rusya'nın uluslararası nükleer enerji projeleri

23.9.2013 Rusya, Buşehr Nükleer Santralini (Buşehr) işletmesi için İran'a devretti , Buşehr şehri yakınında (Ostab Bushehr); güç ünitesi sayısı - 3 (1 inşa edilmiş, 2 yapım aşamasında); reaktör tipi - VVER-1000. Kudankulam (Tamil Nadu eyaleti, Hindistan eyaleti) yakınlarındaki NPP "Kudankulam"; güç ünitesi sayısı - 4 (1 - çalışıyor, 3 - yapım aşamasında); reaktör tipi - VVER-1000. Akkuyu NGS, Mersin yakınlarındaki (il Mersin, Türkiye); güç ünitesi sayısı - 4 (yapım aşamasında); reaktör tipi - VVER-1200; Belarus Nükleer Santrali (Ostrovets, Grodno bölgesi, Beyaz Rusya); güç ünitesi sayısı - 2 (yapım aşamasında); reaktör tipi - VVER-1200. NPP "Hanhikivi 1" (Cape Hanhikivi, Pohjois-Pohyanmaa bölgesi, Finlandiya); güç ünitesi sayısı - 1 (yapım aşamasında); reaktör tipi - VVER-1200.

Sovyetler Birliği'nde nükleer zincirleme reaksiyon kullanarak elektrik üretimi ilk kez Obninsk nükleer santralinde gerçekleşti. Günümüz devleriyle karşılaştırıldığında, ilk nükleer santral sadece 5 MW kapasiteye sahipti ve dünyanın en büyük işletme nükleer santrali "Kashiwazaki-Kariva" (Japonya) - 8212 MW.

Obninsk NPP: başlangıçtan müzeye

Askeri programlarının sonunda, I. V. Kurchatov başkanlığındaki Sovyet bilim adamları, termal enerjiyi elektriğe dönüştürmek için kullanmak amacıyla hemen bir atom reaktörü oluşturmaya başladılar. İlk nükleer santral onlar tarafından mümkün olan en kısa sürede geliştirildi ve 1954'te endüstriyel bir nükleer reaktör piyasaya sürüldü.

Nükleer silahların yaratılması ve test edilmesinden sonra hem endüstriyel hem de profesyonel potansiyelin serbest bırakılması, I.V. Kurchatov'un kontrollü bir nükleer reaksiyon sırasında ısı salınımını yöneterek kendisine emanet edilen elektrik elde etme sorununu çözmesine izin verdi. Bir nükleer reaktörün yaratılması için teknik çözümler, 1946'da ilk deneysel uranyum-grafit reaktörü F-1'in piyasaya sürülmesi sırasında ustalaştı. Üzerinde ilk nükleer zincir reaksiyonu gerçekleştirildi, son yıllarda pratik olarak tüm teorik gelişmeler doğrulandı.

Endüstriyel bir reaktör için, kurulumun sürekli çalışması, ısının giderilmesi ve jeneratöre beslenmesi, soğutucunun sirkülasyonu ve radyoaktif kirlenmeden korunması ile ilgili tasarım çözümleri bulmak gerekiyordu.

IV Kurchatov başkanlığındaki 2 numaralı laboratuvar ekibi, NA Dollezhal liderliğindeki NIIkhimmash ile birlikte yapının tüm nüanslarını çözdü. Fizikçi E.L. Feinberg, sürecin teorik gelişimi ile görevlendirildi.

Reaktörün lansmanı (kritik parametrelere ulaşan) 9 Mayıs 1954'te, aynı yılın 26 Haziran'ında gerçekleştirildi, nükleer santral şebekeye bağlandı ve Aralık ayında zaten tasarım kapasitesine getirildi.

Obninsk NGS, neredeyse 48 yıldır endüstriyel bir elektrik santrali olarak kazasız bir şekilde çalıştıktan sonra, Nisan 2002'de kapatıldı. Aynı yılın Eylül ayında nükleer yakıtın boşaltılması tamamlandı.

Nükleer santralde çalışırken bile birçok gezi geldi, istasyon gelecekteki nükleer bilim adamları için bir eğitim sınıfı olarak çalıştı. Bugün, temelinde bir nükleer enerji anıt müzesi düzenlendi.

İlk yabancı nükleer santral

Obninsk örneğini takip eden nükleer santraller hemen olmadı, ancak yurtdışında kurulmaya başladı. Amerika Birleşik Devletleri'nde, kendi nükleer santralini kurma kararı ancak Eylül 1954'te alındı ​​ve Pennsylvania'daki Shippingport nükleer santralinin başlatılması sadece 1958'de gerçekleşti. Shippingport nükleer santrali 68 MW kapasiteye sahip. Yabancı uzmanlar buna ilk ticari nükleer santral diyor. Nükleer santrallerin inşası oldukça pahalı, nükleer santral ABD hazinesine 72,5 milyon dolara mal oldu.

24 yıl sonra, 1982'de istasyon kapatıldı, 1985'te yakıt boşaltıldı ve 956 ton ağırlığındaki bu devasa yapının daha sonra bertaraf edilmek üzere sökülmesine başlandı.

Barışçıl bir atomun yaratılması için ön koşullar

1938'de Alman bilim adamları Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından uranyum fisyonunun keşfinden sonra zincirleme reaksiyon çalışmaları başladı.

AB Ioffe tarafından itilen IV Kurchatov, Yu B. Khariton ile birlikte Bilimler Akademisi Başkanlığı'na nükleer sorunlar ve bu yönde çalışmanın önemi hakkında bir not hazırladı. IV Kurchatov o sırada A.B. Ioffe başkanlığındaki Leningrad Fizik-Teknik Enstitüsü'nde (Leningrad Fizik ve Teknoloji Enstitüsü) nükleer fizik sorunları üzerinde çalıştı.

Kasım 1938'de, sorunu incelemenin sonuçlarına dayanarak ve IV Kurchatov'un Bilimler Akademisi Plenumundaki (Bilimler Akademisi) konuşmasından sonra, Bilimler Akademisi Başkanlığı'na çalışmanın organizasyonu hakkında bir not hazırlandı. SSCB'nin atom çekirdeğinin fiziği üzerine. SSCB'deki farklı bakanlıklara ve bölümlere ait tüm dağınık laboratuvarların ve enstitülerin genelleştirilmesinin mantığının izini sürüyor, aslında tek bir sorunla ilgileniyor.

Nükleer fizik üzerine çalışmaların askıya alınması

Bu örgütsel çalışmaların bazıları İkinci Dünya Savaşı'ndan önce bile yapıldı, ancak asıl ilerleme ancak 1943'te IV Kurchatov'un atom projesini yönetmesi teklif edildiğinde gerçekleşti.

1 Eylül 1939'dan sonra SSCB'nin çevresinde bir tür boşluk oluşmaya başladı. Bilim adamları bunu hemen hissetmediler, ancak Sovyet istihbarat ajanları hemen Almanya ve Büyük Britanya'daki nükleer reaksiyonların incelenmesi konusundaki çalışmaların hızlandırılmasının sınıflandırılması hakkında uyarmaya başladılar.

Büyük Vatanseverlik Savaşı, nükleer fizikçiler de dahil olmak üzere ülkedeki tüm bilim adamlarının çalışmalarında hemen ayarlamalar yaptı. Temmuz 1941'de LPTI Kazan'a tahliye edildi. IV Kurchatov, deniz gemilerinin mayınlardan arındırılması sorunuyla (deniz mayınlarına karşı koruma) ilgilenmeye başladı. Savaş zamanı koşullarında bu konuda çalışmak için (Şehrin neredeyse tamamen kuşatma altında olduğu Kasım 1941'e kadar Sivastopol'daki gemilerde üç ay), Poti'de (Gürcistan) bir demanyetizasyon hizmeti düzenlediği için Stalin Ödülü'ne layık görüldü.

Şiddetli bir soğuktan sonra, Kazan'a vardıklarında, ancak 1942'nin sonunda IV Kurchatov nükleer reaksiyon konusuna geri dönebildi.

I. V. Kurchatov liderliğindeki atom projesi

Eylül 1942'de IV Kurchatov sadece 39 yaşındaydı; yaş bilim standartlarına göre, Ioffe ve Kapitsa'nın yanında genç bir bilim adamıydı. Bu sırada Igor Vasilyevich proje yöneticisi görevine atandı. Rusya'daki tüm nükleer santraller ve bu dönemin plütonyum reaktörleri, 1960 yılına kadar Kurchatov başkanlığındaki bir atom projesi çerçevesinde oluşturuldu.

Bugünün bakış açısından, işgal altındaki topraklarda endüstrinin% 60'ı yok edildiğinde, ülkenin ana nüfusu cephede çalışırken, SSCB liderliğinin önceden belirlenmiş bir karar verdiğini hayal etmek imkansız. Gelecekte nükleer enerjinin gelişimi.

Almanya, İngiltere ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki atom çekirdeğinin fiziği üzerine yapılan çalışmalarla işlerin durumuna ilişkin istihbarat raporlarını değerlendirdikten sonra Kurchatov, gecikmenin kapsamı konusunda netleşti. Ülke çapında bilim adamlarını ve nükleer bir potansiyel yaratmaya dahil olabilecek aktif cepheleri toplamaya başladı.

Uranyum, grafit, ağır su eksikliği ve bir siklotronun yokluğu bilim adamını durdurmadı. Hem teorik hem de pratik çalışmalar Moskova'da yeniden başladı. Yüksek gizlilik seviyesi GKO (Devlet Savunma Komitesi) tarafından belirlendi. Silah sınıfı plütonyum üretimi için bir reaktör inşa edildi (Kurchatov'un terminolojisinde bir "kazan"). Uranyum zenginleştirme çalışmaları devam ediyordu.

1942'den 1949'a kadar Amerika Birleşik Devletleri'nin gerisinde kaldı

2 Eylül 1942'de Amerika Birleşik Devletleri'nde dünyanın ilk nükleer reaktöründe kontrollü bir nükleer reaksiyon gerçekleştirildi. Bu zamana kadar SSCB'de, bilim adamlarının teorik gelişmeleri ve istihbarat verilerinin dışında, pratikte hiçbir şey yoktu.

Ülkenin kısa sürede ABD'ye yetişemeyeceği ortaya çıktı. Personeli eğitmek (tasarruf etmek), uranyum zenginleştirme süreçlerinin hızlı gelişimi için ön koşulları oluşturmak, silah sınıfı plütonyum üretimi için bir nükleer reaktör oluşturmak ve saf grafit üretimi için tesislerin işleyişini eski haline getirmek - bunlar savaş sırasında ve savaş sonrasında yapılması gereken görevlerdir.

Bir nükleer reaksiyonun seyri, muazzam miktarda termal enerjinin salınması ile ilişkilidir. ABD'li bilim adamları - atom bombasının ilk yaratıcıları bunu bir patlamada ek bir zarar verici etki olarak kullandılar.

Dünyanın nükleer santralleri

Günümüzde nükleer enerji muazzam miktarda elektrik üretmesine rağmen, sınırlı sayıda ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni, jeolojik keşif, inşaat, koruma oluşturma ve çalışanların eğitimi ile biten bir nükleer santralin inşasına yapılan büyük sermaye yatırımlarıdır. İstasyonun sürekli çalışması koşuluyla, geri ödeme onlarca yıl içinde gerçekleşebilir.

Bir nükleer santral inşa etmenin fizibilitesi, kural olarak, ülkelerin hükümetleri tarafından belirlenir (elbette, çeşitli seçenekler değerlendirildikten sonra). Endüstriyel potansiyelin gelişimi bağlamında, kendi iç enerji kaynakları rezervlerinin büyük miktarlarda veya yüksek maliyetlerinin olmaması durumunda, bir nükleer santralin inşası tercih edilir.

2014 yılı sonuna kadar nükleer reaktörler Dünyanın 31 ülkesinde çalıştı. Belarus ve Birleşik Arap Emirlikleri'nde nükleer santrallerin inşaatına başlandı.

Rusya'nın nükleer santralleri

Bugün Rusya Federasyonu'nda on nükleer santral faaliyet gösteriyor.

Bugün, Rusya'daki nükleer santraller, uranyum madenciliği ve zenginleştirme ve nükleer yakıt üretiminden nükleer santrallerin işletilmesi ve inşasına kadar endüstrinin tüm yapısal bölümlerini birleştiren Devlet Atom Enerjisi Şirketi Rosatom'un bir parçasıdır. Nükleer santrallerin ürettiği enerji açısından Rusya, Fransa'dan sonra Avrupa'da ikinci sırada yer alıyor.

Ukrayna'da nükleer enerji

Ukrayna'da nükleer santraller o yıllarda inşa edildi. Sovyetler Birliği... Ukrayna nükleer santrallerinin toplam kurulu kapasitesi, Rus nükleer santralleriyle karşılaştırılabilir.

SSCB'nin çöküşünden önce, Ukrayna'nın nükleer enerji endüstrisi tek bir endüstriye entegre edildi. Sovyet sonrası dönemde, 2014 olaylarından önce, endüstriyel Girişimcilik Rus nükleer santralleri için bileşenler üretiyor. Rusya Federasyonu ile Ukrayna arasındaki endüstriyel ilişkilerin kesilmesi nedeniyle, Rusya'da 2014 ve 2015 yılları için planlanan güç ünitelerinin devreye alınması ertelendi.

Ukrayna'daki nükleer santraller, Rusya Federasyonu'nda üretilen TVEL'lerde (nükleer fisyon reaksiyonunun gerçekleştiği nükleer yakıtlı yakıt elemanları) çalışıyor. Ukrayna'nın Amerikan yakıtına geçme isteği, 2012'de Güney Ukrayna nükleer santralinde neredeyse bir kaza yaşanmasına neden oldu.

2015 yılına kadar, Doğu Madencilik ve İşleme Tesisi'ni (uranyum cevheri madenciliği) içeren Devlet Endişesi "Nükleer Yakıt", kendi yakıt çubuklarını üretme sorununa henüz bir çözüm getiremedi.

Nükleer enerji beklentileri

1986'dan sonra Çernobil kazası meydana geldiğinde birçok ülkede nükleer santraller kapatıldı. Güvenlik seviyesinin iyileştirilmesi, nükleer enerji endüstrisini bir durgunluk durumundan çıkardı. 2011 yılına kadar, Japon nükleer santralindeki "Fukushima-1" tsunamisinin bir sonucu olarak kaza meydana geldiğinde, nükleer enerji endüstrisi istikrarlı bir şekilde gelişti.

Günümüzde nükleer santrallerde sürekli (hem küçük hem de büyük) kazalar, tesislerin inşası veya durdurulması konusundaki karar vermeyi yavaşlatacaktır. Dünya nüfusunun nükleer reaksiyonla elektrik üretme sorununa karşı tutumu temkinli ve karamsar olarak tanımlanabilir.