40'lı yılların ikinci yarısında, ilk Sovyet atom bombasının yaratılması konusundaki çalışmaların bitiminden önce bile (29 Ağustos 1949'da test edildi), Sovyet bilim adamları atom enerjisinin barışçıl kullanımı için ilk projeleri geliştirmeye başladılar, genel yönü hemen elektrik enerjisi endüstrisi haline geldi.
1948'de IV Kurchatov'un önerisi ve partinin ve hükümetin talimatlarına uygun olarak, elektrik üretmek için atom enerjisinin pratik uygulaması üzerine ilk çalışma başladı.
Mayıs 1950'de, Kaluga Bölgesi, Obninskoye köyü yakınlarında, dünyanın ilk nükleer santralinin inşası için çalışmalar başladı.
Dünyanın 5 MW kapasiteli ilk endüstriyel nükleer santrali 27 Haziran 1954'te SSCB'de Kaluga bölgesinde bulunan Obninsk şehrinde başlatıldı. 1958 yılında Sibirya NGS'nin 100 MW kapasiteli 1. aşaması devreye alınmış, ardından tam tasarım kapasitesi 600 MW'a yükseltilmiştir. Aynı yıl Beloyarsk endüstriyel nükleer santralinin inşaatına başlandı ve 26 Nisan 1964'te 1. kademe jeneratör tüketicilere akım verdi. Eylül 1964'te, Novovoronej NGS'nin 210 MW kapasiteli 1. Ünitesi piyasaya sürüldü. 365 MW kapasiteli ikinci ünite Aralık 1969'da piyasaya sürüldü. 1973'te Leningrad NGS piyasaya sürüldü.
SSCB dışında, 46 MW kapasiteli ilk endüstriyel nükleer santral 1956 yılında Calder Hall'da (İngiltere) işletmeye alındı. Shippingport'ta (ABD) 60 MW kapasiteli.
1979'da Three Mile Island nükleer santralinde ciddi bir kaza oldu ve 1986'da Çernobil nükleer santralinde doğrudan sonuçlarına ek olarak tüm nükleer enerji endüstrisini ciddi şekilde etkileyen büyük çaplı bir felaket oldu. bir bütün. Dünyanın her yerinden uzmanları nükleer santral güvenliği sorununu abartmaya ve nükleer santrallerin güvenliğini artırmak için uluslararası işbirliğine duyulan ihtiyacı düşünmeye zorladı.
15 Mayıs 1989'da Moskova'daki kuruluş toplantısında, dünya çapında nükleer santral işleten kuruluşları birleştiren uluslararası bir profesyonel birlik olan Dünya Nükleer Santral Operatörleri Birliği'nin (WANO) resmi kuruluşu ilan edildi. Birlik, uluslararası programlarını uygulayarak, dünya çapında nükleer güvenliği artırmak için kendisine iddialı hedefler belirlemiştir.
Avrupa'nın en büyük nükleer santrali, inşaatı 1980 yılında başlayan Energodar (Zaporozhye bölgesi, Ukrayna) yakınlarındaki Zaporozhye nükleer santralidir. 1996'dan beri toplam 6 GW kapasiteli 6 güç ünitesi faaliyet göstermektedir.
Dünyanın en büyük nükleer santrali olan Kashiwazaki-Kariva, kurulu kapasite (2008 itibariyle) Japonya'nın Niigata Eyaleti, Kashiwazaki şehrinde bulunuyor - beş kaynama-kaynama nükleer reaktörü (BWR) ve iki gelişmiş kaynama nükleer reaktörü var. - Toplam 8,212 GW kapasiteli, işletmede kaynayan nükleer reaktörler (ABWR).
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 sonu itibarıyla dünya genelinde 31 ülkede nükleer reaktörler faaliyet gösteriyordu. Belarus ve Birleşik Arap Emirlikleri'nde nükleer santrallerin inşaatına başlandı.
P / p No. | Ülke | İşletmedeki nükleer santral sayısı | İşletmedeki reaktör sayısı | üretilen güç |
Arjantin | ||||
Brezilya | ||||
Bulgaristan | ||||
Büyük Britanya | ||||
Almanya | ||||
Hollanda | ||||
Pakistan | ||||
Slovakya | ||||
Slovenya | ||||
Finlandiya | ||||
İsviçre | ||||
Güney Kore | ||||
Rusya'nın nükleer santralleri
Bugün Rusya Federasyonu'nda on nükleer santral faaliyet gösteriyor.
NPP adı | Çalışma blokları sayısı | reaktör tipi | Kurulu kapasite, MW |
Balakovskaya | |||
Beloyarskaya | BN-600, BN-800 | ||
Bilibinskaya | |||
Kalininskaya | |||
kola | |||
Leningradskaya | |||
Novovoronej | VVER-440, VVER-1000 | ||
Rostov | VVER-1000/320 | ||
Smolensk |
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'daki nükleer santraller Sovyetler Birliği döneminde inşa edildi. Ukrayna nükleer santrallerinin toplam kurulu kapasitesi, Rus nükleer santralleriyle karşılaştırılabilir.
NPP adı | Çalışma blokları sayısı | reaktör tipi | Kurulu kapasite, MW |
Zaporizhzhya | |||
Rivne | VVER-440, VVER-1000 | ||
Hmelnitskaya | |||
Güney Ukrayna |
SSCB'nin çöküşünden önce, Ukrayna'nın nükleer enerji endüstrisi tek bir endüstriye entegre edildi. Sovyet sonrası dönemde, 2014 olaylarından önce, sanayi kuruluşları Ukrayna'da faaliyet gösteriyor ve Rus nükleer santralleri için bileşen üretiyorlardı. 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.
Bugün, nükleer fiziğin başarıları tıp, arkeoloji, gıda endüstrisi, güvenlik sistemleri (örneğin, bir havaalanında veya metroda tarama cihazları) ve ayrıca uzay aracı üretimi, yeni malzemeler ve diğer birçok geliştirme alanı için vazgeçilmezdir. İçinde “barışçıl atom” bulunmayan bilim ve teknolojinin vazgeçilmezidir. Tabii ki, nükleer güç, nükleer fizikçiler tarafından oluşturulan uzun teknolojiler listesinde özel bir yere sahiptir. Bu alanda insanlığın bir atılımı 1954 yılında Kaluga bölgesindeki küçük bir kasaba olan Obninsk'te gerçekleşti. Sovyet bilim adamları dünyanın ilk nükleer santralini yarattılar.
Obninsk Nükleer Santrali. (wikipedia.org)
Nükleer fisyon sırasında açığa çıkan enerji, bir atom bombası oluşturmak için kullanıldı, ancak SSCB'de nükleer silahların geliştirilmesinin başlamasından hemen sonra, sivil kullanımı için yöntemler arayışı başladı. Genel olarak, bilim adamları bunun kullanımını bir öncelik olarak gördüler (bu dönem ve siyaset, planlarında kendi ayarlamalarını yaptı). Ünlü Sovyet fizikçi PL Kapitsa şöyle yazdı: "Atomik enerji her şeyden önce insanları yok etmenin bir yolu olarak kabul edildiğinde, şu anda olanlar, elektriğin ana önemini bir elektrikli sandalye inşa etme olasılığında görmek kadar küçük ve saçma. " Ancak yeni ve güçlü bir enerji kaynağı elde etmek fiziğin gerçek amacıdır. SSCB atom projesinin başkanı Igor Vasilyevich Kurchatov da aynı şeye inanıyordu: "Halkımızın, hükümetimizin bu bilimin başarılarını yalnızca insanlığın iyiliği için vereceğine derinden inanıyorum ve kesinlikle biliyorum." Kurchatov, kömür, petrol, turba vb. Organik enerji kaynaklarının tükenmesi sorununa zaten bir çözüm arayan bir bilim adamıydı.
I.V. Kurçatov. (edu.spb.com)
1946'da elektrik enerjisi üretmek için bir nükleer reaktör geliştirmeye başlama talimatını veren ve ilgili ilk araştırma ve ön hesaplamaları denetleyen Akademisyen Kurchatov'du. Ayrıca, su soğutuculu kanal tipi bir uranyum-grafit reaktörü "AM-1" ("Atom Peaceful") ile bir nükleer enerji santrali oluşturma projesinin genel bilimsel lideri oldu. Birkaç yıllık gelişmeden sonra, 1950'de Kurchatov Enstitüsü (daha sonra - LIPAN) önderliğinde Obninsk'te bir istasyonun inşası için hazırlıklar başladı. Acele etmemiz gerekiyordu - benzer çalışmalar yurtdışında zaten devam ediyordu. Böylece Sovyet fizikçileri, gecikmeden (hatta bazen tatil günleri olmadan), ancak güvenle, dikkatli ve doğru bir şekilde hızlı ve büyük bir coşkuyla çalıştılar. Gerekli teorik ve hesaplamalı çalışmaları, yeni malzeme ve reaktör elemanlarının çeşitli deneylerini ve testlerini yaptılar ve nükleer santrallerin nükleer güvenliği konularını çözdüler.
Sağdan ikinci - Obninsk NPP'de I. V. Kurchatov. ("Dünyanın ilk nükleer santrali" albüm kataloğu)
Kurchatov'un dünyanın ilk nükleer santralinin yaratılmasındaki rolünü abartmak zor - sadece bu çalışmayı başlatmadı ve tasarım fikrini önermedi, aynı zamanda uygulama sürecine doğrudan katıldı, konuyu getirdi sonuna kadar ve tesisin devreye alınmasına katıldı. Kurchatov, projenin en önemli sorunlarından biri olan kaza oranı ve biyolojik koruma sorununu çözmeye karar verdi.
A.P. Alexandrov. (ras.ru)
Obninsk girişimi, dünyanın en iyi bilim adamlarının seferber edilmesini gerektiriyordu. Kurchatov ideal bir "nükleer ekip" kurdu. Kurchatov'un ve yardımcısının yeri doldurulamaz bir bilim arkadaşı olan Akademisyen Anatoly Petrovich Aleksandrov'un yaptığı her şeye katılan katkısını elbette unutmamak mümkün değil. Aleksandrov ayrıca nükleer enerjinin "benzeri görülmemiş bir teknik ilerlemenin aracı" olacağını umuyordu ve istasyonun oluşturulmasının mühendislik ve üretim konularına dahil oldu. 1954'ten sonra Aleksandrov, NPP teknolojisini geliştirmek için çalışmaya devam etti. 1968'de fiziğin muazzam başarısını belirtti: "Nispeten yakın bir gelecekte maddi kültürün gelişimini tehdit eden Demokles'in yakıt yetersizliği kılıcı, neredeyse sınırsız bir süre için ortadan kaldırıldı."
D.A. Blokhintsev. (jinr.ru)
NPP inşaatının doğrudan denetimi, NPP bilimsel direktörü Dmitry Ivanovich Blokhintsev tarafından gerçekleştirildi. Blokhintsev şunları söyledi: “Bir nükleer santralin planı“ bir semaver gibi ”basittir - kömür yerine uranyum yakar ve buhar, enerji üreten türbine gider. Ancak tamamen farklı bir şekilde “yanan” uranyum nedeniyle her şey çok daha karmaşıktır ve bu süreç ince ayarlıdır ve onlarca ve yüzlerce faktörden etkilenir ”. Blokhintsev'in önderliğinde, reaktörün çalışmasına ilişkin en önemli fiziksel çalışmalar gerçekleştirildi: AM-1'in çalışmasında birçok durumu hesaba katmak gerekiyordu. Blokhintsev, istasyonun oluşturulması sırasında çeşitli mühendislik görevlerini yerine getirmek ve günde 15 saat çalışmak zorunda kaldı. Bilim adamı, araştırması için Sosyalist Emek Kahramanı ve Lenin Ödülü'nü kazandı.
N. A. Dollezhal. (zurnalist.io.ua)
Nikolai Antonovich Dollezhal, AM-1 reaktörünün baş tasarımcısı oldu - ana mühendislik ve tasarım problemlerini çözdü, aslında reaktörün şemasını ayrıntılı olarak yarattı. Bilim adamı daha önce denizaltılar için bir reaktör tesisi geliştirmişti ve şimdi deneyimini bir nükleer santralde kullandı. Dollezhal'in katkısı Lenin Ödülü'ne layık görüldü. Obninsk'ten sonra Dollezhal, birçok farklı reaktör tasarlayan NII-8'in başına geçti.
V.A.Malykh. ("Dünyanın ilk nükleer santrali" albüm kataloğu)
NPP'nin temel sorunlarından biri, NPP reaktörü için sözde yakıt elemanının (yakıt elemanı) yaratıcısı Vladimir Aleksandrovich Malykh tarafından çözüldü. O zaman, genç tasarımcı-teknolog, tamamlanmış bir yüksek öğrenime bile sahip değildi, ancak bilgisi sayesinde ilerledi. Pratik olarak kendi inisiyatifiyle, bir yakıt elemanının - reaktörün "kalbinin" geliştirilmesini üstlendi (ne NII-9 ne de LIPAN bununla baş edemezdi). Onun tarafından tasarlanan boru şeklindeki yakıt elemanı, nötron akışında kararlıydı ve nükleer santral tarafından "benimsendi". Bu "belirleyici başarı" için Malykh, Lenin Nişanı ve Lenin Ödülü'ne layık görüldü.
Şema. (edu.strana-rosatom.ru)
Not: uranyum çekirdeklerinin fisyonu, reaktörün yakıt elemanlarında ısı salınımı ile birlikte meydana gelir. Yakıt elemanı alınan ısıyı soğutucuya aktarır (bu durumda basit su idi), su buharlaşır, buhar türbine verilir, elektrik jeneratörünün rotoru döner ve elektrik akımı verir.
Nükleer santralin oluşturulmasında düzinelerce başka bilim adamı, mühendis, hesap makinesi ve inşaatçı yer aldı. Örneğin en zor görev, NPP binası P.I. Zakharov ve mühendis D.M. Ovechkin'in inşaat başkanı tarafından gerçekleştirildi. Bina, tesis iyileştirmeleri için gelecekteki potansiyel ihtiyaçlar göz önünde bulundurularak inşa edildi. Nükleer radyasyondan biyolojik koruma sağlayan kalın bir betonarme monolitten inşa edilmiştir. İçeride, kurulum işi mühendis E.P. Slavsky tarafından koordine edildi. Ayrıca istasyonun başlatılmasını denetledi. Daha birçok enstitü, tasarım bürosu ve işletme, nükleer santralin yaratılmasına katkıda bulundu. NPP'nin genel tasarımı da Leningrad'da (A. I. Gutov yönetiminde GSPI-11) geliştirildi ve buhar jeneratörleri B. M. Sholkovich'in gözetiminde OKB "Gidropress" de tasarlandı.
Nükleer santral personeli, 1950'ler. ("Dünyanın ilk nükleer santrali" albüm kataloğu)
Ana iş 1953'te yapıldı - tüm ekipman üretildi ve kuruldu, inşaat ve montaj işleri tamamlandı, istasyon personeli eğitildi. Obninsk'te çalışan ekip, tüm dünyaya nükleer santrallerin kurulmasının mümkün olduğunu kanıtladı (ve bugün nükleer santral olmadan enerjiyi hayal etmek imkansız). 26 Haziran 1954'te 17:45'te oldu: nükleer reaksiyonla üretilen buhar türbine verildi ve dünyanın ilk nükleer santrali enerji üretmeye başladı. Bunu gören Igor Vasilievich Kurchatov, meslektaşlarını tebrik etti: "Banyonuzun tadını çıkarın!"
Bir nükleer santral veya kısaca nükleer santral, kontrollü bir nükleer reaksiyon sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanarak elektrik enerjisi üretmek için tasarlanmış bir teknik yapılar kompleksidir.
40'lı yılların ikinci yarısında, 29 Ağustos 1949'da test edilen ilk atom bombasının yaratılmasıyla ilgili çalışmalar tamamlanmadan önce, Sovyet bilim adamları atom enerjisinin barışçıl kullanımı için ilk projeleri geliştirmeye başladılar. Projelerin ana odak noktası enerji sektörüydü.
Mayıs 1950'de, Kaluga bölgesindeki Obninskoye köyü yakınlarında dünyanın ilk nükleer santralinin inşaatı başladı.
İlk kez, 20 Aralık 1951'de Amerika Birleşik Devletleri'nin Idaho eyaletinde bir nükleer reaktörden elektrik alındı.
İşlevselliğini test etmek için jeneratör dört akkor lambaya bağlandı ve lambaların yanmasını beklemiyordu.
O andan itibaren insanlık, elektrik üretmek için bir nükleer reaktörün enerjisini kullanmaya başladı.
İlk Nükleer Santraller
1954 yılında dünyanın ilk 5 MW kapasiteli nükleer santralinin inşaatı tamamlanmış ve 27 Haziran 1954'te denize indirilerek çalışmaya başlamıştır.
1958 yılında Sibirya NGS'nin 100 MW kapasiteli 1. aşaması devreye alındı.
Beloyarsk endüstriyel nükleer santralinin inşaatı da 1958'de başladı. 26 Nisan 1964'te 1. kademe jeneratör tüketicilere akım verdi.
Eylül 1964'te, Novovoronej NGS'nin 210 MW kapasiteli 1. Ünitesi piyasaya sürüldü. 350 MW kapasiteli ikinci ünite Aralık 1969'da piyasaya sürüldü.
1973'te Leningrad NPP başlatıldı.
Diğer ülkelerde, ilk endüstriyel amaçlı nükleer santral 1956 yılında 46 MW kapasiteli Calder Hall'da (İngiltere) işletmeye alındı.
1957 yılında Shippingport'ta (ABD) 60 MW'lık bir nükleer santral devreye alındı.
Nükleer enerji üretiminde dünya liderleri şunlardır:
- ABD (788,6 milyar kWh/yıl),
- Fransa (426,8 milyar kWh/yıl),
- Japonya (273.8 milyar kWh/yıl),
- Almanya (158,4 milyar kWh/yıl),
- Rusya (154.7 milyar kWh/yıl).
NPP sınıflandırması
Nükleer santraller birkaç şekilde sınıflandırılabilir:
reaktör tipine göre
- Yakıt atomlarının çekirdekleri tarafından nötron absorpsiyon olasılığını artırmak için özel moderatörler kullanan termal reaktörler
- Hafif su reaktörleri
- Ağır su reaktörleri
- Hızlı Reaktörler
- Harici nötron kaynakları kullanan kritik altı reaktörler
- füzyon reaktörleri
Sağlanan enerji türüne göre
- Sadece elektrik üretmek için tasarlanmış nükleer santraller (NGS)
- Hem elektrik hem de termal enerji üreten nükleer kombine ısı ve enerji santralleri (CHPP)
Rusya topraklarında bulunan nükleer santrallerde ısıtma tesisatları var, şebeke suyunu ısıtmak için gerekliler.
Nükleer santrallerde kullanılan yakıtlar
Nükleer santrallerde, atom elektriği üretmenin mümkün olduğu birkaç madde kullanmak mümkündür, modern nükleer santraller uranyum, toryum ve plütonyumdur.
Toryum yakıtı günümüzde çeşitli nedenlerle nükleer santrallerde kullanılmamaktadır.
birinci olarak, yakıt elemanları olarak kısaltılan yakıt elemanlarına dönüştürmek daha zordur.
Yakıt çubukları, bir nükleer reaktörün içine yerleştirilmiş metal borulardır. İçeri
Yakıt elementleri radyoaktif maddelerdir. Bu tüpler nükleer yakıt için depolama tesisleridir.
ikinci olarak, toryum yakıtının kullanılması, bir nükleer santralde kullanıldıktan sonra karmaşık ve pahalı yeniden işlenmesini gerektirir.
Plütonyum yakıtı nükleer enerji endüstrisinde de kullanılmamaktadır, bu maddenin çok karmaşık bir kimyasal bileşime sahip olması nedeniyle, tam teşekküllü ve güvenli kullanım sistemi henüz geliştirilmemiştir.
uranyum yakıt
Nükleer santrallerde enerji üreten ana madde uranyumdur. Bugün, uranyum çeşitli şekillerde çıkarılmaktadır:
- açık ocak madenciliği
- madenlerde kapalı
- madenleri delerek yeraltı liçi.
Madenlerin delinmesiyle yeraltı liçi, yeraltı kuyularına bir sülfürik asit çözeltisi yerleştirilerek gerçekleşir, çözelti uranyum ile doyurulur ve geri pompalanır.
Dünyadaki en büyük uranyum rezervleri Avustralya, Kazakistan, Rusya ve Kanada'da bulunmaktadır.
En zengin yataklar Kanada, Zaire, Fransa ve Çek Cumhuriyeti'ndedir. Bu ülkelerde bir ton cevherden 22 kilograma kadar uranyum hammaddesi elde edilmektedir.
Rusya'da bir ton cevherden 1,5 kilogramdan biraz fazla uranyum elde ediliyor. Uranyum maden sahaları radyoaktif değildir.
Saf haliyle, bu madde insanlar için çok tehlikeli değildir, çok daha büyük bir tehlike, uranyumun doğal bozunması sırasında oluşan radyoaktif renksiz gaz radonudur.
uranyum hazırlama
Cevher formunda uranyum nükleer santrallerde kullanılmaz, cevher reaksiyona girmez. Uranyumu nükleer santrallerde kullanmak için hammaddeler toz - uranyum oksit haline getirilir ve bundan sonra uranyum yakıtı olur.
Uranyum tozu metal "tabletlere" dönüşür - gün boyunca 1500 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ateşlenen küçük düzgün koniler halinde preslenir.
Nükleer reaktörlere giren, birbirleriyle etkileşime girmeye başladıkları ve nihayetinde insanlara elektrik veren bu uranyum tabletleridir.
Bir nükleer reaktörde aynı anda yaklaşık 10 milyon uranyum peleti çalışıyor.
Uranyum peletlerini reaktöre yerleştirmeden önce zirkonyum alaşımları - yakıt elemanlarından yapılmış metal tüplere yerleştirilirler, tüpler demetler halinde birbirine bağlanır ve yakıt tertibatları - yakıt tertibatları oluşturur.
NPP yakıtı olarak adlandırılan yakıt gruplarıdır.
Nükleer santral yakıtı nasıl yeniden işleniyor?
Nükleer reaktörlerde uranyum kullanıldıktan bir yıl sonra değiştirilmesi gerekiyor.
Yakıt hücreleri birkaç yıl soğutulur ve kesme ve çözündürme için gönderilir.
Kimyasal ekstraksiyon sonucunda yeniden kullanılan uranyum ve plütonyum açığa çıkar ve bunlardan taze nükleer yakıt yapılır.
Uranyum ve plütonyumun bozunma ürünleri iyonlaştırıcı radyasyon kaynaklarının imalatına gönderilir, tıpta ve endüstride kullanılır.
Bu manipülasyonlardan sonra kalan her şey ısıtma için fırına gönderilir, bu kütleden cam demlenir, bu camlar özel depolama tesislerinde tutulur.
Kalıntılardan toplu kullanım için cam yapılmaz, radyoaktif maddeleri depolamak için cam kullanılır.
Çevreye zarar verebilecek radyoaktif element kalıntılarını camdan ayırmak zordur. Son zamanlarda, radyoaktif atıkların bertaraf edilmesi için yeni bir yol ortaya çıktı.
Yeniden işlenmiş nükleer yakıt kalıntıları üzerinde çalışan hızlı nükleer reaktörler veya hızlı reaktörler.
Bilim adamlarının hesaplamalarına göre, şu anda depolama tesislerinde depolanan nükleer yakıt kalıntıları, hızlı nötron reaktörlerine 200 yıl boyunca yakıt sağlayabiliyor.
Ek olarak, yeni hızlı reaktörler, uranyum 238'den yapılan uranyum yakıtı üzerinde çalışabilir; bu madde konvansiyonel nükleer santrallerde kullanılmaz, çünkü Günümüzün nükleer santralleri, doğada çok az kalan 235 ve 233 uranyumu işlemeyi daha kolay buluyor.
Böylece, yeni reaktörler, daha önce kullanılmayan 238. uranyumdan oluşan devasa yatakları kullanmak için bir fırsattır.
Bir nükleer santralin çalışma prensibi
Bir nükleer santralin çift devreli basınçlı su reaktöründe (VVER) çalışma prensibi.
Reaktör çekirdeğinde açığa çıkan enerji, birincil soğutucuya aktarılır.
Türbinlerin çıkışında buhar, hazneden gelen büyük miktarda su ile soğutulduğu kondensere girer.
Basınç dengeleyici, soğutucunun termal genleşmesinden kaynaklanan, reaktörün çalışması sırasında devredeki basınç dalgalanmalarını eşitlemeye yarayan oldukça karmaşık ve hantal bir tasarımdır. 1. devredeki basınç 160 atmosfere ulaşabilir (VVER-1000).
Suya ek olarak, erimiş sodyum veya gaz da çeşitli reaktörlerde ısı taşıyıcı olarak kullanılabilir.
Sodyum kullanımı, reaktör göbek kaplamasının tasarımını basitleştirmeyi (su devresinin aksine, sodyum devresindeki basınç atmosferi aşmaz), basınç dengeleyiciden kurtulmayı mümkün kılar, ancak kendi zorluklarını yaratır. Bu metalin artan kimyasal aktivitesi ile ilişkili.
Farklı reaktörler için toplam devre sayısı değişebilir, şekildeki şema VVER (Sudan Suya Güç Reaktörü) reaktörleri için gösterilmiştir.
RBMK tipi reaktörler (Yüksek Güçlü Kanal Tipi Reaktör) bir su döngüsü kullanır ve BN reaktörler (Hızlı Nötron Reaktörü) iki sodyum ve bir su döngüsü kullanır.
Buharın yoğuşması için büyük miktarda su kullanmak mümkün değilse, bir rezervuar kullanmak yerine su, boyutları nedeniyle genellikle en görünür kısım olan özel soğutma kulelerinde (soğutma kuleleri) soğutulabilir. bir nükleer santral.
nükleer reaktör cihazı
Bir nükleer reaktör, ağır bir çekirdeğin iki küçük parçaya ayrıldığı bir nükleer fisyon işlemi kullanır.
Bu parçalar çok uyarılmış haldedir ve nötronlar, diğer atom altı parçacıklar ve fotonlar yayarlar.
Nötronlar yeni fisyonlara neden olabilir, bunun sonucunda daha da fazlası yayılır ve bu böyle devam eder.
Bu sürekli, kendi kendini idame ettiren bölünmeler dizisine zincirleme reaksiyon denir.
Aynı zamanda, üretimi nükleer santralin kullanılmasının amacı olan büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Bir nükleer reaktörün ve bir nükleer santralin çalışma prensibi, reaksiyonun başlamasından sonra çok kısa bir süre içinde fisyon enerjisinin yaklaşık %85'inin serbest bırakılması şeklindedir.
Geri kalanı, nötronları yaydıktan sonra fisyon ürünlerinin radyoaktif bozunmasıyla üretilir.
Radyoaktif bozunma, bir atomun daha kararlı bir duruma ulaştığı süreçtir. Bölünme tamamlandıktan sonra devam eder.
Bir nükleer reaktörün ana unsurları
- Nükleer yakıt: zenginleştirilmiş uranyum, uranyum ve plütonyum izotopları. En yaygın kullanılanı uranyum 235'tir;
- Reaktörün çalışması sırasında oluşan enerji çıkışı için soğutucu: su, sıvı sodyum vb.;
- Kontrol çubukları;
- nötron moderatörü;
- Radyasyondan korunma için kılıf.
Bir nükleer reaktörün çalışma prensibi
Reaktör çekirdeğinde yakıt elemanları (TVEL) var - nükleer yakıt.
Birkaç düzine yakıt çubuğu da dahil olmak üzere kasetlerde toplanırlar. Soğutucu, her kasetteki kanallardan akar.
Yakıt çubukları reaktörün gücünü düzenler. Bir nükleer reaksiyon, yalnızca belirli bir (kritik) yakıt çubuğu kütlesi ile mümkündür.
Her çubuğun kütlesi ayrı ayrı kritik olanın altındadır. Reaksiyon, tüm çubuklar çekirdekte olduğunda başlar. Yakıt çubuklarını daldırıp çıkararak tepki kontrol edilebilir.
Bu nedenle, kritik kütle aşıldığında, yakıt radyoaktif elementleri, atomlarla çarpışan nötronlar yayar.
Sonuç, anında bozunan, gama radyasyonu ve ısı şeklinde enerji açığa çıkaran kararsız bir izotoptur.
Çarpışan parçacıklar birbirine kinetik enerji verir ve bozunma sayısı katlanarak artar.
Bu bir zincirleme reaksiyondur - bir nükleer reaktörün çalışma prensibi. Kontrol olmadan, yıldırım hızıyla gerçekleşir ve bu da patlamaya neden olur. Ancak bir nükleer reaktörde süreç kontrol altındadır.
Böylece çekirdekte açığa çıkan ısı enerjisi bu bölgeyi (birincil devre) yıkayan suya aktarılır.
Burada su sıcaklığı 250-300 derecedir. Ayrıca su, ikinci devreye, ardından enerji üreten türbinlerin kanatlarına ısı verir.
Nükleer enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi şematik olarak gösterilebilir:
- Uranyum çekirdeğinin iç enerjisi
- Bozulmuş çekirdek parçalarının ve salınan nötronların kinetik enerjisi
- Su ve buharın iç enerjisi
- Su ve buharın kinetik enerjisi
- Türbin ve jeneratör rotorlarının kinetik enerjisi
- Elektrik enerjisi
Reaktör çekirdeği, metal bir kabukla birleştirilmiş yüzlerce kasetten oluşur. Bu kabuk aynı zamanda bir nötron reflektörünün rolünü oynar.
Tepkime hızını ayarlamak için kontrol çubukları ve reaktörün acil koruma çubukları kasetlerin arasına yerleştirilmiştir.
nükleer ısıtma tesisi
Bu tür istasyonların ilk projeleri XX yüzyılın 70'lerinde geliştirildi, ancak 80'lerin sonunda gelen ekonomik şoklar ve sert halk muhalefeti nedeniyle hiçbiri tam olarak uygulanamadı.
İstisna, küçük kapasiteli Bilibino nükleer santralidir, Kuzey Kutbu'ndaki (10 bin nüfuslu) Bilibino köyüne ve yerel madencilik işletmelerine ve ayrıca savunma reaktörlerine (plütonyum üretimi ile uğraşırlar) ısı ve elektrik sağlar:
- Sibirya NGS, Seversk ve Tomsk'a ısı sağlıyor.
- Krasnoyarsk Madencilik ve Kimyasal Kombine'deki Reaktör ADE-2, 1964'ten beri Zheleznogorsk şehri için termal ve elektrik enerjisi sağlıyor.
Kriz zamanında, VVER-1000'e benzer reaktörlere dayalı birkaç nükleer santralin inşaatına başlandı:
- Voronej AST
- Gorkovskaya AST
- Ivanovskaya AST (sadece planlanmış)
Bu AST'lerin inşaatı 1980'lerin ikinci yarısında veya 1990'ların başında durduruldu.
2006 yılında, Rosenergoatom endişesi, nükleer buz kırıcılarda kullanılan KLT-40 reaktör tesisine dayanan Arkhangelsk, Pevek ve diğer kutup şehirleri için yüzer bir AST inşa etmeyi planladı.
Yelena reaktörüne dayalı gözetimsiz bir AST inşaatı ve mobil (demiryolu ile) bir Angstrem reaktör kurulumu için bir proje var.
Nükleer santrallerin dezavantajları ve avantajları
Herhangi bir mühendislik projesinin olumlu ve olumsuz yanları vardır.
Nükleer santrallerin olumlu yönleri:
- Zararlı emisyonların olmaması;
- Radyoaktif madde emisyonları kömürden birkaç kat daha azdır e. benzer kapasiteye sahip tesisler (kül-kömür TPP'leri, karlı çıkarımları için yeterli miktarda uranyum ve toryum içerir);
- Az miktarda kullanılan yakıt ve işlendikten sonra yeniden kullanım olasılığı;
- Yüksek güç: Güç ünitesi başına 1000-1600 MW;
- Düşük enerji maliyeti, özellikle ısı.
Nükleer santrallerin olumsuz yönleri:
- Işınlanmış yakıt tehlikelidir ve karmaşık ve pahalı yeniden işleme ve depolama önlemleri gerektirir;
- Termal reaktörler için değişken güç çalışması istenmez;
- Olası bir olayın sonuçları, olasılığı oldukça düşük olmasına rağmen son derece vahimdir;
- 700-800 MW'tan daha az kapasiteye sahip üniteler için 1 MW kurulu kapasite başına hem spesifik hem de istasyonun inşası, altyapısı ve olası tasfiye durumunda gerekli genel sermaye yatırımları .
Nükleer enerji alanındaki bilimsel gelişmeler
Elbette dezavantajlar ve endişeler var, ancak aynı zamanda nükleer enerji en umut verici gibi görünüyor.
Gelgit, rüzgar, Güneş, jeotermal kaynaklar vb. Enerji nedeniyle alternatif enerji elde etme yöntemleri, şu anda düşük düzeyde alınan enerjiye ve düşük konsantrasyona sahiptir.
Gerekli enerji üretimi türlerinin çevre ve turizm için bireysel riskleri vardır, örneğin çevreyi kirleten fotovoltaik hücrelerin üretimi, kuşlar için rüzgar çiftliklerinin tehlikesi ve dalga dinamiklerindeki değişiklikler.
Bilim adamları, nükleer santrallerin güvenliğini ve verimliliğini artıracak GT-MGR gibi yeni nesil nükleer reaktörler için uluslararası projeler geliştiriyorlar.
Rusya dünyanın ilk yüzer nükleer santralinin inşaatına başladı, ülkenin uzak kıyı bölgelerindeki enerji kıtlığı sorununu çözmeye yardımcı oluyor.
Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya, bireysel endüstrilerin, konut komplekslerinin ve gelecekte bireysel evlerin ısı ve güç kaynağı amacıyla yaklaşık 10-20 MW kapasiteli mini nükleer enerji santralleri geliştiriyor.
Tesisin kapasitesindeki düşüş, üretim ölçeğinde bir artış anlamına gelir. Küçük boyutlu reaktörler, nükleer madde sızıntısı olasılığını büyük ölçüde azaltan güvenli teknolojiler kullanılarak oluşturulur.
hidrojen üretimi
Atomik Hidrojen Girişimi, ABD hükümeti tarafından kabul edildi. Güney Kore ile birlikte, büyük miktarlarda hidrojen üretebilen yeni nesil nükleer reaktörler oluşturmak için çalışmalar sürüyor.
INEEL (Idaho Ulusal Mühendislik Çevre Laboratuvarı), yeni nesil bir nükleer santralin bir biriminin günde 750.000 litre benzin eşdeğeri üreteceğini tahmin ediyor.
Mevcut nükleer santrallerde hidrojen üretme olasılığı üzerine araştırmalar finanse ediliyor.
füzyon enerjisi
Nispeten uzak olsa da daha da ilginç bir olasılık, nükleer füzyon enerjisinin kullanılmasıdır.
Füzyon reaktörleri, hesaplamalara göre, birim enerji başına daha az yakıt tüketecek ve hem yakıtın kendisi (döteryum, lityum, helyum-3) hem de sentez ürünleri radyoaktif değildir ve bu nedenle çevre dostudur.
Şu anda, Rusya'nın katılımıyla, Fransa'nın güneyinde uluslararası deneysel termonükleer reaktör ITER'nin inşaatı devam ediyor.
verimlilik nedir
Performans katsayısı (COP), enerji dönüşümü veya iletimi açısından bir sistem veya cihazın verimliliğinin bir özelliğidir.
Kullanılan faydalı enerjinin sistem tarafından alınan toplam enerji miktarına oranı ile belirlenir. Verimlilik boyutsuz bir niceliktir ve genellikle yüzde olarak ölçülür.
NPP verimliliği
En yüksek verim (%92-95) hidroelektrik santrallerin avantajıdır. Dünyanın elektrik enerjisinin %14'ünü üretiyorlar.
Bununla birlikte, bu tür istasyonlar inşaat yerinde en zorlu olanıdır ve uygulamanın gösterdiği gibi, çalışma kurallarına uyulmasına çok duyarlıdır.
Sayano-Shushenskaya HES'indeki olaylara ilişkin örnek, işletme maliyetlerini azaltmak amacıyla işletme kurallarının ihmal edilmesinin trajik sonuçlarını gösterdi.
Nükleer santraller yüksek verimliliğe sahiptir (%80). Küresel elektrik üretimindeki payları %22'dir.
Ancak nükleer santraller, hem tasarım aşamasında hem de inşaat sırasında ve işletme sırasında güvenlik sorununa daha fazla dikkat gerektirir.
Nükleer santraller için katı güvenlik düzenlemelerinden en ufak bir sapma, tüm insanlık için ölümcül sonuçlarla doludur.
Bir kaza durumunda meydana gelen acil tehlikeye ek olarak, bir nükleer santralin kullanımına, kullanılmış nükleer yakıtın imhası veya bertarafı ile ilgili güvenlik sorunları eşlik eder.
Termik santrallerin verimliliği %34'ü geçmez, dünya elektriğinin yüzde altmışına kadarını üretirler.
Termik santraller elektriğe ek olarak, 20-25 kilometre mesafedeki tüketicilere sıcak buhar veya sıcak su şeklinde iletilebilen ısı enerjisi üretir. Bu tür istasyonlara CHP (Teplo Electro Central) adı verilir.
TES ve CHP'nin yapımı pahalı değildir, ancak özel önlemler alınmadığı takdirde çevre üzerinde olumsuz etkileri vardır.
Çevre üzerindeki olumsuz etki, ısıtma ünitelerinde kullanılan yakıtın cinsine bağlıdır.
Kömür ve ağır petrol ürünlerinin yanmasının en zararlı ürünü olan doğal gaz daha az agresiftir.
TPP'ler Rusya, Amerika Birleşik Devletleri ve çoğu Avrupa ülkesinde ana elektrik kaynaklarıdır.
Ancak istisnalar vardır, örneğin Norveç'te elektrik esas olarak hidroelektrik santrallerinde üretilir ve Fransa'da elektriğin %70'i nükleer santrallerde üretilir.
Dünyanın ilk elektrik santrali
İlk merkezi elektrik santrali olan Pearl Street, 4 Eylül 1882'de New York'ta işletmeye alındı.
İstasyon, Thomas Edison liderliğindeki Edison Aydınlatıcı Şirketi'nin desteğiyle inşa edildi.
Üzerine toplam kapasitesi 500 kW'ın üzerinde olan birkaç Edison jeneratörü kuruldu.
İstasyon, yaklaşık 2,5 kilometrekarelik bir New York bölgesinin tamamına elektrik sağladı.
İstasyon 1890'da yandı ve şu anda Michigan, Greenfield Köyü'nde bulunan sadece bir dinamo bıraktı.
30 Eylül 1882'de Wisconsin'deki ilk hidroelektrik santrali Vulcan Caddesi faaliyete geçti. Projenin yazarı G.D. Appleton Paper & Pulp'un CEO'su Rogers.
İstasyona yaklaşık 12,5 kW kapasiteli bir jeneratör kuruldu. Rogers'ın evi ve iki kağıt fabrikası için yeterli elektrik vardı.
Gloucester Yolu Elektrik Santrali. Brighton, İngiltere'de kesintisiz elektrik arzına sahip ilk şehirlerden biriydi.
1882'de Robert Hammond, Hammond Electric Light Company'yi kurdu ve 27 Şubat 1882'de Gloucester Road Elektrik Santrali'ni açtı.
İstasyon, on altı ark lambasına güç sağlamak için kullanılan bir dinamo fırçasından oluşuyordu.
1885 yılında Gloucester elektrik santrali Brighton Electric Light Company tarafından satın alındı. Daha sonra, bu sitede 40 lambalı üç dinamo fırçasından oluşan yeni bir istasyon inşa edildi.
Kışlık Saray'ın elektrik santrali
1886'da Yeni Hermitage'ın avlularından birine bir elektrik santrali inşa edildi.
Santral, yalnızca inşaat sırasında değil, sonraki 15 yıl boyunca da tüm Avrupa'nın en büyüğüydü.
Daha önce, Kış Sarayı'nı aydınlatmak için mumlar ve 1861'de gaz lambaları kullanıldı. Ampullerin daha büyük bir avantajı olduğu için, elektrikli aydınlatmanın tanıtılmasıyla ilgili gelişmeler başladı.
Bina tamamen elektriğe dönüştürülmeden önce, 1885 Noel ve Yeni Yıl tatillerinde saray salonlarını aydınlatmak için lamba aydınlatması kullanıldı.
9 Kasım 1885'te bir "elektrik fabrikası" inşaatı projesi İmparator III.Alexander tarafından onaylandı. Proje, 1888 yılına kadar üç yıl boyunca Kışlık Saray'ın, Hermitage binalarının, avlunun ve bitişik bölgenin elektrifikasyonunu içeriyordu.
Binanın titreşim olasılığını buhar motorlarının çalışmasından dışlamaya ihtiyaç vardı, elektrik santralinin yeri cam ve metalden yapılmış ayrı bir pavyonda sağlandı. O zamandan beri "Elektrik" olarak adlandırılan Hermitage'ın ikinci avlusuna yerleştirildi.
İstasyon neye benziyordu
630 m²'lik bir alanı kaplayan istasyon binası, 6 kazanlı, 4 buharlı motor ve 2 lokomotifli bir makine dairesi ve 36 elektrikli dinamolu bir odadan oluşuyordu. Toplam güç 445 hp'ye ulaştı.
Tören binalarının bir kısmını aydınlatan ilk kişi:
- giriş holü
- petrovsky salonu
- Büyük Mareşal Salonu
- silah salonu
- Georgievski salonu
Üç aydınlatma modu önerilmiştir:
- tam (şenlikli) yılda beş kez (4888 akkor lamba ve 10 Yablochkov mumu);
- çalışma - 230 akkor lamba;
- görev (gece) - 304 akkor lamba.
İstasyon yılda yaklaşık 30 bin pud (520 ton) kömür tüketiyordu.
Rusya'daki büyük termik santraller, nükleer santraller ve hidroelektrik santraller
Federal bölgelere göre Rusya'daki en büyük enerji santralleri:
Merkez:
- Fuel oil ile çalışan Kostromskaya GRES;
- Ana yakıtı kömür olan Ryazan istasyonu;
- Gaz ve fuel oil ile çalışabilen Konakovskaya;
Ural:
- Rusya Federasyonu'nun en büyük enerji santrallerinden biri olan Surgutskaya 1 ve Surgutskaya 2. İstasyonları. İkisi de doğal gazla çalışıyor;
- Kömürle çalışan ve Uralların en büyük santrallerinden biri olan Reftinskaya;
- Troitskaya, ayrıca kömürle çalışan;
- Ana yakıt kaynağı akaryakıt olan Iriklinskaya;
Privolzhsky:
- akaryakıtla çalışan Zainsk eyalet bölgesi elektrik santrali;
Sibirya Federal Bölgesi:
- Yakıt olarak fuel oil tüketen Nazarovskaya GRES;
Güney:
- Gaz ve fuel oil şeklinde kombine yakıtla da çalışabilen Stavropolskaya;
Kuzeybatı:
- Kirishskaya akaryakıt üzerinde.
Rusya'da su kullanarak enerji üreten santrallerin listesi Angara-Yenisey şelalesinin topraklarında bulunuyor:
Yenisey:
- Sayano-Şuşenskaya
- Krasnoyarsk hidroelektrik santrali;
Hangara:
- Irkutsk
- Bratsk
- Ust-Ilimskaya.
Rusya'nın nükleer santralleri
Balakovo Nükleer Santrali
Saratov rezervuarının sol kıyısında, Saratov bölgesi, Balakovo şehrinin yakınında yer almaktadır. 1985, 1987, 1988 ve 1993'te hizmete giren dört VVER-1000 ünitesinden oluşur.
Beloyarsk Nükleer Santrali
Ülkedeki (Sibirya'dan sonra) ikinci endüstriyel nükleer santral olan Sverdlovsk bölgesinde, Zarechny şehrinde yer almaktadır.
İstasyonda dört güç ünitesi inşa edildi: ikisi termal reaktörlü ve ikisi hızlı reaktörlü.
Şu anda, çalışan güç üniteleri, sırasıyla 600 MW ve 880 MW elektrik kapasitesine sahip BN-600 ve BN-800 reaktörlü 3. ve 4. güç üniteleridir.
BN-600, Nisan 1980'de devreye alındı - hızlı reaktörlü dünyanın ilk endüstriyel ölçekli güç ünitesi.
BN-800, Kasım 2016'da ticari işletmeye alındı. Aynı zamanda hızlı bir nötron reaktörüne sahip dünyanın en büyük güç ünitesidir.
Bilibino Nükleer Santrali
Bilibino şehrinin yakınında bulunan Chukotka Özerk Okrugu. 1974 (iki ünite), 1975 ve 1976'da işletmeye alınan, her biri 12 MW kapasiteli dört EGP-6 ünitesinden oluşur.
Elektrik ve termal enerji üretir.
Kalinin Nükleer Santrali
Tver bölgesinin kuzeyinde, Udomlya Gölü'nün güney kıyısında ve aynı adı taşıyan şehrin yakınında yer almaktadır.
1984, 1986, 2004 ve 2011 yıllarında işletmeye alınan 1000 MW elektrik kapasiteli VVER-1000 reaktörlü dört güç ünitesinden oluşmaktadır.
4 Haziran 2006'da, 2011 yılında devreye alınan dördüncü güç ünitesinin yapımına ilişkin bir anlaşma imzalandı.
Kola nükleer santrali
Murmansk bölgesindeki Polyarnye Zori kasabası yakınlarında, Imandra Gölü kıyısında yer almaktadır.
1973, 1974, 1981 ve 1984'te hizmete giren dört VVER-440 ünitesinden oluşur.
İstasyonun kapasitesi 1760 MW.
Kursk Nükleer Santrali
Aynı kapasiteye sahip 4000 MW ile Rusya'nın en büyük dört nükleer santralinden biri.
Kursk bölgesindeki Kurchatov şehrinin yakınında, Seim Nehri kıyısında yer almaktadır.
1976, 1979, 1983 ve 1985'te hizmete giren dört RBMK-1000 ünitesinden oluşur.
İstasyonun kapasitesi 4000 MW'dır.
Leningrad Nükleer Santrali
Aynı kapasiteye sahip 4000 MW ile Rusya'nın en büyük dört nükleer santralinden biri.
Finlandiya Körfezi kıyısında, Leningrad Bölgesi'ndeki Sosnovy Bor kasabası yakınlarında yer almaktadır.
1973, 1975, 1979 ve 1981'de hizmete giren dört RBMK-1000 ünitesinden oluşur.
İstasyonun kapasitesi 4 GW'dir. 2007 yılında üretim 24.635 milyar kWh olarak gerçekleşti.
Novovoronej Nükleer Santrali
Voronezh bölgesinde, Voronezh şehrinin yakınında, Don Nehri'nin sol kıyısında yer almaktadır. İki VVER ünitesinden oluşur.
Voronej bölgesinin %85'ine elektrik enerjisi, %50'si Novovoronej şehrine ısı sağlamaktadır.
İstasyon kapasitesi (hariç) - 1440 MW.
Rostov nükleer santrali
Volgodonsk şehri yakınlarındaki Rostov bölgesinde yer almaktadır. Birinci güç ünitesinin elektrik kapasitesi 1000 MW olup, 2010 yılında istasyonun ikinci güç ünitesi şebekeye bağlanmıştır.
2001-2010'da istasyona “Volgodonskaya NPP” adı verildi, NPP'nin ikinci güç ünitesinin lansmanı ile istasyon resmen Rostov NPP olarak yeniden adlandırıldı.
2008 yılında nükleer santral 8,12 milyar kWh elektrik üretti. Kurulu kapasite kullanım faktörü (ICUF) %92,45 olmuştur. Lansmanından (2001) bu yana, 60 milyar kWh'nin üzerinde elektrik üretti.
Smolensk Nükleer Santrali
Smolensk bölgesindeki Desnogorsk şehrinin yakınında yer almaktadır. İstasyon, 1982, 1985 ve 1990 yıllarında işletmeye alınan RBMK-1000 reaktörlü üç güç ünitesinden oluşmaktadır.
Her güç ünitesi şunları içerir: 3200 MW termal güce sahip bir reaktör ve her biri 500 MW elektrik gücüne sahip iki türbin jeneratörü.
ABD nükleer santralleri
60 MW nominal kapasiteli Shippingport NPP, 1958'de Pennsylvania'da açıldı. 1965'ten sonra, Amerika Birleşik Devletleri'nde yoğun bir nükleer santral inşaatı vardı.
Amerika'nın nükleer santrallerinin büyük kısmı 1965'ten 15 yıl sonra, gezegendeki bir nükleer santralde ilk ciddi kazanın başlamasından önce inşa edildi.
Çernobil nükleer santralindeki kaza ilk kaza olarak hatırlanırsa, öyle değil.
Kazaya, reaktör soğutma sistemindeki ihlaller ve işletme personelinin çok sayıda hatası neden oldu. Sonuç olarak, nükleer yakıt eridi. Kazanın sonuçlarının ortadan kaldırılması yaklaşık bir milyar dolar aldı, eleme süreci 14 yıl sürdü.
Kazadan sonra Amerika Birleşik Devletleri hükümeti, eyaletteki tüm nükleer santrallerin çalışması için güvenlik koşullarını ayarladı.
Bu da buna bağlı olarak inşaat sürecinin devam etmesine ve “barışçıl atom” tesislerinin maliyetinde önemli bir artışa yol açtı. Bu tür değişiklikler Amerika Birleşik Devletleri'nde genel endüstrinin gelişimini yavaşlattı.
Yirminci yüzyılın sonunda, Amerika Birleşik Devletleri'nde 104 çalışan reaktör vardı. Bugün Amerika Birleşik Devletleri nükleer reaktör sayısı bakımından dünyada ilk sırada yer almaktadır.
21. yüzyılın başından bu yana Amerika'da 2013 yılında dört reaktör kapatıldı ve dört reaktörün daha inşaatına başlandı.
Aslında, şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde, eyaletteki tüm enerjinin %20'sini üreten 62 nükleer santralde çalışan 100 reaktör var.
Amerika Birleşik Devletleri'nde inşa edilen son reaktör, 1996 yılında Watts Bar Santrali'nde işletmeye alındı.
ABD makamları 2001 yılında yeni enerji politikası yönergelerini kabul etti. Daha uygun bir verimlilik faktörü, kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi için yeni seçenekler ile yeni tip reaktörlerin geliştirilmesi yoluyla nükleer enerjinin geliştirilmesi için bir vektör içerir.
2020 yılına kadarki planlar, toplam 50.000 MW kapasiteli birkaç düzine yeni nükleer reaktörün inşasını içeriyordu. Ayrıca mevcut nükleer santrallerin kapasitesinde yaklaşık 10.000 MW artış sağlanması.
ABD dünyadaki nükleer santral sayısında lider
Bu programın uygulanması sayesinde, ikisi Vogtl nükleer santralinde ve diğer ikisi VC Summer'da olmak üzere Amerika'da 2013 yılında dört yeni reaktörün inşasına başlandı.
Bu en yeni dört tasarım reaktörü, Westinghouse tarafından üretilen AR-1000'dir.
Dünyanın ilk nükleer santrali ne zaman ve nerede inşa edildi?
Dünyanın ilk nükleer santrali (NPP), Hiroşima'nın bombalanmasından on yıl sonra SSCB'de inşa edildi. Pratik olarak aynı uzmanlar bu çalışmada Sovyet atom bombasının yaratılmasında olduğu gibi yer aldı - I. Kurchatov, N. Dollezhal, A. Sakharov, Yu. Khariton ve diğerleri. Obninsk'te ilk nükleer santralin kurulmasına karar verildi - zaten 5000 kW kapasiteli tamamen işlevsel bir türbin jeneratörü vardı. Nükleer santralin inşası, 1947'de kurulan Obninsk Fizik ve Güç Laboratuvarı tarafından doğrudan denetlendi. 1950'de teknik konsey, önerilen birkaç seçenek arasından Khimmash Araştırma Enstitüsü tarafından N. Dollezhal başkanlığındaki bir reaktörü seçti. 27 Haziran 1954'te dünyanın ilk nükleer santrali endüstriyel akım verdi. Şu anda artık çalışmıyor, bir tür müze olarak hizmet veriyor. Ancak inşaatı sırasında kazanılan deneyim, daha sonra diğer, daha güçlü ve gelişmiş nükleer güç ünitelerinin yapımında kullanıldı. Nükleer santraller artık sadece ülkemizde değil, ABD, Fransa, Japonya ve daha birçok ülkede faaliyet gösteriyor.
İlk sivil reaktör neydi?
Reaktörün çalışma prensibi ve tasarımı, 1940'ların ortalarında reaktör geliştiricileri için netleşti: Uranyum blokları ve kontrol çubukları için kanallı grafit bloklar - nötron emiciler metal bir kasaya yerleştirildi. Uranyumun toplam kütlesi, uranyum atomlarının sürekli bir zincirleme reaksiyonunun başladığı kritik bir kütleye ulaşmak zorundaydı. Aynı zamanda, ortalama olarak, üretilen her bin nötron için, birkaç parça fisyon anında anında uçmadı, ancak biraz sonra parçalardan uçtu. Bu sözde gecikmiş nötronların varlığının, kontrollü bir zincirleme reaksiyon olasılığı için belirleyici olduğu ortaya çıktı.
Gecikmiş nötronların toplam sayısı sadece %0,75 olmasına rağmen, nötron akışındaki artış hızını önemli ölçüde (yaklaşık 150 kat) yavaşlatan ve böylece reaktör gücünü kontrol etme görevini kolaylaştıran onlardır. Bu süre zarfında, nötron soğuran çubukları manipüle ederek reaksiyonun seyrine müdahale etmek, yavaşlatmak veya hızlandırmak mümkündür. Ek olarak, ortaya çıktığı gibi, "nötron akısı, reaktörün tüm kütlesini büyük ölçüde ısıttı, böylece bazen" atomik kazan " olarak adlandırıldı.
Bu şema, bir nükleer santral için ilk reaktörün yaratılmasının temelini oluşturdu. İnşaat sırasında endüstriyel bir reaktörün tasarımı esas alınmıştır. Sadece uranyum çubuklar yerine, uranyum ısı giderici elemanlar - yakıt çubukları - sağlandı. Aralarındaki fark, yakıt çubuğu çift cidarlı bir tüp iken, suyun çubuğun etrafında dışarıdan akmasıydı. Duvarların arasına zenginleştirilmiş uranyum yerleştirildi ve iç kanaldan su aktı. Yakıt çubuklarında kaynayıp buhara dönüşmemesi için - ki bu da reaktörün anormal çalışmasına neden olabilir - suyun 100 atm basınç altında olması gerekiyordu. Kolektörden sıcak radyoaktif su, borulardan bir ısı eşanjörü-buhar jeneratörüne aktı, ardından dairesel bir pompadan geçerek soğuk su kollektörüne geri döndü. Bu akıma ilk devre adı verildi. Su (soğutma sıvısı), dışarı çıkmadan kapalı bir daire içinde dolaştı. İkinci devrede su, çalışan bir akışkan olarak hareket etti. Burada radyoaktif değildi ve etrafındakiler için güvenliydi. Eşanjörde 190 "C'ye kadar ısıtılıp 12 atm basınçta buhara dönüştürülerek, faydalı işini yaptığı türbine verildi. Türbinden çıkan buharın yoğuşması ve geri gönderilmesi gerekiyordu. buhar jeneratörüne Tüm santralin verimliliği %17 idi.
Nükleer santralde, reaktörde meydana gelen işlemler için kontrol sistemi de dikkatlice düşünüldü, kontrol çubuklarının otomatik ve manuel uzaktan kontrolü, reaktörün acil olarak kapatılması için cihazlar ve yakıt elemanlarının değiştirilmesi için cihazlar oluşturuldu.
Bir nükleer santralin özelliği, içindeki elektrik enerjisi kaynağının atom çekirdeği (uranyum ve plütonyum) olmasıdır.
Dünyanın ilk nükleer santrali Sovyetler Birliği'nde inşa edildi.
Şimdi aşağıdaki nükleer santraller Rusya topraklarında faaliyet gösteriyor:
- Balakovskaya
- Beloyarskaya
- Bilibinskaya
- Kalininskaya
- kola
- Kursk
- Leningradskaya
- Novovoronej
- Rostov
- Smolensk
En fazla nükleer santral ABD'de bulunuyor