Все дуже просто. У ядерному реакторі розпадається Уран-235, при цьому виділяється величезна кількість теплової енергії, вона кип'ятить воду, пара під тиском крутить турбіну, яка обертає електрогенератор, що виробляє електрику.

Науці відомий принаймні один ядерний реактор природного походження. Він знаходиться в урановому родовищі Окло, у Габоні. Щоправда, він уже охолонув півтора мільярди років тому.

Уран-235 – це один із ізотопів урану. Він відрізняється від простого урану тим, що в його ядрі не вистачає трьох нейтронів, через що ядро ​​стає менш стабільним і розпадається на дві частини, коли в нього на великій швидкості врізається нейтрон. При цьому вилітає ще 2-3 нейтрони, які можуть потрапити до іншого ядра Урана-235 і розщепити його. І так по ланцюжку. Це називається ядерною реакцією.

Керована реакція

Якщо не керувати ланцюговою ядерною реакцією і вона піде занадто швидко, то вийде справжнісінький ядерний вибух. Тому за процесом треба ретельно стежити і не давати розпадатися урану дуже швидко. Для цього ядерне паливо в металевих трубках поміщають у сповільнювач - речовина, яка уповільнює нейтрони та переводить їхню кінетичну енергію в теплову.

Для управління швидкістю реакції у сповільнювач занурюють стрижні з нейтрони поглинаючого матеріалу. Коли ці стрижні піднімають, вони вловлюють менше нейтронів і прискорюється реакція. Якщо стрижні опустити, то реакція знову сповільниться.

Справа техніки

Величезні труби в атомних електростанціях насправді ніякі не труби, а градирні - башти швидкого охолодженняпара.

У момент розпаду ядро ​​розколюється на дві частини, що розлітаються з шаленою швидкістю. Але далеко вони не відлітають - ударяються об сусідні атоми, і кінетична енергія перетворюється на теплову.

Далі цим теплом нагрівають воду, перетворюючи її на пару, пар крутить турбіну, а турбіна крутить генератор, який і виробляє електрику, так само, як у звичайній тепловій електростанції, що працює на вугіллі.

Смішно, але вся ця ядерна фізика, ізотопи урану, ланцюгові ядерні реакції – все для того, щоб закип'ятити воду.

За чистоту

Атомна енергія використовується у атомних електростанціях. Існують кораблі та підводні човни, що працюють на ядерній енергії. У 50 роки навіть розроблялися атомні автомобілі, літаки та потяги.

Внаслідок роботи ядерного реактора утворюються радіоактивні відходи. Частину з них можна переробити для подальшого використання, частину доводиться тримати у спеціальних сховищах, щоб вони не завдали шкоди людині та навколишньому середовищу.

Незважаючи на це, ядерна енергія зараз є одним з найбільш екологічно чистих. Атомні електростанціїне виробляють викидів в атмосферу, вимагають дуже мало палива, займають мало місця та при правильному використанні дуже безпечні.

Але після аварії на Чорнобильській АЕС багато країн призупинили розвиток атомної енергетики. Хоча, наприклад, у Франції майже 80 відсотків енергії виробляється атомними електростанціями.

У двохтисячних через велику ціну на нафту всі згадали про ядерну енергію. Існують розробки з компактних ядерних електростанцій, які безпечні, можуть працювати десятиліттями і не вимагають обслуговування.

У середині ХХ століття найкращі уми людства наполегливо працювали одразу над двома завданнями: над створенням атомної бомби, а також над тим, як можна використати енергію атома у мирних цілях. Так з'явилися перші у світі У чому полягає принцип роботи АЕС? І де у світі розташовані найбільші із цих електростанцій?

Історія та особливості ядерної енергетики

"Енергія - всьому голова" - саме так можна перефразувати відоме прислів'я з огляду на об'єктивні реалії ХХІ століття. З кожним новим витком технічного прогресулюдству потрібна все більша її кількість. Сьогодні енергія "мирного атома" активно використовується в економіці та виробництві, і не лише в енергетиці.

Електроенергія, вироблена на так званих АЕС (принцип роботи яких дуже простий за своєю суттю), широко використовується у промисловості, освоєнні космосу, медицині та сільському господарстві.

Ядерною енергетикою називається галузь важкої промисловості, що отримує теплову та електроенергію з кінетичної енергії атома.

Коли з'явилися перші АЕС? Принцип роботи таких електростанцій радянські вчені вивчали ще в 40-х роках. До речі, паралельно вони винаходили і першу атомну бомбу. Таким чином, атом був одночасно і "мирним", і смертельним.

У 1948 році І. В. Курчатов запропонував радянському уряду почати проводити безпосередні роботи з вилучення атомної енергії. Двома роками пізніше в Радянському Союзі (у місті Обнінську Калузької області) розпочинається будівництво найпершої на планеті АЕС.

Принцип роботи всіх схожий, а розібратися в ньому зовсім не важко. Про це йтиметься далі.

АЕС: принцип роботи (фото та опис)

В основі будь-якої роботи лежить потужна реакція, яка виникає при розподілі ядра атома. У цьому процесі найчастіше беруть участь атоми урану-235 або плутонію. Ядро атомів ділить нейтрон, що у них ззовні. При цьому виникають нові нейтрони, а також уламки розподілу, які мають величезну кінетичну енергію. Саме ця енергія і є головним і ключовим продуктом діяльності будь-якої атомної станції.

Так можна описати принцип роботи реактора АЕС. На наступному фото можна подивитися, як він виглядає зсередини.

Виділяють три основні типи ядерних реакторів:

• канальний реактор високої потужності (скорочено – РБМК);
• водно-водяний реактор (ВВЕР);
• реактор на швидких нейтронах (БН)

Окремо варто описати принцип роботи АЕС загалом. Про те, як вона працює, йтиметься у наступній статті.

Принцип роботи АЕС (схема)

Працює в певних умовах та в строго заданих режимах. Окрім (одного чи кількох), до структури АЕС входять й інші системи, спеціальні споруди та висококваліфікований персонал. У чому полягає принцип роботи АЕС? Коротко його можна описати в такий спосіб.

Головний елемент будь-якої АЕС – це ядерний реактор, у якому відбуваються всі основні процеси. Про те, що відбувається у реакторі, ми писали у попередньому розділі. (Як правило, найчастіше це уран) у вигляді невеликих чорних пігулок подається в цей величезний котел.

Енергія, що виділяється під час реакцій, що відбуваються в атомному реакторі, перетворюється на тепло і передається теплоносію (як правило, це вода). Варто зазначити, що теплоносій при цьому отримує і деяку дозу радіації.

Далі тепло з теплоносія передається звичайній воді (за допомогою спеціальних пристроїв – теплообмінників), яка внаслідок цього закипає. Водяна пара, яка при цьому утворюється, обертає турбіну. До останньої приєднаний генератор, який і генерує електричну енергію.

Таким чином, за принципом дії АЕС – це та сама теплова електростанція. Різниця лише у тому, яким способом утворюється пара.

Географія ядерної енергетики

Перша п'ятірка країн з виробництва атомної енергії виглядає так:

1. Франції.
2. Японія.
3. Росія.
4. Південна Корея.

При цьому Сполучені Штати Америки, виробляючи на рік близько 864 мільярдів кВт * год, виробляють до 20% всієї електроенергії планети.

Загалом у світі 31 держава експлуатує атомні електростанції. З усіх континентів планети лише два (Антарктида та Австралія) повністю вільні від атомної енергетики.

На сьогоднішній день у світі функціонує 388 ядерних реакторів. Щоправда, 45 із них уже півтора роки не виробляли електроенергію. Більшість ядерних реакторів розташована в Японії та США. Повна їхня географія представлена ​​на наступній карті. Зеленим кольором позначені країни з діючими ядерними реакторами, зазначено також їхню загальну кількість у конкретній державі.

Розвиток ядерної енергетики у різних країнах

Загалом станом на 2014 рік у розвитку ядерної енергетики спостерігається загальний спад. Лідерами з будівництва нових атомних реакторів є три країни: Росія, Індія та Китай. Окрім цього, низка держав, які не мають атомних електростанцій, планують побудувати їх найближчим часом. До них можна віднести Казахстан, Монголію, Індонезію, Саудівську Аравію та низку країн Північної Африки.

З іншого боку, низка країн взяли курс на поступове скорочення кількості атомних електростанцій. До таких належать Німеччина, Бельгія та Швейцарія. А в деяких країнах (Італія, Австрія, Данія, Уругвай) ядерну енергетику заборонено на законодавчому рівні.

Основні проблеми ядерної енергетики

З розвитком ядерної енергетики пов'язана одна суттєва екологічна проблема. Це так зване довкілля. Так, на думку багатьох експертів, АЕС виділяють більше тепла, ніж такі ж за потужністю теплові електростанції. Особливо небезпечним є теплове забруднення вод, яке порушує життя біологічних організмів і призводить до загибелі багатьох видів риб.

Інша гостра проблема, пов'язана з атомною енергетикою, стосується ядерної безпеки загалом. Вперше людство серйозно задумалося про цю проблему після Чорнобильської катастрофи 1986 року. Принцип роботи Чорнобильської АЕС мало чим відрізнявся від інших атомних електростанцій. Однак це не врятувало її від великої та серйозної аварії, що спричинило за собою дуже серйозні наслідки для всієї Східної Європи.

Причому небезпека ядерної енергетики не обмежується лише можливими техногенними аваріями. Так, великі проблеми виникають із утилізацією ядерних відходів.

Переваги атомної енергетики

Проте прихильники розвитку ядерної енергетики називають явні переваги роботи атомних електростанцій. Так, зокрема, Світова ядерна асоціація нещодавно опублікувала свій звіт із дуже цікавими даними. Згідно з ним, кількість людських жертв, що супроводжують виробництво одного гігавата електроенергії на АЕС, у 43 рази менша, ніж на традиційних теплових електростанціях.

Є й інші не менш важливі переваги. А саме:

• дешевизна виробництва електроенергії;
• екологічна чистота атомної енергетики (крім лише теплового забруднення вод);
• відсутність суворої географічної прив'язки атомних електростанцій до великих джерел палива.

Замість ув'язнення

У 1950 році була побудована перша у світі АЕС. Принцип роботи атомних електростанцій полягає у розподілі атома за допомогою нейтрона. Внаслідок цього процесу вивільняється колосальний обсяг енергії.

Здавалося б, атомна енергетика – це виняткове благо для людства. Проте історія довела протилежне. Зокрема, дві великі трагедії – аварія на радянській Чорнобильській АЕС у 1986 році та аварія на японській електростанції Фукусіма-1 у 2011 році – продемонстрували небезпеку, яку несе у собі "мирний" атом. І багато країн світу сьогодні почали замислюватися про часткову або навіть повну відмову від ядерної енергетики.

АТОМНА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ(АЕС), електростанція, на якій для отримання електроенергії використовується теплота, що виділяється в ядерному реакторі в результаті ланцюгової реакції, що контролюється поділу ядер важких елементів (в осн. $\ce(^(233)U, ^(235)U, ^(239)Pu)$). Теплота, що утворюється в активній зоніядерного реактора, що передається (безпосередньо або через проміжний теплоносій) робочому тілу (преим. водяному пару), що приводить у дію парові турбіни з турбогенераторами.

АЕС в принципі є аналогом звичайної теплової електростанції(ТЕС), де замість топки парового котла використовується ядерний реактор. Проте за схожості важливих термодинамічних схем ядерних і теплових енергоустановок з-поміж них є й суттєві відмінності. Основними з них є екологічні та економічні переваги АЕС перед ТЕС: АЕС не потребують кисню для спалювання палива; вони практично не забруднюють довкілля сірчистими та ін. газами; ядерне паливо має значно більшу теплотворну здатність (при розподілі 1г ізотопів U або Pu вивільняється 22500 кВт∙год, що еквівалентно енергії, що міститься в 3000 кг кам'яного вугілля), що різко скорочує його обсяги та витрати на транспортування та звернення; світові енергетичні ресурси ядерного палива суттєво перевищують природні запасивуглеводневого палива. Крім того, застосування як джерела енергії ядерних реакторів (будь-якого типу) вимагає зміни теплових схем, прийнятих на звичайних ТЕС, і введення в структуру АЕС нових елементів, напр. біологіч. захисту (див. Радіаційна безпека), системи перевантаження відпрацьованого палива, басейну витримки палива та ін. Передача теплової енергії від ядерного реактора до парових турбін здійснюється за допомогою теплоносія, що циркулює по герметичних трубопроводах, у поєднанні з циркуляційними насосами, що утворюють т.з. реакторний контур чи петлю. Як теплоносії застосовують звичайну і важку воду, водяну пару, рідкі метали, органічні рідини, деякі гази (наприклад, гелій, вуглекислий газ). Контури, якими циркулює теплоносій, завжди замкнуті щоб уникнути витоку радіоактивності, їх кількість визначається переважно типом ядерного реактора, і навіть властивостями робочого тіла і теплоносія.

На АЕС із одноконтурною схемою (рис., а) теплоносій є також і робочим тілом, весь контур радіоактивний і тому оточений біологічним захистом. При використанні в якості теплоносія інертного газу, наприклад, гелію, який не активується в нейтронному полі активної зони, біологічний захист необхідний тільки навколо ядерного реактора, оскільки теплоносій не є радіоактивним. Теплоносій – робоче тіло, нагріваючись в активній зоні реактора, потім надходить у турбіну, де його теплова енергія перетворюється на механічну і далі в електрогенераторі – на електричну. Найбільш поширені одноконтурні АЕС з ядерними реакторами, у яких теплоносієм та сповільнювачем нейтронівслужить вода. Робоче тіло утворюється у активній зоні при нагріванні теплоносія до кипіння. Такі реактори називають киплячими, у світовій ядерній енергетиці вони позначаються як BWR (Boiling Water Reactor). У Росії набули поширення киплячі реактори з водяним теплоносієм і графітовим уповільнювачем - РБМК (реактор великої потужності канальний). Перспективним вважається використання АЕС високотемпературних газоохолоджуваних реакторів (з гелієвим теплоносієм) – ВТГР (HTGR). ККД одноконтурних АЕС, що працюють у закритому газотурбінному циклі, може перевищувати 45–50%.

При двоконтурній схемі (рис. б) нагрітий в активній зоні теплоносій першого контуру передає в парогенераторі ( теплообміннику) теплову енергію робочого тіла в другому контурі, після чого циркуляційним насосом повертається в активну зону. Первинним теплоносієм може бути вода, рідкий метал або газ, а робочим тілом вода, що перетворюється на водяну пару в парогенераторі. Перший контур радіоактивний і оточується біологічним захистом (крім тих випадків, коли як теплоносій використовується інертний газ). Другий контур зазвичай радіаційно безпечний, оскільки робоче тіло та теплоносій першого контуру не стикаються. Найбільшого поширення набули двоконтурні АЕС з реакторами, у яких первинним теплоносієм і сповільнювачем є вода, а робочим тілом – водяна пара. Цей тип реакторів позначають як ВВЕР – водо-водяний енергетич. реактор (PWR – Power Water Reactor). ККД АЕС із ВВЕР досягає 40%. По термодинамічній ефективності такі АЕС поступаються одноконтурним АЕС із ВТГР, якщо температура газового теплоносія на виході з активної зони перевищує 700 °С.

Триконтурні теплові схеми (рис., в) застосовують лише у випадках, коли необхідно повністю виключити контакт теплоносія першого (радіоактивного) контуру з робочим тілом; наприклад, при охолодженні активної зони рідким натрієм його контакт з робочим тілом (водяною парою) може призвести до великої аварії. Рідкий натрій як теплоносій застосовують лише у ядерних реакторах на швидких нейтронах (FBR – Fast Breeder Reactor). Особливість АЕС з реактором на швидких нейтронах полягає в тому, що одночасно з виробленням електричної та теплової енергії вони відтворюють ізотопи, що діляться, придатні для використання в теплових ядерних реакторах (див. Реактор-розмножувач).

Турбіни АЕС зазвичай працюють на насиченій або слабоперегрітій парі. При використанні турбін, що працюють на перегрітій парі, насичену пару для підвищення температури і тиску пропускають через активну зону реактора (особливими каналами) або через спеціальний теплообмінник – пароперегрівач, що працює на вуглеводневому паливі. Термодинамічна ефективність циклу АЕС тим вища, що стоїть параметри теплоносія, робочого тіла, які визначаються технологічними можливостями і властивостями конструкційних матеріалів, що застосовуються в контурах охолодження АЕС.

На АЕС велику увагу приділяють очищенню теплоносія, оскільки природні домішки, що є в ньому, а також продукти корозії, що накопичуються в процесі експлуатації обладнання і трубопроводів, є джерелами радіоактивності. Ступінь чистоти теплоносія багато в чому визначає рівень радіаційної обстановки у приміщеннях АЕС.

АЕС практично завжди будують поблизу споживачів енергії, тому що витрати на транспортування ядерного палива на АЕС, на відміну від вуглеводневого палива для ТЕС, мало впливають на собівартість вироблюваної енергії (зазвичай ядерне паливо в енергетич. реакторах замінюють на нове один раз на дек. років), а передача як електричної, і теплової енергії великі відстані помітно підвищує їх вартість. АЕС споруджують із підвітряної сторони щодо найближчого населеного пункту, навколо неї створюють санітарно-захисну зону та зону спостереження, де проживання населення є неприпустимим. У зоні спостереження розміщують контрольно-вимірювальну апаратуру постійного моніторингу навколишнього середовища.

АЕС – основа ядерної енергетики. Головне їхнє призначення – виробництво електроенергії (АЕС конденсаційного типу) або комбіноване виробництво електроенергії та тепла (атомні теплоелектроцентралі – АТЕЦ). На АТЭЦ частина пари, що відпрацювала в турбінах, відводиться в т.з. мережеві теплообмінники для нагрівання води, що циркулює у замкнутих мережах теплопостачання. В окремих випадках теплова енергія ядерних реакторів може використовуватись лише для потреб теплофікації (атомні станції теплопостачання – АСТ). У цьому випадку нагріта вода з теплообмінників першого-другого контурів надходить у мережевий теплообмінник, де віддає тепло мережній воді, а потім повертається в контур.

Одна з переваг АЕС у порівнянні зі звичайними ТЕС – їхня висока екологічність, що зберігається при кваліфікації. експлуатації ядерних реакторів Існуючі бар'єри радіаційної безпеки АЕС (оболонки твелів, корпус ядерного реактора тощо) запобігають забрудненню теплоносія радіоактивними продуктами поділу. Над реакторним залом АЕС зводиться захисна оболонка (контеймент) для виключення попадання в довкілля радіоактивних матеріалів за найтяжчої аварії – розгерметизації першого контуру, розплавлення активної зони. Підготовка персоналу АЕС передбачає навчання на спеціальних тренажерах (імітаторах АЕС) для відпрацювання дій як у штатних, так і в аварійних ситуаціях. На АЕС є низка служб, які забезпечують нормальне функціонування станції, безпеку її персоналу (напр., дозиметричний контроль, забезпечення санітарно-гігієнічних вимог та інших.). На території АЕС створюють тимчасові сховища для свіжого та відпрацьованого ядерного палива, для рідких та твердих радіоактивних відходів, що з'являються під час її експлуатації. Все це призводить до того, що вартість встановленого кіловата потужності на АЕС більш ніж на 30% перевищує вартість кіловата на ТЕС. Однак вартість енергії, що виробляється на АЕС, відпускається споживачу, нижча, ніж на ТЕС, через дуже малу частку в цій вартості паливної складової. Внаслідок високої економічності та особливостей регулювання потужності АЕС зазвичай використовують у базових режимах, при цьому коефіцієнт використання встановленої потужності АЕС може перевищувати 80%. У міру збільшення частки АЕС у загальному енергетичному балансі регіону вони можуть працювати і в маневреному режимі (для покриття нерівномірностей навантаження у місцевій енергосистемі). Здатність АЕС працювати тривалий час без зміни палива дозволяє використовувати їх у віддалених регіонах. Розроблено АЕС, компонування обладнання яких засноване на принципах, що реалізуються в суднових ядерних енергетичах. установках (див. Атомохід). Такі АЕС можна розмістити, наприклад, на баржі. Перспективні АЕС з ВТГР, що виробляють теплову енергію для здійснення технологічних процесів у металургійному, хімічному та нафтовому виробництвах, при газифікації вугілля та сланців, у виробництві синтетичного вуглеводневого палива. Термін експлуатації АЕС – 25–30 років. Виведення АЕС з експлуатації, демонтаж реактора та рекультивація її майданчика до стану «зеленого лужка» – складний і дорогий організаційно-технічний захід, що здійснюється за розроблюваними у кожному конкретному випадку планами.

Перша у світі діюча АЕС потужністю 5000 кВт пущена Росії у 1954 р. в Обнінськ. У 1956 вступила в дію АЕС у Колдер-Холлі у Великій Британії (46 МВт), у 1957 – АЕС у Шиппінгпорті в США (60 МВт). У 1974 пущена перша у світі АТЕЦ - Білібінська (Чукотський автономний окр.). Масове будівництво великих економічних АЕС почалося у 2-й пол. 1960-х рр. Однак після аварії (1986) на Чорнобильській АЕС привабливість ядерної енергетики помітно знизилася, а у низці країн, які мають достатні власні традиційні паливно-енергетичні ресурси або доступ до них, будівництво нових АЕС фактично припинилося (Росія, США, Великобританія, ФРН). На початку 21в., 11.3.2011 у Тихому океані біля східного узбережжя Японії внаслідок найсильнішого землетрусу магнітудою від 9,0 до 9,1 і наступного за ним цунамі(висота хвиль досягала 40,5 м) на АЕС «Фукусіма1» (селище Окума, префектура Фукусіма) сталася найбільшатехногенна катастрофа– радіаційна аварія максимального 7-го рівня за Міжнародною шкалою ядерних подій. Удар цунамі вивів з ладу зовнішні засоби електропостачання та резервні дизельні генератори, що стало причиною непрацездатності всіх систем нормального та аварійного охолодження та призвело до розплавлення активної зони реакторів на енергоблоках 1, 2 та 3 у перші дні розвитку аварії. У грудні 2013 року АЕС була офіційно закрита. Станом на першу половину 2016 року високий рівень випромінювання унеможливлює роботу не тільки людей у ​​реакторних будівлях, а й роботів, які через високий рівень радіації виходять з ладу. Планується, що вивезення пластів ґрунту до спеціальних сховищ та його знищення займуть 30 років.

31 країна світу використовує АЕС. На 2015 рік діє бл. 440 ядерних енергетичних реакторів (енергоблоків) сумарною потужністю понад 381 тис. МВт (381 ГВт). Ок. 70 атомних реакторів перебувають у стадії будівництва. Світовим лідером за часткою у загальному виробленні електроенергії є Франція (друге місце за встановленою потужністю), де ядерна енергетика становить 76,9%.

Найбільша АЕС у світі на 2015 (за встановленою потужністю) - Касівадзакі-Каріва (м. Касівадзакі, префектура Ніігата, Японія). В експлуатації знаходяться 5 киплячих ядерних реакторів (BWR) та 2 покращені киплячі ядерні реактори (ABWR), сумарна потужність яких становить 8212 МВт (8,212 ГВт).

Найбільша АЕС у Європі – Запорізька АЕС (м. Енергодар, Запорізька область, Україна). З 1996 працюють 6 енергоблоків із реакторами типу ВВЕР-1000 сумарною потужністю 6000 МВт (6 ГВт).

США та Японія ведуть розробки міні-АЕС, потужністю близько 10–20 МВт для тепло- та електропостачання окремих виробництв, житлових комплексів, а в перспективі – індивідуальних будинків. Малогабаритні реактори створюються з використанням безпечних технологій, що багаторазово зменшують можливість витоку ядерної речовини.

У Росії на 2015 діє 10 АЕС, на яких експлуатуються 34 енергоблоки загальною потужністю 24643 МВт (24,643 ГВт), з них 18 енергоблоків з реакторами типу ВВЕР (з них 11 енергоблоків ВВЕР-1000 та 6 енергоблоків ВВ); 15 енергоблоків з канальними реакторами (11 енергоблоків з реакторами типу РБМК-1000 та 4 енергоблоки з реакторами типу ЕГП-6 – Енергетичний Гетерогенний Петльовий реактор з 6 петлями циркуляції теплоносія, електричною потужністю 12 МВт); 1 енергоблок з реактором на швидких нейтронах з натрієвим охолодженням БН-600 (у процесі введення в промислову експлуатацію знаходиться 1 енергоблок БН-800). Відповідно до Федеральної цільової програми «Розвиток атомного енергопромислового комплексу Росії», до 2025 року частка електроенергії, виробленої на атомних електростанціях РФ, повинна збільшитися з 17 до 25% і скласти бл. 30,5 ГВт. Планується побудувати 26 нових енергоблоків, 6 нових АЕС, два з яких – плавучі (табл. 2).

Проектовані АЕС у РФ

З 2008 за новим проектом АЕС-2006 (проект російської атомної станції нового покоління «3+» з покращеними техніко-економічними показниками) будується Нововоронезька АЕС-2 (біля Нововоронезької АЕС), на якій передбачається використання реакторів ВВЕР-1200. Ведеться спорудження 2 енергоблоків загальною потужністю 2400 МВт, надалі планується побудувати ще 2. Пуск першого блоку (блок №6) Нововоронежської АЕС-2 відбувся у 2016 році, другого блоку №7 заплановано на 2018 рік.

Балтійська АЕС передбачає використання реакторної установки ВВЕР-1200 потужністю 1200 МВт; енергоблоків – 2. Сумарна потужність 2300 МВт. Введення в експлуатацію першого блоку планується в 2020 році. Федеральним агентством з атомної енергії Росії ведеться проект зі створення плавучих атомних електростанцій малої потужності. АЕС «Академік Ломоносов», що будується, стане першою у світі плавучою атомною електростанцією. Плавуча станція може використовуватись для отримання електричної та теплової енергії, а також для опріснення морської води. За добу вона може видавати від 40 до 240 тис. м 2 прісної води. Встановлена ​​електрична потужність кожного реактора – 35 МВт. Введення станції в експлуатацію планується у 2018 році.

Міжнародні проекти Росії з атомної енергетики

23.9.2013 Росія передала Ірану в експлуатацію АЕС «Бушер» («Бушир») , Біля м. Бушир (остан Бушир); кількість енергоблоків – 3 (1 збудовано, 2 – у стадії спорудження); тип реактора - ВВЕР-1000. АЕС «Куданкулам», поблизу м. Куданкулам (штат Тамілнад, Індія); кількість енергоблоків – 4 (1 – в експлуатації, 3 – у стадії спорудження); тип реактора - ВВЕР-1000. АЕС «Akkuyu», поблизу м. Мерсін (іль Мерсін, Туреччина); кількість енергоблоків – 4 (на стадії спорудження); тип реактора - ВВЕР-1200; Білоруська АЕС (м. Островець, Гродненська область, Білорусія); кількість енергоблоків – 2 (на стадії споруди); тип реактора - ВВЕР-1200. АЕС «Hanhikivi 1» (мис Ханхіківі, область Похйойс-Похьянмаа, Фінляндія); кількість енергоблоків – 1 (на стадії спорудження); тип реактора - ВВЕР-1200.

Виробництво електроенергії з використанням ланцюгової ядерної реакції у Радянському Союзі вперше відбулося на Обнінській АЕС. Порівняно з сьогоднішніми гігантами перша атомна електростанція мала лише 5 МВт потужності, а найбільша у світі на сьогоднішній день діюча АЕС "Касівадзакі-Каріва" (Японія) - 8212 МВт.

Обнінська АЕС: від пуску до музею

Радянські вчені на чолі з І. В. Курчатовим після закінчення військових програм одразу розпочали створення атомного реактора з метою використання теплової енергії для перетворення її на електрику. Перша атомна електростанція була розроблена ними в найкоротші терміни, і в 1954 відбувся пуск промислового ядерного реактора.

Вивільнення потенціалу, як промислового, і професійного, після створення та випробування ядерного озброєння дозволило І. У. Курчатову зайнятися дорученою йому проблемою отримання електрики шляхом освоєння тепловиділень під час протікання керованої ядерної реакції. Технічні рішення щодо створення ядерного реактора були освоєні ще при пуску першого дослідного уран-графітового реактора Ф-1 в 1946 році. На ньому було проведено першу ланцюгову ядерну реакцію, підтверджено практично всі теоретичні напрацювання останнім часом.

Для промислового реактора потрібно було знайти конструктивні рішення, пов'язані з безперервною роботою установки, зніманням тепла та подачі його на генератор, циркуляцією теплоносія та захистом його від радіоактивного забруднення.

Колективом лабораторії № 2, очолюваної І. В. Курчатовим, разом із НДІхіммаш під керівництвом М. А. Доллежаля були опрацьовані всі нюанси споруди. Фізику Є. Л. Фейнбергу було доручено теоретичну розробку процесу.

Пуск реактора (досягнення критичних параметрів) було зроблено 9 травня 1954 року, 26 червня цього року атомна електростанція підключена до мережі, а вже у грудні виведено на проектну продуктивність.

Після того, як Обнінська АЕС безаварійно пропрацювала як промислова електростанція майже 48 років, її було зупинено у квітні 2002 року. У вересні цього ж року закінчено розвантаження ядерного палива.

Ще під час роботи на АЕС приїжджало багато екскурсій, станція працювала як навчальний клас для майбутніх ядерників. Сьогодні на її базі організовано меморіальний музей атомної енергетики.

Перша закордонна АЕС

Атомні електростанції на прикладі Обнінської не відразу, але почали створюватися за кордоном. У США рішення про будівництво своєї атомної електростанції було прийнято лише у вересні 1954 року, і лише у 1958 році відбувся пуск АЕС "Шіппінгпорт" у Пенсільванії. Потужність атомної електростанції "Шиппінгпорт" становила 68 МВт. Зарубіжні експерти називають її першою комерційною атомною електростанцією. Будівництво атомних електростанцій досить дороге, АЕС коштувала скарбниці США 72,5 млн доларів.

Через 24 роки, 1982-го, станцію було зупинено, до 1985 року було вивантажено паливо та розпочато демонтаж цієї величезної споруди вагою 956 тонн для подальшого поховання.

Передумови створення мирного атома

Після відкриття поділу ядер урану німецькими вченими Отто Ганом та Фріцем Штрассманом у 1938 році почали проводитися дослідження ланцюгових реакцій.

І. В. Курчатов, підштовхуваний А. Б. Іоффе, спільно з Ю. Б. Харітоном склали записку до Президії Академії наук про ядерну проблематику та важливості робіт у цьому напрямку. І. В. Курчатов працював у цей час у ЛФТІ (Ленінградському фізико-технічному інституті), очолюваному А. Б. Іоффе, над проблемами фізики ядра.

У листопаді 1938 року за результатами вивчення проблеми та після виступу І. В. Курчатова на Пленумі АН (Академії наук) було складено записку до Президії АН про організацію робіт у СРСР з фізики атомного ядра. У ній простежується обґрунтування узагальнення всіх розрізнених лабораторій та інститутів у СРСР, що належать різним міністерствам та відомствам, які займаються, по суті, однією проблематикою.

Призупинення робіт з фізики ядра

Частина цих організаційних робіт вдалося зробити ще до ВВВ, але основні зрушення почали відбуватися тільки з 1943 року, коли І. В. Курчатову було запропоновано очолити атомний проект.

Після 1 вересня 1939 почав поступово утворюватися своєрідний вакуум навколо СРСР. Це не відразу відчули вчені, хоча агенти радянської розвідки відразу почали попереджати про засекречування форсування робіт з вивчення ядерних реакцій у Німеччині та Великій Британії.

Велика Вітчизняна війна негайно внесла корективи у роботу всіх учених країни, зокрема й фізиків-ядерників. Вже у липні 1941 року ЛФТІ було евакуйовано до Казані. І. В. Курчатов став займатися проблемою розмінування морських суден (захисту від морських мін). За роботи з цієї тематики в умовах воєнного часу (три місяці на судах у Севастополі до листопада 1941-го, коли місто було майже повністю в облозі), за організацію в Поті (Грузія) служби розмагнічування було нагороджено Сталінською премією.

Після тяжкого простудного захворювання після приїзду до Казані тільки до кінця 1942 року І. В. Курчатов зміг повернутися до теми ядерної реакції.

Атомний проект під керівництвом І. В. Курчатова

У вересні 1942 року І. В. Курчатову було лише 39 років, за віковими мірками науки він був молодим ученим поруч із Іоффе та Капіцей. Саме в цей час відбулося призначення Ігоря Васильовича на посаду керівника проекту. Усі атомні електростанції Росії та плутонієві реактори цього періоду створювалися у рамках атомного проекту, яким до 1960 року керував Курчатов.

З погляду сьогоднішнього дня неможливо уявити, що саме тоді, коли 60% промисловості було зруйновано на окупованих територіях, коли основне населення країни працювало для фронту, керівництвом СРСР було ухвалено рішення, яке визначило розвиток ядерної енергетики в майбутньому.

Після оцінки повідомлення розвідки про стан справ з роботами з фізики атомного ядра в Німеччині, Великобританії, США Курчатову став зрозумілим розмах відставання. Він почав збирати країною і діючим напрямам учених, яких можна було задіяти у питаннях створення ядерного потенціалу.

Нестача урану, графіту, важкої води, відсутність циклотрону не зупинили вченого. Роботи, як теоретичні, і практичні, відновилися у Москві. Високий рівень таємності було визначено ДКО (Державним комітетом оборони). Для напрацювання збройового плутонію було збудовано реактор («котел» за термінологією самого Курчатова). Велися роботи зі збагачення урану.

Відставання від США у період з 1942 по 1949 рік

2 вересня 1942 року у США, першому світі ядерному реакторі, було здійснено керована ядерна реакція. У СРСР цього часу, крім теоретичних напрацювань вчених і даних розвідки, був практично нічого.

Ставало ясно, що наздогнати США за короткий час країна не зможе. Підготувати (зберегти) кадри, створити передумови швидкого освоєння процесів зі збагачення урану, створення ядерного реактора з виробництва збройового плутонію, відновити роботу заводів з виробництва чистого графіту - це завдання, які треба було зробити за військовий та повоєнний час.

Перебіг ядерної реакції пов'язаний із виділенням колосальної кількості теплової енергії. Вчені США - перші творці атомної бомби використовували це як додатковий ефект при вибуху.

Атомні електростанції світу

На сьогоднішній день ядерна енергетика хоч і виробляє колосальну кількість електроенергії, але поширена в обмеженій кількості країн. Пов'язано це з величезними капіталовкладеннями під час зведення АЕС, починаючи з геологорозвідки, будівництва, створення захисту та закінчуючи навчанням працівників. Окупність може статися через десятки років за умови постійної, безперервної роботи станції.

Доцільність будівництва АЕС визначається, зазвичай, урядами країн (звісно, ​​після розгляду різних варіантів). В умовах розвитку промислового потенціалу, за відсутності власних внутрішніх запасів енергоносіїв у великих кількостях або їх дорожнечі перевага надається будівництву АЕС.

До кінця 2014 року атомні реакторипрацювали у 31 країні світу. Будівництво атомних електростанцій розпочато в Білорусії та ОАЕ.

Атомні електростанції Росії

На сьогоднішній день у РФ працюють десять атомних електростанцій.

Сьогодні атомні електростанції Росії входять до Держкорпорації «Росатом», яка об'єднала всі структурні підрозділи галузі від видобутку-збагачення урану та виробництва ядерного палива до експлуатації та спорудження атомних електростанцій. По потужності, що генерується атомними електростанціями, Росія знаходиться на другому місці в Європі після Франції.

Атомна енергетика в Україні

Атомні електростанції України збудовані за часів Радянського Союзу. Сукупна встановлена ​​потужність українських АЕС можна порівняти з російськими.

До розпаду СРСР атомну енергетику України було інтегровано в єдину галузь. У пострадянський період до подій 2014 року в Україні працювали промислове підприємство, що випускають комплектуючі для російських АЕС. У зв'язку з розривом промислових відносин між РФ та Україною затримано заплановані на 2014 та 2015 роки пуски енергоблоків, що будуються в Росії.

Атомні електростанції України працюють на ТВЕЛах (елевиділяючих елементах з ядерним паливом, де відбувається реакція поділу ядер), що виготовляються в РФ. Бажання України перейти на американське паливо мало не призвело у 2012 році до аварії на Южно-Українській АЕС.

До 2015 року держконцерн «Ядерне паливо», до складу якого входить Східний гірничо-збагачувальний комбінат (видобуток уранової руди), поки що не зміг організувати вирішення питання про виробництво власних ТВЕЛів.

Перспективи атомної енергетики

Після 1986 року, коли сталася аварія на Чорнобильській АЕС, у багатьох країнах було зупинено атомні електростанції. Підвищення рівня безпеки вивело атомну енергетику стану стагнації. До 2011 року, коли сталася аварія на японській АЕС "Фукусіма-1" у результаті цунамі, атомна енергетика розвивалася стабільно.

На сьогоднішній день постійні (як дрібні, так і великі) аварії на атомних електростанціях гальмуватимуть прийняття рішень щодо будівництва або розконсервації установок. Ставлення населення Землі до проблеми отримання електроенергії шляхом ядерної реакції можна визначити як насторожено-песимістичні.