Будівництво першої атомної станції. Пуск першої у світі атомної електростанції. АЕС чи експериментальний реактор

У другій половині 40-х рр., ще до закінчення робіт зі створення першої радянської атомної бомби (її випробування відбулося 29 серпня 1949 року), радянські вчені розпочали розробку перших проектів мирного використання атомної енергії, генеральним напрямом якого відразу стала електроенергетика.

У 1948 р. на пропозицію І. В. Курчатова і відповідно до завданням партії та уряду розпочалися перші роботи з практичного застосування енергії атома для отримання електроенергії.

У травні 1950 року поблизу селища Обнінське Калузької області розпочалися роботи з будівництва першої у світі АЕС.

Перша у світі промислова атомна електростанція потужністю 5 МВт була запущена 27 червня 1954 року в СРСР, у місті Обнінськ, розташованому в Калузької області. У 1958 була введена в експлуатацію перша черга Сибірської АЕС потужністю 100 МВт, згодом повна проектна потужність була доведена до 600 МВт. У тому ж році розгорнулося будівництво Білоярської промислової АЕС, а 26 квітня 1964 року генератор 1-ї черги дав струм споживачам. У вересні 1964 був пущений 1-й блок Нововоронезької АЕС потужністю 210 МВт. Другий блок потужністю 365 МВт запущено у грудні 1969. У 1973 р. запущено Ленінградську АЕС.

За межами СРСР перша АЕС промислового призначення потужністю 46 МВт була введена в експлуатацію в 1956 в Колдер-Холлі (Великобританія). Через рік вступила в дію АЕС (англ.) рос. потужністю 60 МВт у Шиппінгпорті (США).

1979 року сталася серйозна аварія на АЕС Три-Майл-Айленд, а 1986 року - масштабна катастрофа на Чорнобильській АЕС, яка, крім безпосередніх наслідків, серйозно позначилася на всій ядерній енергетиці в цілому. Вона змусила фахівців усього світу переоцінити проблему безпеки АЕС та замислитись про необхідність міжнародного співробітництва з метою підвищення безпеки АЕС.

15 травня 1989 року на установчій асамблеї в Москві було оголошено про офіційну освіту Всесвітньої асоціації операторів атомних електростанцій (англ. WANO), міжнародної професійної асоціації, що об'єднує організації, що експлуатують АЕС, у всьому світі. Асоціація поставила перед собою амбітні завдання щодо підвищення ядерної безпеки у всьому світі, реалізуючи свої міжнародні програми.

Найбільша АЕС у Європі – Запорізька АЕС у м. Енергодар (Запорізька область, Україна), будівництво якої розпочато у 1980 р. З 1996 р. працюють 6 енергоблоків сумарною потужністю 6 ГВт.

Найбільша АЕС у світі Касівадзакі-Каріва за встановленою потужністю (на 2008 рік) знаходиться в Японському місті Касівадзакі префектури Ніігата - в експлуатації перебувають п'ять киплячих ядерних реакторів (BWR) і два покращені киплячі ядерні реактори (ABWR), сумарна потужність яких становить 8,212 ГВт.

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 для швидкого освоєння процесів зі збагачення урану, створення ядерного реактора з виробництва збройового плутонію, відновити роботу заводів із 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 реактори працювали у 31 країні світу. Будівництво атомних електростанцій розпочато в Білорусії та ОАЕ.

№ п/п

Країна

Кількість працюючих АЕС

Кількість працюючих реакторів

Генерована потужність

Аргентина

Бразилія

Болгарія

Великобританія

Німеччина

Нідерланди

Пакистан

Словаччина

Словенія

Фінляндія

Швейцарія

Південна Корея

Атомні електростанції Росії

На сьогоднішній день у РФ працюють десять атомних електростанцій.

Назва АЕС

Кількість працюючих блоків

Тип реакторів

Встановлена ​​потужність, МВт

Балаківська

Білоярська

БН-600, БН-800

Білібінська

Калінінська

Кольська

Ленінградська

Нововоронезька

ВВЕР-440, ВВЕР-1000

Ростовська

ВВЕР-1000/320

Смоленська

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.

Назва АЕС

Кількість працюючих блоків

Тип реакторів

Встановлена ​​потужність, МВт

Запорізька

Рівненська

ВВЕР-440, ВВЕР-1000

Хмельницька

Южно-Українська

До розпаду СРСР атомну енергетику України було інтегровано в єдину галузь. У пострадянський період до подій 2014 року в Україні працювали промислові підприємства, 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.

Сьогодні досягнення ядерної фізики незамінні для медицини, археології, харчової промисловості, систем безпеки (наприклад, апаратів для огляду в аеропорту чи метро), а також виробництва космічних апаратів, нових матеріалів та ще багатьох інших напрямків розвитку науки та техніки, в яких без мирного атома» не обійтися. Звичайно, особливе місце у довгому переліку створених ядерними фізиками технологій займає атомна енергетика. Прорив людства у цій сфері стався 1954 р. в Обнінську — маленькому містечку Калузької області. Радянські вчені створили першу у світі атомну електростанцію.

Обнінська АЕС. (wikipedia.org)

Енергію, що виділяється при розподілі ядра, використовували для створення атомної бомби, але практично відразу після старту розробок ядерної зброї в СРСР почався пошук методів її цивільного застосування. Взагалі, вчені розглядали саме таке її використання як пріоритетне (це епоха та політика внесли свої корективи до їхніх планів). Знаменитий радянський фізик П. Л. Капіца писав: «Те, що відбувається зараз, коли атомну енергію розцінюють насамперед як засіб знищення людей, так само дрібно і безглуздо, як бачити головне значення електрики у можливості побудови електричного стільця». А ось отримання нового могутнього джерела енергії – справжня мета фізики. Водночас Ігор Васильович Курчатов — керівник атомного проекту СРСР: «Я глибоко вірю і твердо знаю, що наш народ, наш уряд тільки благу людства віддадуть досягнення цієї науки». Курчатов був ученим, який вже тоді шукав вирішення проблеми виснаження органічних джерел енергії – вугілля, нафти, торфу тощо.


І. В. Курчатов. (edu.spb.com)

Саме академік Курчатов доручив у 1946 р. розпочати розробку ядерного реактора для вироблення електричної енергії та курирував перші відповідні дослідження та попередні розрахунки. Він же став спільним науковим керівником проекту створення АЕС з уран-графітовим реактором "АМ-1" ("Атом мирний") канального типу з водяним теплоносієм. Після кількох років розробок 1950 р. почалася підготовка до будівництва станції в Обнінську під керівництвом Курчатівського інституту (тоді — ЛИПАН). Потрібно було поспішати — за кордоном уже точилися аналогічні роботи. Так що працювали радянські фізики швидко і з величезним ентузіазмом, без тяганини (іноді навіть без вихідних), але впевнено, обережно і точно. Проводили необхідні теоретичні та розрахункові дослідження, різні експерименти та випробування нових матеріалів та елементів реакторів, вирішували питання ядерної безпеки АЕС.


Другий праворуч - І. В. Курчатов на Обнінській АЕС. (альбом-каталог «Перша у світі АЕС»)

Роль Курчатова у створенні першої у світі АЕС важко переоцінити — він не лише ініціював цю роботу і запропонував ідею конструкції, але й брав участь у процесі її реалізації, довів справу до кінця і брав участь у пуску станції. Курчатов доклав свій розум і вирішення однієї з найважливіших проблем проекту — аварійності та біологічного захисту.

А. П. Александров. (ras.ru)

Обнінське починання зажадало мобілізації найкращих учених світу. Курчатов зібрав ідеальний "ядерний загін". Звичайно, не можна не відзначити внесок академіка Анатолія Петровича Александрова — незамінного наукового соратника Курчатова та його заступника, який брав участь у всьому, що робив. Александров також сподівався, що ядерна енергія стане «знаряддям небаченого технічного прогресу» і займався інженерно-виробничими питаннями створення станції. Александров продовжував і після 1954 р. роботу над удосконаленням технології АЕС. У 1968 р. він констатував грандіозний успіх фізики: «Дамоклів меч паливної недостатності, що загрожувала розвитку матеріальної культури вже в недалекому майбутньому, усунений на практично необмежений час».


Д. А. Блохінцев. (jinr.ru)

Безпосереднє керівництво спорудою АЕС здійснював Дмитро Іванович Блохінцев – науковий керівник АЕС. Блохінцев говорив: «схема АЕС проста як самовар» — замість вугілля горить уран, а пара йде на виробляючу енергію турбіну. Але все набагато складніше саме через уран, який «горить» зовсім по-іншому, а цей процес тонко налаштовується і відчуває вплив десятків і сотень факторів». Під керівництвом Блохінцева проводилися найважливіші фізичні дослідження роботи реактора: необхідно враховувати безліч ситуацій у роботі АМ-1. Блохінцеву доводилося виконувати різні інженерні завдання і працювати по 15 годин на добу під час створення станції. Вчений заслужив своїми дослідженнями звання Героя Соціалістичної праці та Ленінську премію.


Н. А. Доллежаль. (zurnalist.io.ua)

Головним конструктором реактора АМ-1 став Микола Антонович Доллежаль – він вирішував основні інженерно-конструкторські завдання, фактично у деталях створив схему реактора. Вчений вже розробив раніше реакторну установку для підводних човнів і тепер використав свій досвід на АЕС. Внесок Доллежала було відзначено Ленінською премією. Після Обнінська Доллежаль став главою НДІ-8, який проектував безліч різних реакторів.

В. А. Малих. (альбом-каталог «Перша у світі АЕС»)

Одну з ключових проблем АЕС вирішив Володимир Олександрович Малих — творець так званого твела (тепловиділяючого елемента) для реактора АЕС. На той момент молодий конструктор-технолог у відсутності навіть закінченої вищої освіти, але висунувся завдяки своїм знанням. Практично за своєю ініціативою взявся за розробку твела — «серця» реактора (впоратися з цим не змогли ні НДІ-9, ні ЛІПАН). Спроектований ним трубчастий твел був стійкий у нейтронному потоці та «прийнятий на озброєння» АЕС. За цей «вирішальний успіх» Малих був удостоєний ордена Леніна та Ленінської премії.


Схема. (edu.strana-rosatom.ru)

Примітка: у твелах реактора відбувається розподіл ядер урану, що супроводжується виділенням тепла. Твел передає отримане тепло теплоносію (в даному випадку це була проста вода), вода випаровується, пара подається на турбіну, обертається ротор електрогенератора та дає електричний струм.

У створенні АЕС брали участь десятки інших вчених, інженерів, розрахунків та будівельників. Найскладніше завдання, наприклад, виконали начальник будівництва АЕС П. І. Захаров і інженер Д. М. Овечкін. Будівлю зводили з урахуванням потенційних майбутніх потреб у вдосконаленні станції. Воно було збудовано з товстого залізобетонного моноліту, що забезпечує біологічний захист від ядерного опромінення. Усередині монтажні роботи координував Є. П. Славський, інженер. Він же керував запуском станції. У створення АЕС зробили внесок ще безліч інститутів, КБ та підприємств. Загальний проект АЕС розробляли також у Ленінграді (ДСПІ-11 під керівництвом А. І. Гутова), а парогенератори конструювали в ОКБ «Гідропрес» під керівництвом Б. М. Шолковича.


Персонал АЕС, 1950-ті. (альбом-каталог «Перша у світі АЕС»)

Основну роботу було проведено в 1953 р. — виготовлено та змонтовано все обладнання, завершено будівельні та монтажні роботи, навчено персонал станції. Команда, яка працювала в Обнінську, довела всьому світу, що створення атомних електростанцій можливе (а сьогодні енергетику без АЕС уже не уявити). Це сталося 26 червня 1954 року о 17 годині 45 хвилин: на турбіну була подана пара, вироблена за рахунок ядерної реакції, і перша у світі АЕС почала виробляти енергію. Побачивши це, Ігор Васильович Курчатов привітав своїх колег: "З легкою парою!"

Атомна електростанція або скорочено АЕС це комплекс технічних споруд, призначених для вироблення електричної енергії шляхом використання енергії, що виділяється при контрольованій ядерній реакції.

У другій половині 40-х років, перед тим, як було закінчено роботи зі створення першої атомної бомби, яка була випробувана 29 серпня 1949 року, радянські вчені розпочали розробку перших проектів мирного використання атомної енергії. Основним напрямом проектів була електроенергетика.

У травні 1950 року в районі селища Обнінське Калузької області розпочато будівництво першої у світі АЕС.

Вперше електроенергію за допомогою ядерного реактора отримали 20 грудня 1951 року у штаті Айдахо США.

Для перевірки працездатності генератор був підключений до чотирьох ламп розжарювання, ні те не очікував, що лампи запаляться.

З цього моменту людство почало використовувати енергію ядерного реактора для отримання електрики.

Перші Атомні електростанції

Будівництво першої у світі атомна електростанція потужністю 5 МВт було закінчено в 1954 році і 27 червня 1954 вона була запущена, так почала працювати.


У 1958 була введена в експлуатацію перша черга Сибірської АЕС потужністю 100 МВт.

Будівництво Білоярської промислової АЕС почалося так само 1958 року. 26 квітня 1964 року генератор 1-ї черги дав струм споживачам.

У вересні 1964 був пущений 1-й блок Нововоронезької АЕС потужністю 210 МВт. Другий блок потужністю 350 МВт запущений у грудні 1969 року.

У 1973 р. запущено Ленінградську АЕС.

В інших країнах перша АЕС промислового призначення була введена в експлуатацію в 1956 р. в Колдер-Холлі (Великобританія) її потужність становила 46 МВт.

В 1957 вступила в дію АЕС потужністю 60 МВт в Шіппінгпорт (США).

Світовими лідерами у виробництві ядерної електроенергії є:

  1. США (788,6 млрд кВт год/рік),
  2. Франція(426,8 млрд кВт год/рік),
  3. Японія (273,8 млрд кВт год/рік),
  4. Німеччина (158,4 млрд кВт год/рік),
  5. Росія (154,7 млрд кВт ч/рік).

Класифікація АЕС

Атомні електростанції можна класифікувати за декількома напрямками:

За типом реакторів

  • Реактори на теплових нейтронах, що використовують спеціальні сповільнювачі для збільшення ймовірності поглинання нейтрону ядрами атомів палива
  • Реактори на легкій воді
  • Реактори на важкій воді
  • Реактори на швидких нейтронах
  • Субкритичні реактори, що використовують зовнішні джерела нейтронів
  • Термоядерні реактори

По виду енергії, що відпускається

  1. Атомні електростанції (АЕС), призначені для вироблення тільки електроенергії
  2. Атомні теплоелектроцентралі (АТЕЦ), що виробляють як електроенергію, так і теплову енергію

На атомних станціях, розташованих біля Росії є теплофікаційні установки, вони необхідні підігріву мережевої води.

Види палива, що використовується на Атомних електростанціях

На атомних електростанціях можливе використання кількох речовин, завдяки яким можна виробити атомну електроенергію, сучасне паливо АЕС – це уран, торій та плутоній.

Торієве паливо сьогодні не застосовується в атомних електростанціях, для цього є низка причин.

По перше, його складніше перетворити на тепловиділяючі елементи, скорочено ТВЕли.

ТВЭли - це металеві трубки, які вміщуються всередину ядерного реактора. Всередині

ТБЕлів знаходяться радіоактивні речовини. Ці трубки є сховищами ядерного палива.

По-друге, використання торієвого палива передбачає його складну та дорогу переробку вже після використання на АЕС

Плутонієве паливо так само не застосовують в атомній електроенергетиці, через те, що ця речовина має дуже складний хімічний склад, система повноцінного та безпечного застосування ще не розроблена.

Уранове паливо

Основна речовина, що виробляє енергію на ядерних станціях, – це уран. На сьогоднішній день уран видобувається декількома способами:

  • відкритим способом у кар'єрах
  • закритим у шахтах
  • підземним вилуговуванням за допомогою буріння шахт.

Підземне вилуговування за допомогою буріння шахт відбувається шляхом розміщення розчину сірчаної кислоти в підземних свердловинах, розчин насичується ураном і викачується назад.

Найбільші запаси урану у світі знаходяться в Австралії, Казахстані, Росії та Канаді.

Найбагатші родовища в Канаді, Заїрі, Франції та Чехії. У цих країнах із тонни руди отримують до 22 кілограмів уранової сировини.

У Росії з однієї тонни руди одержують трохи більше півтора кілограма урану. Місця видобутку урану нерадіоактивні.

У чистому вигляді ця речовина мало небезпечна для людини, набагато більшу небезпеку є радіоактивний безбарвний газ радон, який утворюється при природному розпаді урану.

Підготовка урану

У вигляді руди уран АЕС не використовують, руда не входить у реакцію. Для використання урану на АЕС сировина переробляється на порошок – закис окис урану, а вже після вона стає урановим паливом.

Урановий порошок перетворюється на металеві «таблетки», - він пресується в невеликі акуратні колбочки, які обпалюються протягом доби при температурах більше 1500 градусів за Цельсієм.

Саме ці уранові пігулки і надходять у ядерні реактори, де починають взаємодіяти один з одним і, зрештою, дають людям електроенергію.

В одному ядерному реакторі одночасно працюють близько 10 мільйонів уранових пігулок.

Перед розміщенням уранових пігулок в реакторі вони поміщаються в металеві трубки з цирконієвих сплавів - ТВЕли, трубки з'єднуються між собою в пучки і утворюють ТВС - збирання.

Саме ТВС називають паливом АЕС.

Як відбувається переробка палива АЕС

Через рік використання урану в ядерних реакторах необхідно проводити його заміну.

Паливні елементи остуджують протягом декількох років і відправляють на рубку та розчинення.

В результаті хімічної екстракції виділяються уран та плутоній, які йдуть на повторне використання, з них роблять свіже ядерне паливо.

Продукти розпаду урану та плутонію спрямовуються на виготовлення джерел іонізуючих випромінювань, їх використовують у медицині та промисловості.

Все, що залишається після цих маніпуляцій, відправляється в піч для розігріву, із цієї маси вариться скло, таке скло знаходиться у спеціальних сховищах.

З залишків виготовляють скло для масового застосування, скло використовується для зберігання радіоактивних речовин.

Зі скла складно виділити залишки радіоактивних елементів, які можуть зашкодити навколишньому середовищу. Нещодавно з'явився новий спосіб утилізації радіоактивних відходів.

Швидкі ядерні реактори чи реактори на швидких нейтронах, що працюють на перероблених залишках ядерного палива.

За підрахунками вчених, залишки ядерного палива, які сьогодні зберігаються у сховищах, здатні на 200 років забезпечити паливом реактори на швидких нейтронах.

Крім цього, нові швидкі реактори можуть працювати на урановому паливі, яке виготовляється з 238 урану, ця речовина не використовується у звичних атомних станціях, т.к. Сьогоднішнім АЕС простіше переробляти 235 та 233 урани, якого в природі залишилося небагато.

Таким чином, нові реактори – це можливість використовувати величезні поклади 238 урану, які до цього не застосовувалися.

Принцип роботи АЕС

Принцип роботи атомної електростанції на двоконтурному водо-водяному енергетичному реакторі (ВВЕР).

Енергія, що виділяється в активній зоні реактора, передається теплоносія першого контуру.

На виході з турбін, пара надходить у конденсатор, де охолоджується великою кількістю води, що надходить із водосховища.


Компенсатор тиску є досить складною і громіздкою конструкцією, яка служить для вирівнювання коливань тиску в контурі під час роботи реактора, що виникають за рахунок теплового розширення теплоносія. Тиск у 1-му контурі може сягати 160 атмосфер (ВВЕР-1000).

Крім води, в різних реакторах як теплоносій може застосовуватися також розплавлений натрій або газ.

Використання натрію дозволяє спростити конструкцію оболонки активної зони реактора (на відміну від водяного контуру, тиск у натрієвому контурі не перевищує атмосферне), позбутися компенсатора тиску, але створює труднощі, пов'язані з підвищеною хімічною активністю цього металу.

Загальна кількість контурів може змінюватися для різних реакторів, схема на рисунку наведена для реакторів типу ВВЕР (Водо-Водяний Енергетичний Реактор).

Реактори типу РБМК (Реактор Великої Потужності Канального типу) використовує один водяний контур, а реактори БН (реактор на Швидких Нейтронах) - два натрієві та один водяний контури.

У разі неможливості використання великої кількості води для конденсації пари замість використання водосховища вода може охолоджуватися в спеціальних охолоджувальних вежах (градирнях), які завдяки своїм розмірам зазвичай є найпомітнішою частиною атомної електростанції.

Улаштування ядерного реактора

У ядерному реакторі використовується процес поділу ядер, при якому важке ядро ​​розпадається на два дрібніші фрагменти.

Ці уламки перебувають у дуже збудженому стані і випромінюють нейтрони, інші субатомні частинки та фотони.

Нейтрони можуть викликати нові поділки, у яких їх випромінюється ще більше, тощо.

Такий безперервний ряд розщеплень, що самопідтримується, називається ланцюговою реакцією.

При цьому виділяється велика кількість енергії, виробництво якої є метою використання АЕС.

Принцип роботи ядерного реактора та атомної електростанції такий, що близько 85% енергії розщеплення вивільняється протягом дуже короткого проміжку часу після початку реакції.

Решта виробляється в результаті радіоактивного розпаду продуктів розподілу, після того, як вони випромінювали нейтрони.

Радіоактивний розпад є процесом, у якому атом досягає стабільнішого стану. Він продовжується і після завершення поділу.

Основні елементи ядерного реактора

  • Ядерне паливо: збагачений уран, ізотопи урану та плутонію. Найчастіше використовується уран 235;
  • Теплоносій для виведення енергії, що утворюється під час роботи реактора: вода, рідкий натрій та ін.;
  • Регулюючі стрижні;
  • Уповільнювач нейтронів;
  • Оболонка для захисту від випромінювання.

Принцип дії ядерного реактора

В активній зоні реактора розташовуються тепловиділяючі елементи (ТВЕЛ) - ядерне паливо.

Вони зібрані в касети, що включають кілька десятків ТВЕЛов. Каналами через кожну касету протікає теплоносій.

ТВЕЛи регулюють потужність реактора. Ядерна реакція можлива лише за певної (критичної) маси паливного стрижня.

Маса кожного стрижня окремо нижче критичної. Реакція починається, коли всі стрижні перебувають у активній зоні. Занурюючи та виймаючи паливні стрижні, реакцією можна керувати.

Отже, при перевищенні критичної маси паливні радіоактивні елементи викидають нейтрони, які стикаються з атомами.

В результаті утворюється нестабільний ізотоп, який відразу розпадається, виділяючи енергію, у вигляді гама випромінювання і тепла.

Частинки, зіштовхуючись, повідомляють кінетичну енергію одне одному, і кількість розпадів у геометричній прогресії збільшується.

Це і є ланцюгова реакція – принцип роботи ядерного реактора. Без управління вона відбувається блискавично, що призводить до вибуху. Але в ядерному реакторі процес перебуває під контролем.

Таким чином, в активній зоні виділяється теплова енергія, що передається воді, що омиває цю зону (перший контур).

Тут температура води становить 250-300 градусів. Далі вода віддає тепло другому контуру, потім – на лопатки турбін, що виробляють енергію.

Перетворення ядерної енергії на електричну можна представити схематично:

  • Внутрішня енергія уранового ядра
  • Кінетична енергія осколків ядер, що розпалися, і нейтронів, що звільнилися.
  • Внутрішня енергія води та пари
  • Кінетична енергія води та пари
  • Кінетична енергія роторів турбіни та генератора
  • Електрична енергія

Активна зона реактора складається із сотень касет, об'єднаних металевою оболонкою. Ця оболонка грає також роль відбивача нейтронів.

Серед касет вставлені керуючі стрижні для регулювання швидкості реакції та стрижні аварійного захисту реактора.

Атомна станція теплопостачання

Перші проекти таких станцій були розроблені ще в 70-ті роки XXстоліття, але через економічних потрясінь і жорсткого протидії громадськості, що настали в кінці 80-х років, до кінця жоден з них реалізований не був.

Виняток становлять Білибінська АЕС невеликої потужності, вона забезпечує теплом та електрикою селище Білібіне у Заполяр'ї (10 тис. жителів) та місцеві гірничодобувні підприємства, а також оборонні реактори (вони займаються виробництвом плутонію):

  • Сибірська АЕС, що постачає тепло Сіверськ і Томськ.
  • Реактор АДЕ-2 на Красноярському гірничо-хімічному комбінаті, з 1964 р. постачає теплову та електричну енергію для міста Желєзногорська.

На момент кризи було розпочато будівництво кількох АСТ на базі реакторів, аналогічних ВВЕР-1000:

  • Воронезька АСТ
  • Горьківська АСТ
  • Іванівська АСТ (тільки планувалася)

Будівництво цих АСТ було зупинено у другій половині 1980-х або на початку 1990-х років.

У 2006 році концерн «Росенергоатом» планував побудувати плавучу АСТ для Архангельська, Певека та інших заполярних міст на базі реакторної установки КЛТ-40, що використовується на атомних криголамах.

Є проект будівництва необслуговуваної АСТ на базі реактора «Олена» та пересувний (залізничним транспортом) реакторної установки «Ангстрем»

Недоліки та переваги АЕС

Будь-який інженерний проект має свої позитивні та негативні сторони.

Позитивні сторони атомних станцій:

  • Відсутність шкідливих викидів;
  • Викиди радіоактивних речовин у кілька разів менші за вугільну ел. станції аналогічної потужності (золокутних ТЕС містить відсоток урану і торію, достатній для їх вигідного вилучення);
  • Невеликий обсяг палива, що використовується, і можливість його повторного використання після переробки;
  • Висока потужність: 1000-1600 МВт на енергоблок;
  • Низька собівартість енергії, особливо теплова.

Негативні сторони атомних станцій:

  • Опромінене паливо небезпечне, вимагає складних та дорогих заходів для переробки та зберігання;
  • Небажаний режим роботи зі змінною потужністю для реакторів, що працюють на теплових нейтронах;
  • Наслідки можливого інциденту дуже важкі, хоча його ймовірність досить низька;
  • Великі капітальні вкладення, як питомі, на 1 МВт встановленої потужності для блоків потужністю менше 700-800 МВт, і загальні, необхідні будівництва станції, її інфраструктури, і навіть у разі можливої ​​ліквідації.

Наукові розробки у сфері атомної енергетики

Звичайно, є недоліки і побоювання, але при цьому атомна енергія є найперспективнішою.

Альтернативні методи отримання енергії, рахунок енергії припливів, вітру, Сонця, геотермальних джерел та інших. нині мають високий рівень отримуваної енергії, та її низькою концентрацією.

Необхідні види отримання енергії мають індивідуальні ризики для екології та туризму, наприклад виробництво фотоелектричних елементів, яке забруднює навколишнє середовище, небезпека вітряних станцій для птахів, зміна динаміки хвиль.

Вчені розробляють міжнародні проекти ядерних реакторів нового покоління, наприклад, ГТ-МГР, які дозволять підвищити безпеку та збільшити ККД АЕС.

Росія розпочала будівництво першої у світі плаваючої АЕС, вона дозволяє вирішити проблему нестачі енергії у віддалених прибережних районах країни.

США та Японія ведуть розробки міні-АЕС, з потужністю близько 10-20 МВт для цілей тепло та електропостачання окремих виробництв, житлових комплексів, а в перспективі – і індивідуальних будинків.

Зменшення потужності установки передбачає зростання масштабів виробництва. Малогабаритні реактори створюються з використанням безпечних технологій, що багаторазово зменшують можливість витоку ядерної речовини.

Виробництво водню

Урядом США прийнято Атомну водневу ініціативу. Спільно з Південною Кореєю ведуться роботи зі створення атомних реакторів нового покоління, здатних виробляти у великій кількості водень.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) прогнозує, що один енергоблок атомної електростанції наступного покоління буде виробляти щодня водень, еквівалентний 750 000 літрів бензину.

Фінансуються дослідження можливостей виробництва водню на атомних електростанціях.

Термоядерна енергетика

Ще цікавішою, хоч і щодо віддаленої перспективою виглядає використання енергії ядерного синтезу.

Термоядерні реактори, за розрахунками, споживатимуть менше палива на одиницю енергії, і як саме це паливо (дейтерій, літій, гелій-3), так і продукти їхнього синтезу нерадіоактивні і, отже, екологічно безпечні.

В даний час за участю Росії на півдні Франції ведеться будівництво міжнародного експериментального термоядерного реактора ITER.

Що таке ККД

Коефіцієнт корисної дії (ККД) - характеристика ефективності системи чи пристрою щодо перетворення чи передачі енергії.

Визначається ставленням корисно використаної енергії до сумарної кількості енергії, отриманої системою. ККД є безрозмірною величиною і часто вимірюється у відсотках.

ККД атомної електростанції

Найбільш високий ККД (92-95%) – перевага гідроелектростанцій. Там генерується 14% світової електро потужності.

Однак, цей тип станцій найбільш вимогливий до місця зведення і, як показала практика, дуже чутливий до дотримання правил експлуатації.

Приклад подій на Саяно-Шушенской ГЕС показав, яких трагічних наслідків може призвести зневага правилами експлуатації у прагненні знизити експлуатаційні витрати.

Високим ККД (80%) мають АЕС. Їхня частка у світовому виробництві електроенергії становить 22%.

Але АЕС вимагають підвищеної уваги до проблеми безпеки як на стадії проектування, так і при будівництві, і під час експлуатації.

Найменші відступи від суворих регламентів забезпечення безпеки для АЕС, загрожують фатальними наслідками для всього людства.

Окрім безпосередньої небезпеки у разі аварії, використання АЕС супроводжується проблемами безпеки, пов'язаними з утилізацією чи похованням відпрацьованого ядерного палива.

ККД теплових електростанцій вбирається у 34%, ними виробляється до шістдесяти відсотків світової електроенергії.

Крім електроенергії на теплових електростанціях виробляється теплова енергія, яка у вигляді гарячої пари або гарячої води може передаватися споживачам на відстань 20-25 кілометрів. Такі станції називають ТЕЦ (тепло електроцентраль).

ТЕС і ТЕЦ не дорогі у будівництві, але якщо не буде вжито спеціальних заходів, вони несприятливо впливають на навколишнє середовище.

Несприятливий вплив на довкілля залежить від цього, яке паливо застосовується у теплових агрегатах.

Найбільш шкідливі продукти згоряння вугілля та важких нафтопродуктів, природний газ менш агресивний.

ТЕС є основними джерелами електроенергії біля Росії, навіть більшості країн Європи.

Однак є винятки, наприклад, у Норвегії електроенергія виробляється в основному на ГЕС, а у Франції 70% електроенергії генерується на атомних станціях.

Перша електростанція у світі

Найперша центральна електростанція, The Pearl Street, була здана в експлуатацію 4 вересня 1882 року в Нью-Йорку.

Станція була побудована за підтримки Edison Illuminating Company, яку очолював Томас Едісон.

На ній було встановлено кілька генераторів Едісона загальною потужністю понад 500 кВт.

Станція постачала електроенергією цілий район Нью-Йорка площею близько 2,5 квадратних кілометрів.

Станція згоріла вщент у 1890 році, збереглася лише одна динамо-машина, яка зараз знаходиться в музеї Greenfield Village, Мічиган.

30 вересня 1882 року запрацювала перша гідроелектростанція the Vulcan Street у штаті Вісконсін. Автором проекту був Г.Д. Роджерс, голова компанії Appleton Paper & Pulp.

На станції було встановлено генератор потужністю приблизно 12.5 кВт. Електрики вистачало на будинок Роджерса та на дві його паперові фабрики.

Електростанція Gloucester Road. Брайтон був одним з перших міст у Великій Британії з безперервним електропостачанням.

В 1882 Роберт Хаммонд заснував компанію Hammond Electric Light, а 27 лютого 1882 він відкрив електростанцію Gloucester Road.

Станція складалася з динамо щітки, яка використовувалася, щоб привести в дію шістнадцять дугових ламп.

В 1885 електростанція Gloucester була куплена компанією Brighton Electric Light. Пізніше на цій території була побудована нова станція, що складається з трьох динамо щіток з 40 лампами.

Електростанція Зимового палацу

У 1886 році в одному із внутрішніх дворів Нового Ермітажу було збудовано електростанцію.

Електростанція була найбільшою у всій Європі, не тільки на момент побудови, але й протягом наступних 15 років.


Раніше для освітлення Зимового палацу використовувалися свічки, з 1861 почали використовувати газові світильники. Оскільки електролампи мали більшу перевагу, було розпочато розробки з впровадження електроосвітлення.

Перш ніж будівля була повністю переведена на електрику, освітлення за допомогою ламп використовували для освітлення палацових зал під час різдвяних та новорічних свят 1885 року.

9 листопада 1885 року проект будівництва «фабрики електрики» був схвалений імператором Олександром III. Проект включав електрифікацію Зимового палацу, будівель Ермітажу, дворової та прилеглої території протягом трьох років до 1888 року.

Була потреба виключити можливість вібрації будівлі від роботи парових машин, розміщення електростанції передбачили в окремому павільйоні зі скла та металу. Його розмістили у другому дворі Ермітажу, відтоді званому «Електричним».

Як виглядала станція

Будівля станції займала площу 630 м², складалася з машинного відділення з 6 котлами, 4 паровими машинами та 2 локомобілями та приміщення з 36 електричними динамо-машинами. Загальна потужність досягала 445 л.

Першими висвітлили частину парадних приміщень:

  • Аванзал
  • Петрівська зала
  • Великий фельдмаршальський зал
  • Гербова зала
  • Георгіївський зал
Було запропоновано три режими освітлення:
  • повне (святкове) включати п'ять разів на рік (4888 ламп розжарювання та 10 свічок Яблочкова);
  • робоче – 230 ламп розжарювання;
  • чергове (нічне) – 304 лампи розжарювання.
    Станція споживала близько 30 тис. пудів (520 т) на рік.

Великі ТЕС, АЕС та ГЕС Росії

Найбільші електростанції Росії у федеральних округах:

Центральний:

  • Костромська ДРЕС, що працює на мазуті;
  • Рязанська станція, основним паливом для якої є вугілля;
  • Конаковська, яка може працювати на газі та мазуті;

Уральський:

  • Сургутська 1 і Сургутська 2. Станції, які є одними з найбільших електростанцій РФ. Обидві вони працюють на природному газі;
  • Рефтинська, що функціонує на вугіллі і є однією з найбільших електростанцій на Уралі;
  • Троїцька, яка також працює на вугіллі;
  • Іріклінська, головним джерелом палива для якої є мазут;

Приволзький:

  • Заїнська ДРЕС, що працює на мазуті;

Сибірський ФО:

  • Назаровська ДРЕС, що споживає як паливо мазут;

Південний:

  • Ставропольська, яка також може працювати на суміщеному паливі у вигляді газу та мазуту;

Північно-Західний:

  • Кірішська на мазуті.

Список електростанцій Росії, що виробляють енергію за допомогою води, розташовані на території Ангаро-Єнісейського каскаду:

Єнісей:

  • Саяно-Шушенська
  • Красноярська ГЕС;

Ангара:

  • Іркутська
  • Братська
  • Усть-Ілімська.

Атомні електростанції Росії

Балаківська АЕС

Розташована поруч із містом Балаково, Саратовської області, на лівому березі Саратовського водосховища. Складається з чотирьох блоків ВВЕР-1000, введених в експлуатацію у 1985, 1987, 1988 та 1993 роках.

Білоярська АЕС

Розташована у місті Зарічний, у Свердловській області, друга промислова атомна станція країни (після Сибірської).

На станції було споруджено чотири енергоблоки: два з реакторами на теплових нейтронах і два з реакторами на швидких нейтронах.

В даний час діючими енергоблоками є 3-й та 4-й енергоблоки з реакторами БН-600 та БН-800 електричною потужністю 600 МВт та 880 МВт відповідно.

БН-600 зданий в експлуатацію у квітні 1980 – перший у світі енергоблок промислового масштабу з реактором на швидких нейтронах.

БН-800 зданий у промислову експлуатацію у листопаді 2016 р. Він також є найбільшим у світі енергоблоком із реактором на швидких нейтронах.

Білібінська АЕС

Розташована поруч із містом Білібіно Чукотського автономного округу. Складається з чотирьох блоків ЕГП-6 потужністю по 12 МВт, введених в експлуатацію в 1974 (два блоки), 1975 та 1976 роках.

Виробляє електричну та теплову енергію.

Калінінська АЕС

Розташована на півночі Тверської області, на південному березі озера Удомля та біля однойменного міста.

Складається з чотирьох енергоблоків, з реакторами типу ВВЕР-1000, електричною потужністю 1000 МВт, які були введені в експлуатацію у 1984, 1986, 2004 та 2011 роках.

4 червня 2006 року було підписано угоду про будівництво четвертого енергоблоку, який ввели до ладу у 2011 році.

Кольська АЕС

Розташована поруч із містом Полярні Зорі Мурманської області, на березі озера Імандра.

Складається з чотирьох блоків ВВЕР-440, введених в експлуатацію у 1973, 1974, 1981 та 1984 роках.
Потужність станції – 1760 МВт.

Курська АЕС

Одна з чотирьох найбільших у Росії АЕС однаковою потужністю по 4000 МВт.

Розташована поряд з містом Курчат Курської області, на березі річки Сейм.

Складається з чотирьох блоків РБМК-1000, введених в експлуатацію у 1976, 1979, 1983 та 1985 роках.

Потужність станції – 4000 МВт.

Ленінградська АЕС

Одна з чотирьох найбільших у Росії АЕС однаковою потужністю по 4000 МВт.

Розташована поруч із містом Сосновий Бір Ленінградської області, на узбережжі Фінської затоки.

Складається з чотирьох блоків РБМК-1000, введених в експлуатацію у 1973, 1975, 1979 та 1981 роках.

Потужність станції – 4 ГВт. У 2007 році вироблення склало 24,635 млрд кВт год.

Нововоронезька АЕС

Розташована у Воронезькій області поряд із містом Вороніж, на лівому березі річки Дон. Складається із двох блоків ВВЕР.

На 85% забезпечує Воронезьку область електричною енергією, на 50% забезпечує місто Нововоронеж теплом.

Потужність станції (без урахування) - 1440 МВт.

Ростовська АЕС

Розташована у Ростовській області біля міста Волгодонськ. Електрична потужність першого енергоблока становить 1000 МВт, у 2010 році підключено до мережі другий енергоблок станції.

У 2001-2010 роках станція мала назву «Волгодонська АЕС», з пуском другого енергоблоку АЕС станція була офіційно перейменована на Ростовську АЕС.

У 2008 році АЕС виробила 8,12 млрд кВт-година електроенергії. Коефіцієнт використання встановленої потужності (КІУМ) становив 92,45%. З моменту пуску (2001) виробила понад 60 млрд кВт-годину електроенергії.

Смоленська АЕС

Розташована поруч із містом Десногорськ Смоленської області. Станція складається з трьох енергоблоків, з реакторами типу РБМК-1000, які введені в експлуатацію у 1982, 1985 та 1990 роках.

До складу кожного енергоблоку входять: один реактор тепловою потужністю 3200 МВт та два турбогенератори електричною потужністю по 500 МВт кожен.

Атомні електростанції США

АЕС Шиппінгпорт з номінальною потужністю 60 МВт відкрита в 1958 році в штаті Пенсільванія. Після 1965 року сталася інтенсивна споруда атомних електростанцій по всій території Штатів.

Основна частина атомних станцій Америки була споруджена надалі після 1965 року 15 років, до настання першої серйозної аварії на АЕС планети.

Якщо як перша аварія згадується аварія на Чорнобильській АЕС, то це не так.

Причиною аварії стали порушення в системі охолодження реактора та численні помилки обслуговуючого персоналу. Через війну розплавилося ядерне паливо. На усунення наслідків аварії пішло близько мільярда доларів, процес ліквідації зайняв 14 років.


Після аварії уряд Сполучених Штатів відкоригував умови безпеки функціонування всіх АЕС у державі.

Це, відповідно, призвело до продовження періоду будівництва та значного подорожчання об'єктів «мирного атома». Такі зміни загальмували розвиток загальної промисловості США.

Наприкінці двадцятого століття у Сполучених Штатах було104 працюючих реактори. На сьогоднішній день США займають перше місце на землі за кількістю ядерних реакторів.

З початку 21 століття в Америці було зупинено чотири реактори у 2013 році, і розпочато будівництво ще чотирьох.

Фактично на сьогоднішній момент у США функціонує 100 реакторів на 62 атомних електростанціях, якими виробляється 20% усієї енергії в державі.

Останній споруджений реактор у США було введено в експлуатацію у 1996 році на електростанції Уотс-Бар.

Влада США в 2001 році прийняла нове керівництво з енергетичної політики. До неї внесено вектор розвитку атомної енергетики, за допомогою розробки нових видів реакторів, з найбільш відповідним коефіцієнтом економності, нових варіантів переробки ядерного палива, що відслужило.

У планах до 2020 року було спорудження кількох десятків нових атомних реакторів, сукупною потужністю 50 000 МВт. Крім того, досягти підвищення потужності вже наявних АЕС приблизно на 10 000 МВт.

США - лідер за кількістю атомних станцій у світі

Завдяки впровадженню даної програми, в Америці у 2013 році було розпочато будівництво чотирьох нових реакторів – два з яких на АЕС Вогтль, а два інших – на Ві-Сі Саммер.

Ці чотири реактори новітнього зразка – АР-1000, виробництва Westinghouse.

Коли і де було збудовано першу у світі атомну електростанцію?
Перша у світі атомна електростанція (АЕС) була побудована в СРСР через десять років після бомбардування Хіросіми. У цій роботі брали участь практично ті ж фахівці, що у створенні радянської атомної бомби - І. Курчатов, Н. Доллежаль, А. Сахаров, Ю. Харитон та інші. Будувати першу АЕС було вирішено в Обнінську - тут вже був цілком працездатний турбогенератор потужністю 5000 кВт. Безпосередньо будівництвом АЕС керувала Обнінська фізико-енергетична лабораторія, заснована 1947 р. У 1950 р. технічна рада з кількох запропонованих варіантів вибрала реактор, розроблений НДІ Хіммаш, яким керував М. Доллежаль. 27 червня 1954 р. перша у світі АЕС дала промисловий струм. Нині вона не працює, служить своєрідним музеєм. Але досвід, отриманий при її спорудженні, був використаний при спорудженні інших, більш потужних і досконалих атомних енергоблоків. Атомні електростанції нині працюють у нашій країні, а й у США, Франції, Японії та багатьох інших країнах.

Що являв собою перший реактор мирного призначення?
Принцип дії та влаштування реактора розробникам реактора стали зрозумілі ще в середині 1940-х РР: У металевий корпус поміщалися графітові блоки з каналами для уранових блоків та регулюючих стрижнів - поглиначів нейтронів. Загальна маса урану мала досягати критичної, коли він починалася підтримувана ланцюгова реакція розподілу атомів урану. При цьому в середньому на кожну тисячу нейтронів, що виникли, кілька штук вилітали не миттєво, в момент розподілу, а трохи пізніше і вилітали вже з осколків. Існування цих про запізнюваних нейтронів виявилося вирішальним для можливості здійснення керованої ланцюгової реакції.
Хоча загальна кількість нейтронів, що запізнюються, становить всього 0,75%, саме вони суттєво (приблизно в 150 разів) уповільнюють швидкість наростання нейтронного потоку і тим самим полегшують завдання регулювання потужності реактора. За цей час, маніпулюючи стрижнями, що поглинають нейтрони, можна втрутитися в хід реакції, уповільнити її або прискорити. Крім того, як з'ясувалося, потік нейтронів значною мірою розігрівав усю масу реактора, так що його ще іноді називають «атомним котлом».
Ця схема послужила основою створення першого реактора для атомної електростанції. Під час будівництва за основу було взято конструкцію промислового реактора. Тільки замість уранових стрижнів передбачалися уранові тепловивідні елементи – твели. Різниця між ними полягала в тому, що вода обтікала стрижень зовні, твел же був двостінною трубкою. Між стінами розташовувався збагачений уран, а внутрішнім каналом протікала вода. Щоб вона не скипіла і не перетворилася на пару одразу в твелах - а це могло викликати ненормальну роботу реактора - вода повинна була перебувати під тиском у 100 атм. З колектора гаряча радіоактивна вода текла трубами в теплообмінник-парогенератор, після чого, пройшовши через циркулярний насос, поверталася в колектор холодної води. Цей струм називався першим контуром. Вода (теплоносій) циркулювала у ньому по замкнутому колу, не виходячи назовні. У другому контурі вода виступала у ролі робочого тіла. Тут вона була нерадіоактивна та безпечна для оточуючих. Нагрівшись у теплообміннику до 190°С і перетворившись на пару з тиском 12 атм., вона підводилася до турбіни, де й робила свою корисну роботу.
На АЕС також була ретельно продумана система управління процесами, що протікають в реакторі, створені пристрої для автоматичного та ручного дистанційного управління регулюючими стрижнями, для аварійної зупинки реактора, пристосування для заміни твелів.



Особливість атомної електростанції у тому, що у ній джерелом електричної енергії є ядро ​​атома (урану і плутонію).

Перша атомна електростанція у світі була побудована у Радянському Союзі.

Нині біля Росії діють такі АЭС:

  • Балаківська
  • Білоярська
  • Білібінська
  • Калінінська
  • Кольська
  • Курська
  • Ленінградська
  • Нововоронезька
  • Ростовська
  • Смоленська

Найбільша кількість атомних електростанцій знаходиться на території США