Atomelektrostacijas. Ukrainas atomelektrostacijas. Atomelektrostacijas Krievijā

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Cilvēces mūsdienu enerģijas vajadzības pieaug milzīgā tempā. Pieaug tā patēriņš pilsētu apgaismošanai, rūpnieciskām un citām tautsaimniecības vajadzībām. Attiecīgi arvien vairāk ogļu un mazuta degšanas rezultātā atmosfērā izplūst sodrēji, un pastiprinās siltumnīcas efekts. Turklāt pēdējos gados arvien vairāk tiek runāts par elektrisko transportlīdzekļu ieviešanu, kas arī veicinās elektroenerģijas patēriņa pieaugumu.

Diemžēl videi draudzīgas HES nespēj nosegt tik gigantiskas vajadzības, un tālāka termoelektrostaciju un termoelektrostaciju skaita palielināšana vienkārši nav ieteicama. Ko darīt šajā gadījumā? Un nav daudz, no kā izvēlēties: atomelektrostacijas, ja tās pareizi ekspluatē, ir lieliska izeja no enerģijas strupceļa.

Neskatoties uz to, kas notika Černobiļā, patApzinoties nesenās japāņu neveiksmes, zinātnieki visā pasaulē atzīst, ka miermīlīgais atoms ir vienīgais risinājums tuvojošajai enerģētikas krīzei mūsdienās. Plaši reklamētie alternatīvie enerģijas avoti nenodrošina pat simto daļu no pasaulei ik dienas nepieciešamā elektroenerģijas daudzuma.

Turklāt pat Černobiļas atomelektrostacijas sprādziens nenodarīja pat simto daļu no kaitējuma videi, kas tiek atzīmēts pat ar vienu katastrofu naftas platformā. BP incidents ir skaidrs apstiprinājums tam.

Kodolreaktora darbības princips

Siltuma avots ir degvielas elementi - TVEL. Faktiski tās ir caurules, kas izgatavotas no cirkonija sakausējuma, kas ir nedaudz pakļauts deģenerācijai pat atomu aktīvās dalīšanās zonā. Iekšpusē ir ievietotas urāna dioksīda tabletes vai urāna un molibdēna sakausējuma graudi. Reaktora iekšpusē šīs caurules ir saliktas mezglos, no kuriem katrā ir 18 degvielas elementi.

Kopā var būt gandrīz divi tūkstoši mezglu, un tie tiek ievietoti kanālos grafīta mūra iekšpusē. Izdalītais siltums tiek savākts ar dzesēšanas šķidruma palīdzību, un mūsdienu atomelektrostacijās ir divas cirkulācijas ķēdes. Otrajā no tiem ūdens nekādā veidā nesadarbojas ar reaktora serdi, kas būtiski palielina konstrukcijas drošību kopumā. Pats reaktors atrodas šahtā, un no tā paša cirkonija sakausējuma (30 mm bieza) grafīta mūrēšanai ir izveidota īpaša kapsula.

Visa konstrukcija balstās uz ārkārtīgi masīvas augstas stiprības betona pamatnes, zem kuras atrodas baseins. Tas kalpo kodola dzesēšanaidegviela avārijas gadījumā.

Darbības princips ir vienkāršs: kurināmā elementi tiek uzkarsēti, siltums no tiem tiek pārnests uz primāro dzesēšanas šķidrumu (šķidrais nātrijs, deitērijs), pēc tam enerģija tiek pārnesta uz sekundāro ķēdi, kuras iekšpusē cirkulē ūdens. milzīgs spiediens. Tas uzreiz uzvārās, un tvaiks griež ģeneratoru turbīnas. Pēc tam tvaiks nonāk kondensācijas ierīcēs, atkal pārvēršas šķidrā stāvoklī, pēc tam atkal tiek nosūtīts uz sekundāro ķēdi.

Radīšanas vēsture

40. gadu otrajā pusē PSRS tika pieliktas visas pūles, lai radītu projektus, kas saistīti ar atomenerģijas izmantošanu miermīlīgiem nolūkiem. Slavenais akadēmiķis Kurčatovs, uzstājoties kārtējā PSKP Centrālās komitejas sēdē, izvirzīja priekšlikumu izmantot atomenerģiju elektroenerģijas ražošanai, kas valstij, atgūstoties no briesmīgā kara, bija ļoti nepieciešama.

1950. gadā tika sākta atomelektrostacijas celtniecība (starp citu, pirmā pasaulē), kas tika uzcelta Obninskoje ciematā Kalugas apgabalā. Pēc četriem gadiem šī stacija, kuras jauda bija 5 MW, tika veiksmīgi iedarbināta. Pasākuma unikalitāte slēpjas arī tajā, ka mūsu valsts kļuva par pirmo valsti pasaulē, kurai izdevās efektīvi izmantot atomu tikai miermīlīgiem mērķiem.

Turpināt darbu

Jau 1958. gadā tika uzsākts darbs pie Sibīrijas AES projektēšanas. Projektētā jauda uzreiz palielinājās 20 reizes, sasniedzot 100 MW. Bet situācijas unikalitāte nav pat tajā. Kad stacija tika nodota, tās atdeve bija 600 MW. Zinātnieki tikai pārīgados ir izdevies projektu tik ļoti uzlabot, un pavisam nesen šāds sniegums šķita pilnīgi neiespējams.

Tomēr atomelektrostacijas Savienības plašumos toreiz auga ne sliktāk par sēnēm. Tātad pāris gadus pēc Sibīrijas atomelektrostacijas tika iedarbināta Belojarskas atomelektrostacija. Drīz Voroņežā tika uzcelta stacija. 1976. gadā ekspluatācijā tika nodota Kurskas atomelektrostacija, kuras reaktori tika nopietni modernizēti 2004. gadā.

Kopumā visā pēckara periodā atomelektrostacijas tika būvētas plānveidīgi. Tikai Černobiļas katastrofa varētu palēnināt šo procesu.

Kā gāja ārzemēs

Nevajadzētu pieņemt, ka šādas izstrādes tika veiktas tikai mūsu valstī. Briti labi apzinājās, cik svarīgas varētu būt atomelektrostacijas, un tāpēc aktīvi strādāja šajā virzienā. Tātad jau 1952. gadā viņi uzsāka savu projektu, lai attīstītu un būvētu atomelektrostacijas. Četrus gadus vēlāk Kalderholas pilsēta kļuva par pirmo Anglijas kodolpilsētu ar savu 46 MW spēkstaciju. 1955. gadā Amerikas pilsētā Shipingportā svinīgi tika nodota ekspluatācijā atomelektrostacija. Tā jauda bija 60 MW. Kopš tā laika atomelektrostacijas ir sākušas savu uzvaras gājienu visā pasaulē.

Draudi mierīgajam atomam

Pirmo eiforiju no atoma pieradināšanas drīz nomainīja nemiers un bailes. Protams, Černobiļas atomelektrostacija bija visnopietnākā katastrofa, taču bija Mayak spēkstacija, avārijas ar kodolreaktoriem kodolzemūdenēs, kā arī citi incidenti, par kuriem daudzus mēs, visticamāk, nekad neuzzināsim. Šo negadījumu sekaslika domāt par kultūras līmeņa celšanu atomenerģijas izmantošanā. Turklāt cilvēce atkal saprata, ka nespēj pretoties dabas elementārajiem spēkiem.

Daudzi pasaules zinātnes spīdekļi jau ilgu laiku ir apsprieduši, kā padarīt atomelektrostacijas drošākas. 1989. gadā Maskavā tika sasaukta pasaules asambleja, kurā, pamatojoties uz sanāksmes rezultātiem, tika izdarīti secinājumi par nepieciešamību radikāli pastiprināt kontroli pār kodolenerģiju.

Šodien globālās kopienas cieši uzrauga, kā tiek ievērotas visas šīs vienošanās. Tomēr nekāda novērošana un kontrole nevar glābt no dabas katastrofām vai banāla stulbuma. To kārtējo reizi apliecināja Fukušima-1 avārija, kuras rezultātā Klusajā okeānā ir izlijuši simtiem miljonu tonnu radioaktīvā ūdens. Kopumā Japāna, kurā atomelektrostacija ir vienīgais līdzeklis, lai nodrošinātu gigantiskās rūpniecības un iedzīvotāju vajadzības ar elektrību, nav atteikusies no atomelektrostacijas būvniecības programmas.

Klasifikācija

Visas atomelektrostacijas var klasificēt pēc saražotās enerģijas veida, kā arī pēc to reaktora modeļa. Tiek ņemta vērā arī drošības pakāpe, konstrukcijas veids, kā arī citi svarīgi parametri.

Tas tiek klasificētas pēc saražotās enerģijas veida:

• Atomelektrostacijas. Vienīgā enerģija, ko tie ražo, ir elektrība.
• Atomelektrostacijas. Papildus elektrībai šīs iekārtas rada arī siltumu, kas padara tās īpaši vērtīgas izvietošanai ziemeļu pilsētās. Tur atomelektrostacijas darbībaļauj krasi samazināt reģiona atkarību no degvielas piegādēm no citiem reģioniem.

Izmantotā degviela un citi raksturlielumi

Visizplatītākie ir kodolreaktori, kuros kā degvielu izmanto bagātinātu urānu. Dzesēšanas šķidrums ir viegls ūdens. Šādus reaktorus sauc par vieglā ūdens reaktoriem, un tie ir divu veidu. Pirmajā gadījumā tvaiks, ko izmanto turbīnu rotēšanai, veidojas reaktora aktīvajā zonā.

Tvaika veidošanai otrajā gadījumā tiek izmantota siltuma izlietnes sistēma, kuras dēļ ūdens nenokļūst serdē. Starp citu, šīs sistēmas attīstība sākās jau pagājušā gadsimta 50. gados, un par pamatu tam kalpoja amerikāņu militārie notikumi. Aptuveni tajā pašā laikā PSRS izstrādāja pirmā tipa reaktoru, bet ar moderēšanas sistēmu, kura lomā tika izmantoti grafīta stieņi.

Tā parādījās ar gāzi dzesējamais reaktors, ko izmanto daudzas Krievijas atomelektrostacijas. Šī konkrētā modeļa staciju būvniecības straujais paātrinājums bija saistīts ar faktu, ka reaktoros kā blakusprodukts tika ražots ieroču kvalitātes plutonijs. Turklāt par degvielu šai šķirnei ir piemērots pat parasts dabiskais urāns, kura atradnes mūsu valstī ir ļoti lielas.

Cits reaktoru veids, kas ir diezgan plaši izplatīts visā pasaulē, ir smagā ūdens modelis, ko darbina dabīgais urāns. Sākumā šādus modeļus radīja gandrīz visas valstis, kurām bija pieejami kodolreaktori, betmūsdienās viņu izmantotāju vidū ir tikai Kanāda, kuras zarnās ir bagātākās dabiskā urāna atradnes.

Kā ir uzlaboti reaktori?

Pirmkārt, parasto tēraudu izmantoja degvielas stieņu apšuvuma un cirkulācijas kanālu ražošanai. Tolaik vēl nebija zināms par cirkonija sakausējumiem, kas šādiem nolūkiem ir daudz piemērotāki. Reaktors tika atdzesēts ar ūdeni, kas piegādāts zem 10 atmosfēru spiediena.

Tvaika, kas izdalījās tajā pašā laikā, temperatūra bija 280 grādi. Visi kanāli, kuros atradās degvielas stieņi, bija noņemami, jo tie bija samērā bieži jāmaina. Fakts ir tāds, ka kodoldegvielas darbības zonā materiāli diezgan ātri tiek deformēti un iznīcināti. Faktiski strukturālie elementi kodolā ir paredzēti 30 gadiem, taču šādos gadījumos optimisms nav pieļaujams.

Degvielas stieņi

Šajā gadījumā zinātnieki nolēma izmantot variantu ar vienpusēju cauruļveida dzesēšanu. Šis dizains ievērojami samazina iespēju, ka sadalīšanās produkti nonāks siltuma apmaiņas ķēdē pat degvielas elementa bojājuma gadījumā. Tā pati kodoldegviela ir urāna un molibdēna sakausējums. Šis risinājums ļāva izveidot salīdzinoši lētu un uzticamu aprīkojumu, kas var stabili darboties pat ievērojami paaugstinātā temperatūrā.

Černobiļa

Lai cik dīvaini tas liktos, bet bēdīgi slavenā Černobiļa, kuras atomelektrostacija kļuva par pagājušā gadsimta cilvēka izraisīto katastrofu simbolu, bija īsts zinātnes triumfs. Tajā laikā tā būvniecībā un projektēšanā tika izmantotas vismodernākās tehnoloģijas. Reaktora jauda vien sasniedza 3200 MW. Arī degviela bija jauna: pirmo reizi Černobiļas atomelektrostacijā tika izmantots bagātināts dabīgais urāna dioksīds. Viena tonna šādas degvielas satur tikai 20 kilogramus urāna-235. Kopumā reaktorā tika iekrautas 180 tonnas urāna dioksīda. Joprojām nav precīzi zināms, kurš un ar kādu mērķi stacijā nolēma veikt eksperimentu, kas bija pretrunā ar visiem iespējamiem drošības noteikumiem.

Atomelektrostacijas Krievijā

Ja nebūtu Černobiļas katastrofas, mūsu valstī (visticamāk) joprojām turpinātos programma par visplašāko un izplatītāko atomelektrostaciju būvniecību. Katrā ziņā tāda bija PSRS plānotā pieeja.

Kopumā uzreiz pēc Černobiļas daudzas programmas sāka masveidā ierobežot, kas nekavējoties izraisīja cenu pieaugumu daudzām "videi draudzīgām" siltumnesēju kategorijām. Daudzās jomās viņi bija spiesti atgriezties pie termoelektrostaciju būvniecības, kas (tostarp) strādā pat ar oglēm, turpinot milzīgi piesārņot lielo pilsētu atmosfēru.

2000. gadu vidū valdība tomēr saprata nepieciešamību attīstīt kodolprogrammu, jo bez tās būtu vienkārši neiespējami nodrošināt daudzus mūsu valsts reģionus ar nepieciešamo enerģijas daudzumu.

Cik atomelektrostaciju mums šodien ir mūsu valstī? Tikai desmit. Jā, tās visas ir Krievijas atomelektrostacijas. Bet pat šis skaitlis rada vairāk nekā 16% no patērētās enerģijasmūsu pilsoņi. Visu 33 spēkstaciju, kas darbojas kā daļa no šīm atomelektrostacijām, jauda ir 25,2 GW. Gandrīz 37% no mūsu ziemeļu reģionu elektroenerģijas vajadzībām sedz atomelektrostacijas.

Viena no slavenākajām ir Ļeņingradas atomelektrostacija, kas celta tālajā 1973. gadā. Šobrīd notiek intensīva otrās kārtas būvniecība, kas ļaus palielināt izejas jaudu (4 tūkst. MW) vismaz divas reizes.

Ukrainas AES

Padomju Savienība izdarīja daudz, tostarp enerģētikas attīstībā savienības republikās. Tādējādi Lietuva savulaik saņēma ne tikai izcilu infrastruktūru un daudz rūpniecības uzņēmumu, bet arī Ignalinas AES, kas līdz 2005. gadam bija īsts “Pockmarked Chicken”, nodrošinot gandrīz visu B altijas reģionu ar lētu (un savu!) Enerģija.

Bet galvenā dāvana tika uzdāvināta Ukrainai, kura saņēma uzreiz četras elektrostacijas. Zaporožjes AES kopumā ir jaudīgākā Eiropā, un tā vienlaikus nodrošina 6 GW enerģijas. Kopumā Ukrainas atomelektrostacijas dod iespēju patstāvīgi nodrošināties ar elektrību, ar ko Lietuva vairs nevar lepoties.

Tagad darbojas visas tās pašas četras stacijas: Zaporožje, Rivne, Dienvidukrainas un Hmeļņickas stacijas. Pretēji izplatītajam uzskatam, Černobiļas atomelektrostacijas trešais bloks turpināja darboties līdz 2000. gadam, regulāri apgādājot reģionu ar elektrību. Šobrīd 46% no visas Ukrainas elektroenerģijas saražo Ukrainas atomelektrostacijas.

Valsts varas iestāžu dīvainās politiskās ambīcijas noveda pie tā, ka 2011.tika pieņemts lēmums aizstāt krievu degvielas elementus ar amerikāņu. Eksperiments pilnībā neizdevās, un Ukrainas rūpniecībai tika nodarīti gandrīz 200 miljonu dolāru zaudējumi.

Izredzes

Šodien visā pasaulē atkal atceras mierīgā atoma priekšrocības. Veselu pilsētu var apgādāt ar enerģiju no nelielas un primitīvas atomelektrostacijas, kas gadā patērē aptuveni 2 tonnas degvielas. Cik daudz gāzes vai ogļu būs jāsadedzina tajā pašā laika posmā? Tāpēc tehnoloģiju perspektīvas ir milzīgas: tradicionālo enerģijas veidu cenas pastāvīgi pieaug, un to skaits samazinās.