NPP: načelo rada, značajke, povijest i zanimljivosti

Jedan od globalnih problema čovječanstva je energija. Civilna infrastruktura, industrija, oružane snage - sve to zahtijeva veliku količinu električne energije, a za njegovu proizvodnju se godišnje izdvaja masa mineralnih sirovina. Problem je u tome što ti resursi nisu beskonačni, a sada, dok je situacija više ili manje stabilna, morate razmišljati o budućnosti. Velike nade bile su vezane za alternativnu, čistu električnu energiju, ali, kako praksa pokazuje, krajnji rezultat je daleko od željenog. Troškovi energije sunca ili vjetra su ogromni, a količina energije minimalna. I zato sada nuklearne elektrane smatra najperspektivnijom opcijom daljnjeg razvoja.

Povijest NEK-a

Prve ideje o uporabi atoma za proizvodnju električne energije pojavile su se u SSSR-u oko 40-ih godina 20. stoljeća, gotovo 10 godina prije stvaranja vlastitog atoma. oružje za masovno uništenje na toj osnovi. Godine 1948. razvijen je princip rada nuklearnih elektrana i istodobno se prvi put u svijetu pokazalo da se napajaju uređaji iz atomske energije. Godine 1950. Sjedinjene Države dovršile su izgradnju malog nuklearnog reaktora, koji se u to vrijeme mogao smatrati jedinom elektranom na ovom tipu planeta. Istina, on je bio eksperimentalan i dao je samo 800 W snage. Istodobno, SSSR je postavio temelje za prvu potpuno razvijenu nuklearnu elektranu na svijetu, iako nakon puštanja u rad još uvijek nije proizvodio električnu energiju u industrijskim razmjerima. Ovaj reaktor se više koristio za poboljšanje tehnologije.

Od tog trenutka započela je masovna izgradnja nuklearnih elektrana širom svijeta. Osim tradicionalnih vođa u ovoj „rasi“, SAD-u i SSSR-u, prvi reaktori pojavili su se u:

• 1956 - Velika Britanija.
• 1959 - Francuska.
• 1961 - Njemačka.
• 1962. - Kanada.
• 1964 - Švedska.
• 1966 - Japan.

Broj izgrađenih elektrana stalno se povećavao sve do katastrofe u Černobilu, nakon čega se počela zamrzavati gradnja i postupno su mnoge zemlje počele napuštati nuklearnu energiju. Trenutno se takve nove elektrane pojavljuju uglavnom u Rusiji i Kini. Neke zemlje koje su ranije planirale prijeći na drugu vrstu energije postupno se vraćaju u program, au skoroj budućnosti moguće je još jedan skok u izgradnji nuklearnih elektrana. To je obvezni stupanj ljudskog razvoja, barem dok se ne pronađu druge učinkovite mogućnosti proizvodnje energije.

Značajke nuklearne energije

Glavna prednost je razvoj velike količine energije uz minimalnu potrošnju goriva bez gotovo nikakvog zagađenja. Načelo rada nuklearne elektrane u nuklearnoj elektrani temelji se na jednostavnom parnom stroju i koristi vodu kao glavni element (ne računajući sam gorivo), stoga je štetnost s ekološkog stajališta minimalna. Potencijalna opasnost elektrana ovog tipa je uvelike pretjerana. Uzroci katastrofe u Černobilu još nisu pouzdano utvrđeni (više o ovome u nastavku), a osim toga, sve informacije prikupljene tijekom istrage omogućile su modernizaciju postojećih stanica, isključujući čak i nevjerojatne opcije zračenja. Ekolozi ponekad kažu da su takve stanice snažan izvor toplinskog zagađenja, ali to također nije posve točno. Doista, topla voda iz drugog kruga ulazi u rezervoare, ali se najčešće koriste njihove umjetne varijante stvorene posebno za to, dok se u drugim slučajevima udio tog povećanja temperature ne može usporediti s onečišćenjem iz drugih izvora energije.

Problem s gorivom

Ne posljednju ulogu u popularnosti nuklearnih elektrana igra goriva - uran-235. Zahtijeva mnogo manje od bilo koje druge vrste uz istodobno veliko oslobađanje energije. Princip rada reaktora nuklearne elektrane uključuje korištenje ovog goriva u obliku posebnih "tableta" položenih u šipke. Zapravo, jedina poteškoća u ovom slučaju je stvoriti upravo takav oblik. Ipak, u zadnje se vrijeme počele pojavljivati ​​informacije da ni trenutne svjetske rezerve neće dugo trajati. Ali to je već osigurano. Najnoviji reaktori s tri petlje rade na uranu-238, od kojih ih je mnogo, a problem nestašice goriva će dugo nestati.

Princip rada dvodijelnog NPP-a

Kao što je gore spomenuto, ono se temelji na uobičajenom parni stroj. Ukratko, princip rada nuklearnih elektrana je zagrijavanje vode iz primarnog kruga, što zauzvrat zagrijava vodu sekundarnog kruga u stanje pare. Čini se da turbina okreće lopatice, zbog čega generator proizvodi struju. "Otpadna" para ulazi u kondenzator i vraća se u vodu. Tako ispada gotovo zatvorena petlja. Teoretski, sve to bi moglo biti još lakše, koristeći samo jedan krug, ali je već stvarno nesigurno, jer voda u njoj teoretski može biti izložena kontaminaciji, koja je isključena kada se za većinu NE koristi sustav koji je izoliran s dva izolirana vodena ciklusa.

Princip rada trostrukog NPP-a

To su već moderne elektrane koje rade na uranu-238. Njegove rezerve čine više od 99% svih radioaktivni elementi u svijetu (otuda velike mogućnosti korištenja). Princip rada i projektiranje nuklearnih elektrana ovog tipa već je u prisutnosti čak tri kruga i aktivne uporabe tekućeg natrija. Općenito, sve ostaje isto, ali s malim dodacima. U primarnom krugu, grijanjem izravno iz reaktora, ovaj tekući natrij cirkulira na visokoj temperaturi. Drugi krug se zagrijava od prvog i također koristi istu tekućinu, ali ne toliko vruću. I tek tada, u trećem krugu, koristi se voda koja zagrijava od drugog do stanja pare i rotira turbinu. Ispostavlja se da je sustav tehnološki sofisticiraniji, ali morate izgraditi takvu NE samo jednom, a onda ćete samo uživati ​​u plodovima rada.

Černobil

Smatra se da je načelo nuklearne elektrane Černobil postalo glavni uzrok katastrofe. Službeno, postoje dvije verzije onoga što se dogodilo. Jedan problem je nastao zbog pogrešnog djelovanja operatora reaktora. Drugi je zbog neuspješnog projektiranja elektrane. Međutim, načelo djelovanja černobilske NE koristi se iu drugim postajama ovog tipa, koje dobro funkcioniraju i danas. Postoji mišljenje da se dogodio lanac nesreća, što je gotovo nemoguće ponoviti. Ovaj i mali potres u tom području, provodeći eksperiment s reaktorom, manje probleme samog dizajna i tako dalje. Zajedno, to je bio uzrok eksplozije. Ipak, razlog koji je uzrokovao naglo povećanje snage reaktora kada to nije trebalo učiniti, još uvijek nije poznat. Postojalo je čak i mišljenje o mogućoj sabotaži, ali do danas nije bilo moguće dokazati ništa.

Fukushima

Ovo je još jedan primjer globalne katastrofe koja uključuje nuklearnu elektranu. I u ovom slučaju, razlog je bio lanac nesreća. Stanica je pouzdano zaštićena od potresa i tsunamija, koji nisu neuobičajeni na japanskoj obali. Rijetki su mogli zamisliti da će se oba ova događaja dogoditi istovremeno. Princip rada generatora Nuklearna elektrana Fukushima preuzela je korištenje vanjskih izvora energije kako bi održala sigurnost cijelog kompleksa. To je razumna mjera, budući da bi tijekom nesreće bilo teško primiti energiju od same stanice. Zbog potresa i tsunamija, svi ti izvori nisu uspjeli, što je dovelo do topljenja reaktora i do katastrofe. Sada se poduzimaju mjere za uklanjanje štete. Prema riječima stručnjaka, bit će potrebno oko 40 godina.

Zanimljivosti

Unatoč svojoj djelotvornosti, atomska energija je još uvijek prilično skupa, jer principi rada nuklearnog generatora i ostalih njegovih komponenti podrazumijevaju ogromne troškove izgradnje koje je potrebno nadoknaditi. Sada je električna energija iz ugljena i nafte još uvijek jeftinija, ali ti će se resursi iscrpiti u narednim desetljećima, a tijekom sljedećih nekoliko godina atomska energija bit će jeftinija od bilo čega. U ovom trenutku čista električna energija iz alternativnih izvora energije (vjetroelektrana i solarna energija) košta oko 20 puta skuplje.

Smatra se da načelo rada nuklearnih elektrana ne dopušta brzo izgradnju takvih stanica. To nije istina. Izgradnja prosječnog objekta ove vrste traje oko 5 godina.

Postaje dobro zaštićene ne samo od potencijalnih emisija zračenja, već i od većine vanjskih čimbenika. Na primjer, ako su teroristi izabrali bilo koju nuklearnu elektranu umjesto tornjeva blizanaca, mogli su učiniti samo minimalnu štetu okolnoj infrastrukturi, što ne bi utjecalo na rad reaktora.

rezultati

Princip rada nuklearnih elektrana praktički se ne razlikuje od načela rada većine drugih tradicionalnih elektrana. Svugdje se koristi energija pare. Hidroelektrane koriste pritisak tekuće vode, pa čak i oni modeli koji rade na solarnu energiju također koriste tekućinu zagrijanu do kipućih i rotirajućih turbina. Jedina iznimka od ovog pravila su vjetroelektrane, u kojima se lopatice rotiraju zbog kretanja zračnih masa.