Prva nuklearna elektrana u SSSR-u. Povijest stvaranja nuklearnih elektrana. Utjecaj nuklearnih elektrana na okoliš

Nuklearna elektrana (NUKLEARNA ELEKTRANA)

elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu energiju. Generator električne energije u nuklearnoj elektrani je atomski reaktor(vidi Nuklearni reaktor). Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao posljedica lančane reakcije fisije jezgri nekih teških elemenata tada se pretvara u električnu energiju, baš kao u klasičnim termoelektranama. Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearno gorivo (vidi nuklearno gorivo) (uglavnom 233 U, 235 U. 239 Pu). Prilikom dijeljenja 1 G izotopi urana ili plutonija oslobođeni 22.500 kW h,što je ekvivalentno energiji sadržanoj u 2800 kg uvjetno gorivo. Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodnih rezervi fosilnih goriva (nafta, ugljen, prirodni plin i dr.). To otvara široke mogućnosti za zadovoljenje brzo rastuće potražnje za gorivom. Uz to, potrebno je uzeti u obzir sve veći obujam potrošnje ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetskog gospodarstva. kemijska industrija, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Unatoč otkriću novih nalazišta organskog goriva i poboljšanju metoda njegove proizvodnje, u svijetu postoji tendencija pripisivanja povećanja njegove cijene. To stvara najteže uvjete za zemlje s ograničenim rezervama fosilnih goriva. Jasna potreba brz razvoj nuklearna energija, koji već zauzima istaknuto mjesto u energetskoj bilanci niza industrijskih zemalja svijeta.

Prva nuklearna elektrana u svijetu za pilotske svrhe ( riža. jedan ) s potencijom 5 MW porinut je u SSSR-u 27. lipnja 1954. godine u gradu Obninsku. Prije toga se energija atomske jezgre koristila uglavnom u vojne svrhe. Puštanje u rad prve nuklearne elektrane označilo je otvaranje novog smjera u energetici, što je prepoznato na 1. međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji o uporabi atomske energije u miroljubive svrhe (kolovoz 1955., Ženeva).

Godine 1958. pušten je u pogon prvi stupanj sibirske nuklearne elektrane kapaciteta 100 MW(puni projektirani kapacitet 600 MW). Iste godine započela je izgradnja industrijske nuklearne elektrane Beloyarsk, a 26. travnja 1964. generatora 1. stupnja (agregat kapaciteta 100 MW) davao je struju Sverdlovskom elektroenergetskom sustavu, 2. jedinici kapaciteta 200 MW pušten u rad u listopadu 1967. Posebnost Beloyarsk NPP - pregrijavanje pare (dok se ne dobiju potrebni parametri) izravno u nuklearnom reaktoru, što je omogućilo korištenje običnih modernih turbina na njemu gotovo bez ikakvih izmjena.

U rujnu 1964. puštena je u rad jedinica 1 NE Novovoronež s kapacitetom od 210 MW Cijena koštanja 1 kWh električna energija (najvažnija ekonomski pokazatelj rad bilo koje elektrane) u ovoj nuklearnoj elektrani sustavno se smanjivao: iznosio je 1,24 kopejke. 1965. godine 1,22 kopejke. 1966. godine, 1,18 kop. 1967. godine, 0,94 kop. 1968. godine. Prva jedinica NE Novovoronež izgrađena je ne samo za industrijsku upotrebu, već i kao demonstracijski objekt za prikaz mogućnosti i prednosti nuklearne energije, pouzdanosti i sigurnosti rada NEK. U studenom 1965. nuklearna elektrana s tlačnovodnim reaktorom počela je s radom u Melekessu, Uljanovska oblast. tipa "kipuće" kapaciteta 50 MW, reaktor je sastavljen prema shemi s jednim krugom, što olakšava raspored stanice. U prosincu 1969. puštena je u rad druga jedinica NE Novovoronež (350 MW).

U inozemstvu prva nuklearna elektrana za industrijsku uporabu kapaciteta 46 MW puštena je u rad 1956. u Calder Hallu (Engleska), a godinu dana kasnije izgrađena je nuklearna elektrana kapaciteta 60 MW u Shippingportu (SAD).

Shematski dijagram nuklearne elektrane s vodom hlađenim nuklearnim reaktorom prikazan je na riža. 2 . Toplinu koja se oslobađa u jezgri (vidi jezgru) reaktora 1 oduzima voda (rashladna tekućina (vidi rashladna tekućina)) 1. kruga, koja se pumpa kroz reaktor pomoću cirkulacijske pumpe 2. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje toplinu primljenu u reaktoru predaje vodi 2. kruga. Voda iz 2. kruga isparava u generatoru pare, a nastala para ulazi u turbinu 4.

U nuklearnim elektranama najčešće se koriste 4 vrste reaktora s toplinskim neutronima: 1) reaktori hlađeni vodom s običnom vodom kao moderatorom i rashladnim sredstvom; 2) grafit-voda s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom; 3) teška voda s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator; 4) grafit-plin s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom.

Odabir pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom nagomilanim iskustvom u izgradnji reaktora, kao i dostupnošću potrebne industrijske opreme, rezervama sirovina itd. U SSSR-u su uglavnom grafit-voda i voda-voda reaktori izgrađeni su. U američkim nuklearnim elektranama najviše se koriste tlačnovodni reaktori. U Engleskoj se koriste grafitno-plinski reaktori. U nuklearnim elektranama u Kanadi dominiraju nuklearne elektrane s teškovodnim reaktorima.

Ovisno o vrsti i agregatnom stanju rashladnog sredstva, stvara se jedan ili drugi termodinamički ciklus nuklearnih elektrana. Odabir gornje temperaturne granice termodinamičkog ciklusa određen je maksimalnom dopuštenom temperaturom omotača gorivih elemenata koji sadrže nuklearno gorivo, dopuštenom temperaturom samog nuklearnog goriva, kao i svojstvima medija za prijenos topline usvojenog za dati tip reaktora. U nuklearnim elektranama, čiji se toplinski reaktor hladi vodom, obično se koriste niskotemperaturni parni ciklusi. Plinom hlađeni reaktori omogućuju korištenje relativno ekonomičnijih parnih ciklusa s povećanim početnim tlakom i temperaturom. Toplinska shema NEK u ova dva slučaja izvedena je kao dvokružna: rashladno sredstvo cirkulira u 1. krugu, 2. krug je para-voda. U reaktorima s kipućom vodom ili visokotemperaturnim plinskim rashladnim sredstvom moguća je termoelektrana s jednom petljom. U reaktorima s kipućom vodom, voda ključa u jezgri, nastala mješavina pare i vode se odvaja, a zasićena para se šalje izravno u turbinu ili se prethodno vraća u jezgru radi pregrijavanja ( riža. 3 ). U visokotemperaturnim grafitno-plinskim reaktorima moguće je koristiti konvencionalni ciklus plinske turbine. Reaktor u ovom slučaju djeluje kao komora za izgaranje.

Tijekom rada reaktora koncentracija fisijskih izotopa u nuklearnom gorivu postupno se smanjuje, tj. gorivi elementi izgaraju. Stoga se s vremenom zamjenjuju svježima. Nuklearno gorivo se puni pomoću daljinski upravljanih mehanizama i uređaja. Istrošene gorivne šipke se prenose u bazen za istrošeno gorivo i zatim šalju na obradu.

Reaktor i njegovi prateći sustavi uključuju: sam reaktor s biološkom zaštitom (vidi Biološka zaštita), izmjenjivačem topline i pumpama ili jedinicama puhala koje cirkuliraju rashladno sredstvo; cjevovodi i armatura cirkulacijskog kruga; uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva; specijalni sustavi ventilacija, hitno hlađenje itd.

Ovisno o oblikovati reaktori imaju karakteristične značajke: u reaktorima s tlačnim posudama (Vidi. Reaktor s tlačnim posudama) gorivne šipke i moderator nalaze se unutar posude, koja podnosi puni tlak rashladnog sredstva; u kanalnim reaktorima (vidi Kanalni reaktor) Gorivne šipke hlađene rashladnom tekućinom ugrađene su u posebne cijevi-kanale koji prolaze kroz moderator zatvoren u kućište tankih stijenki. Takvi se reaktori koriste u SSSR-u (Sibirska, Belojarska nuklearna elektrana itd.).

Kako bi se osoblje NEK-a zaštitilo od izloženosti zračenju, reaktor je okružen biološkom zaštitom, čiji su glavni materijali beton, voda i serpentinski pijesak. Oprema kruga reaktora mora biti potpuno zabrtvljena. Predviđen je sustav praćenja mjesta mogućeg istjecanja rashladne tekućine, poduzimaju se mjere da pojava nepropusnosti i prekida u krugu ne dovede do radioaktivnih emisija i onečišćenja prostora NE i okolnog prostora. Oprema kruga reaktora obično se postavlja u zatvorene kutije, koje su biološkom zaštitom odvojene od ostatka prostora NE i ne servisiraju se tijekom rada reaktora. Radioaktivni zrak i mala količina para rashladne tekućine, zbog prisutnosti curenja iz kruga, uklanjaju se iz nenadziranih prostorija NEK posebnim ventilacijskim sustavom, u kojem su predviđeni filtri za pročišćavanje i držači plina kako bi se isključila mogućnost atmosferskog onečišćenja . Služba za dozimetrijski nadzor nadzire pridržavanje pravila zaštite od zračenja od strane osoblja NEK.

U slučaju nesreće u sustavu hlađenja reaktora, kako bi se spriječilo pregrijavanje i curenje obloga gorivih šipki, osigurano je brzo (u roku od nekoliko sekundi) suzbijanje nuklearne reakcije; Sustav za hitno hlađenje ima neovisne izvore energije.

Dostupnost biološke zaštite, posebne ventilacije i sustava hlađenja u slučaju nužde te usluge dozimetrijskog nadzora omogućuje potpunu zaštitu osoblja za održavanje NEK-a od štetnih učinaka radioaktivnog izlaganja.

Oprema strojarnice NE je slična opremi strojarnice TE. Posebnost većine nuklearnih elektrana je korištenje pare relativno niskih parametara, zasićene ili blago pregrijane.

Istodobno, kako bi se isključila oštećenja lopatica zadnjih stupnjeva turbine od erozije česticama vlage sadržanim u pari, u turbinu su ugrađeni separatori. Ponekad je potrebno koristiti daljinske separatore i dogrijače pare. Zbog činjenice da se rashladno sredstvo i nečistoće sadržane u njemu aktiviraju pri prolasku kroz jezgru reaktora, dizajn opreme turbinske dvorane i sustava hlađenja turbinskog kondenzatora nuklearnih elektrana s jednom petljom trebao bi u potpunosti isključiti mogućnost istjecanja rashladnog sredstva . U dvokružnim nuklearnim elektranama s visokim parametrima pare takvi se zahtjevi ne postavljaju na opremu turbinske dvorane.

Posebni zahtjevi za raspored opreme NEK uključuju: najmanju moguću duljinu komunikacija povezanih s radioaktivnim medijima, povećanu krutost temelja i nosivih konstrukcija reaktora i pouzdanu organizaciju ventilacije prostorija. Na riža. prikazuje presjek glavne zgrade Belojarske nuklearne elektrane s kanalnim grafitno-vodenim reaktorom. Reaktorska hala sadrži: reaktor s biološkom zaštitom, rezervne gorivne šipke i upravljačku opremu. Nuklearna elektrana je izvedena po blok principu reaktor – turbina. Turbogeneratori i sustavi koji ih opslužuju smješteni su u strojarnici. Pomoćna oprema i sustavi upravljanja postrojenjem smješteni su između strojarne i reaktorske hale.

Isplativost nuklearne elektrane određena je njezinim glavnim tehničkim pokazateljima: jediničnom snagom reaktora, učinkovitošću, energetskim intenzitetom jezgre, izgaranjem nuklearnog goriva, faktorom iskorištenja instalirane snage nuklearne elektrane. biljka za godinu. S porastom kapaciteta NE, specifična kapitalna ulaganja u nju (trošak instalirane kW) opadaju oštrije nego što je to slučaj za TE. U tome glavni razlog težnja za gradnjom velikih nuklearnih elektrana s velikim jediničnim kapacitetom jedinica. Za ekonomičnost nuklearnih elektrana tipično je da udio gorive komponente u cijeni proizvedene električne energije iznosi 30-40% (u TE 60-70%). Stoga su velike nuklearne elektrane najčešće u industrijaliziranim područjima s ograničenim zalihama konvencionalnog goriva, a nuklearne elektrane malog kapaciteta najčešće su u teško dostupnim ili udaljenim područjima, primjerice nuklearne elektrane u selu. Bilibino (Yakut ASSR) s električnom energijom tipične jedinice 12 MW Dio toplinske snage reaktora ove NE (29 MW) služi za grijanje. Osim za proizvodnju električne energije, nuklearne elektrane služe i za desalinizaciju morske vode. Dakle, NE Shevchenko (Kazahstan SSR) s električnom snagom od 150 MW dizajniran za desalinizaciju (destilacijom) dnevno do 150.000 t vode iz Kaspijskog mora.

U većini industrijaliziranih zemalja (SSSR, SAD, Engleska, Francuska, Kanada, FRG, Japan, DDR, itd.), Prema predviđanjima, kapacitet operativnih i nuklearnih elektrana u izgradnji do 1980. godine povećat će se na desetke. od Gwt Prema podacima Međunarodne agencije za atomsku energiju UN-a, objavljenim 1967. godine, instalirani kapacitet svih nuklearnih elektrana u svijetu do 1980. godine dosegnut će 300 Gwt

Sovjetski Savez provodi opsežan program puštanja u rad velikih energetskih jedinica (do 1000 MW) s reaktorima toplinskih neutrona. Godine 1948.-49. započeo je rad na brzim neutronskim reaktorima za industrijske nuklearne elektrane. Fizičke značajke takvih reaktora omogućuju provođenje proširenog uzgoja nuklearnog goriva (omjer uzgoja od 1,3 do 1,7), što omogućuje korištenje ne samo 235 U, već i sirovina 238 U i 232 Th. Osim toga, brzi neutronski reaktori ne sadrže moderator, relativno su malih dimenzija i imaju veliko opterećenje. Ovo objašnjava želju za intenzivan razvoj brzi reaktori u SSSR-u. Za istraživanja brzih reaktora sukcesivno su građeni eksperimentalni i pilot reaktori BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5, BFS. Stečeno iskustvo dovelo je do prijelaza s istraživanja modelnih postrojenja na projektiranje i izgradnju industrijskih nuklearnih elektrana na brze neutrone (BN-350) u Shevchenko i (BN-600) u Beloyarsk NPP. U tijeku su istraživanja reaktora za snažne nuklearne elektrane, na primjer, eksperimentalni reaktor BOR-60 izgrađen je u gradu Melekess.

Velike nuklearne elektrane grade se i u nizu zemalja u razvoju (Indija, Pakistan i dr.).

Na 3. međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji o uporabi atomske energije u miroljubive svrhe (1964., Ženeva) istaknuto je da je sveopći razvoj nuklearne energije postao ključni problem za većinu zemalja. 7. svjetska energetska konferencija (MIREC-VII), održana u Moskvi u kolovozu 1968. godine, potvrdila je važnost problematike odabira pravca razvoja. nuklearna elektrana na sljedeći korak(uvjetno 1980.-2000.), kada će nuklearna elektrana postati jedan od glavnih proizvođača električne energije.

Lit.: Neka pitanja nuklearne energije. sub. čl., ur. M. A. Styrikovich, Moskva, 1959. Kanaev A. A., Atomski elektrane, L., 1961.; Kalafati D. D., Termodinamički ciklusi nuklearnih elektrana, M.-L., 1963.; 10 godina prve nuklearne elektrane u svijetu u SSSR-u. [sub. Art.], M., 1964.; Sovjetska atomska znanost i tehnologija. [Zbirka], M., 1967.; Petrosyants A. M., Atomska energija naših dana, M., 1968.

S. P. Kuznjecov.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Pogledajte što je "nuklearna elektrana" u drugim rječnicima:

Elektrana u kojoj se nuklearna (nuklearna) energija pretvara u električnu. Generator električne energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor. Sinonimi: NPP Vidi također: Nuklearne elektrane Elektrane Nuklearni reaktori Financijski rječnik… … Financijski rječnik

- (NPP) elektrana u kojoj se nuklearna (atomska) energija pretvara u električnu. U nuklearnim elektranama toplina oslobođena u nuklearnom reaktoru koristi se za proizvodnju vodene pare koja vrti turbogenerator. Prva nuklearna elektrana na svijetu snage 5 MW bila je ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Nuklearna elektrana je kompleks potrebnih sustava, uređaja, opreme i konstrukcija namijenjenih proizvodnji električna energija. Postaja kao gorivo koristi uran-235. Prisutnost nuklearnog reaktora razlikuje nuklearne elektrane od ostalih elektrana.

Tri su međusobne transformacije oblika energije u nuklearnim elektranama

Nuklearna elektrana

prelazi u toplinu

Termalna energija

prelazi u mehanički

mehanička energija

pretvorena u električnu

1. Nuklearna energija pretvara se u toplinu

Osnova stanice je reaktor - strukturno dodijeljeni volumen u koji se puni nuklearno gorivo i gdje se odvija kontrolirana lančana reakcija. Uran-235 je fisibilan sa sporim (termalnim) neutronima. Kao rezultat toga, oslobađa se ogromna količina topline.

GENERATOR PARE

2. Toplinska energija se pretvara u mehaničku

Toplina se uklanja iz jezgre reaktora rashladnom tekućinom - tekućom ili plinovitom tvari koja prolazi kroz njen volumen. Ovaj Termalna energija koristi se za proizvodnju vodene pare u generatoru pare.

GENERATOR ENERGIJE

3. Mehanička energija se pretvara u električnu

Mehanička energija pare šalje se u turbogenerator, gdje se pretvara u električnu energiju i zatim kroz žice odlazi do potrošača.

Od čega se sastoji nuklearna elektrana?

Nuklearna elektrana je kompleks zgrada u kojima se nalaze tehnološka oprema. Glavna zgrada je glavna zgrada u kojoj se nalazi reaktorska dvorana. U njemu se nalazi sam reaktor, bazen nuklearnog goriva, stroj za punjenje (za punjenje goriva), sve to nadziru operateri iz blok štit kontrola (BCR).

Glavni element reaktora je aktivna zona (1) . Nalazi se u betonskom oknu. Obavezne komponente svakog reaktora su sustav upravljanja i zaštite, koji omogućuje provođenje odabranog načina kontrolirane lančane reakcije fisije, kao i sustav zaštite u hitnim slučajevima - za brzo zaustavljanje reakcije u slučaju hitan slučaj. Sve je to montirano u glavnoj zgradi.

Tu je i druga zgrada u kojoj se nalazi turbinska dvorana (2): generatori pare, sama turbina. Sljedeći u tehnološkom lancu su kondenzatori i visokonaponski dalekovodi koji idu izvan lokacije stanice.

Na teritoriju se nalazi zgrada za prekrcaj i skladištenje istrošenog nuklearnog goriva u posebnim bazenima. Osim toga, stanice su opremljene elementima cirkulacijskog sustava hlađenja - rashladnim tornjevima (3) (betonski toranj koji se sužava prema gore), rashladnim bazenom (prirodnim ili umjetno stvorenim rezervoarom) i bazenima za prskanje.

Što su nuklearne elektrane?

Ovisno o vrsti reaktora, nuklearne elektrane mogu imati 1, 2 ili 3 kruga rada rashladnog sredstva. U Rusiji se najčešće koriste obilazne nuklearne elektrane s reaktorima tipa VVER (tlačno hlađeni energetski reaktor).

NE S REAKTORIMA S 1 PETLJOM

NE S REAKTORIMA S 1 PETLJOM

Shema s jednim krugom koristi se u nuklearnim elektranama s reaktorima tipa RBMK-1000. Reaktor radi u bloku s dvije kondenzacijske turbine i dva generatora. U ovom slučaju, sam kipući reaktor je generator pare, što omogućuje korištenje sheme s jednom petljom. Shema s jednom petljom je relativno jednostavna, ali se radioaktivnost u ovom slučaju proteže na sve elemente bloka, što komplicira biološku zaštitu.

Trenutno u Rusiji rade 4 nuklearne elektrane s reaktorima s jednom petljom

NE S REAKTORIMA S 2 PETLJE

NE S REAKTORIMA S 2 PETLJE

Shema dvostrukog kruga koristi se u nuklearnim elektranama s vodeno hlađenim reaktorima tipa VVER. Voda pod tlakom dovodi se u jezgru reaktora koja se zagrijava. Energija rashladne tekućine koristi se u generatoru pare za stvaranje zasićene pare. Drugi krug je neradioaktivan. Postrojenje se sastoji od jedne kondenzacijske turbine snage 1000 MW ili dvije turbine snage 500 MW s pripadajućim generatorima.

Trenutno Rusija ima 5 nuklearnih elektrana s reaktorima s dvostrukom petljom

NE S REAKTORIMA S 3 PETLJE

NE S REAKTORIMA S 3 PETLJE

Shema s tri petlje koristi se u nuklearnim elektranama s brzim neutronskim reaktorima s natrijevim rashladnim sredstvom tipa BN. Kako bi se isključio kontakt radioaktivnog natrija s vodom, konstruiran je drugi krug s neradioaktivnim natrijem. Dakle, ispada da je krug s tri kruga.

Nuklearne elektrane su nuklearna postrojenja koja proizvode energiju uz pridržavanje zadanih režima pod određenim uvjetima. U te svrhe koristi se područje definirano projektom, gdje se koriste nuklearni reaktori u kombinaciji s potrebnim sustavima, uređajima, opremom i strukturama za obavljanje zadaća. Za ispunjavanje ciljanih zadaća uključeno je specijalizirano osoblje.

Sve nuklearne elektrane u Rusiji

Povijest nuklearne energije u našoj zemlji i inozemstvu

Druga polovica 1940-ih obilježena je početkom rada na stvaranju prvog projekta koji je uključivao korištenje mirnog atoma za proizvodnju električne energije. Godine 1948. I.V. Kurčatov je, vođen uputama partije i sovjetske vlade, dao prijedlog za početak rada na praktičnom korištenju atomske energije za proizvodnju električne energije.

Dvije godine kasnije, 1950. godine, nedaleko od sela Obninskoye, koje se nalazi u regiji Kaluga, pokrenuta je izgradnja prve nuklearne elektrane na planetu. Lansiranje prve industrijske nuklearne elektrane na svijetu, snage 5 MW, dogodilo se 27.6.1954. Sovjetski Savez je postao prva sila u svijetu koja je uspjela koristiti atom u miroljubive svrhe. Stanica je otvorena u Obninsku, koji je do tada dobio status grada.

No, sovjetski znanstvenici tu nisu stali, nastavili su raditi u tom smjeru, a tek četiri godine kasnije, 1958., pokrenut je prvi stupanj Sibirske nuklearne elektrane. Njegova snaga bila je mnogo puta veća od stanice u Obninsku i iznosila je 100 MW. Ali za domaće znanstvenike to nije bila granica, nakon završetka svih radova, projektirani kapacitet stanice bio je 600 MW.

Na prostranstvima Sovjetskog Saveza izgradnja nuklearnih elektrana u to je vrijeme poprimila goleme razmjere. Iste godine započela je izgradnja Belojarske NE, čija je prva etapa već u travnju 1964. opskrbila prve potrošače. Geografija izgradnje nuklearnih elektrana svojom je mrežom zaplela cijelu zemlju, iste godine puštena je u rad prva jedinica nuklearne elektrane u Voronježu, kapaciteta 210 MW, druga jedinica pokrenuta pet godina kasnije, 1969. ima kapacitet od 365 MW. procvat izgradnje nuklearnih elektrana nije jenjavao tijekom čitavog sovjetskog razdoblja. Nove stanice ili već izgrađene dodatne jedinice puštane su u rad u razmacima od nekoliko godina. Tako je već 1973. Lenjingrad dobio svoju nuklearnu elektranu.

Međutim, sovjetska država nije bila jedina u svijetu koja je mogla svladati takve projekte. U Velikoj Britaniji također nisu zadrijemali i, shvaćajući izglede ovog smjera, aktivno su proučavali ovo pitanje. Samo dvije godine kasnije, nakon otvaranja stanice u Obninsku, Britanci su pokrenuli vlastiti projekt za razvoj mirnog atoma. Godine 1956. Britanci su pokrenuli vlastitu stanicu u gradu Calder-Hall, čija je snaga premašila sovjetsku i iznosila je 46 MW. Ne zaostajući ni s druge strane Atlantika, Amerikanci su godinu dana kasnije svečano pustili u rad postaju u Shippingportu. Snaga postrojenja bila je 60 MW.

Međutim, razvoj mirnog atoma bio je prepun skrivenih prijetnji za koje je ubrzo saznao cijeli svijet. Prvi znak bila je velika nesreća na Otoku tri milje koja se dogodila 1979. godine, ali nakon nje uslijedila je katastrofa koja je pogodila cijeli svijet, Sovjetski Savez, gradićČernobil je bio katastrofa velikih razmjera, dogodila se 1986. godine. Posljedice tragedije bile su nepopravljive, ali osim toga, ova činjenica natjerala je cijeli svijet na razmišljanje o svrsishodnosti korištenja nuklearne energije u miroljubive svrhe.

Svjetski velikani u ovoj industriji ozbiljno razmišljaju o poboljšanju sigurnosti nuklearnih postrojenja. Rezultat je bila osnivačka skupština, koja je organizirana 15. svibnja 1989. u sovjetskoj prijestolnici. Skupština je odlučila osnovati Svjetsku udrugu koja bi trebala uključivati ​​sve operatere nuklearnih elektrana, a njezina općepriznata kratica je WANO. U provedbi svojih programa organizacija sustavno prati povećanje razine sigurnosti nuklearnih elektrana u svijetu. No, usprkos svim uloženim naporima, čak ni najmoderniji i na prvi pogled naizgled sigurni objekti ne mogu odoljeti naletu nevremena. Upravo zbog endogene katastrofe, koja se očitovala u obliku potresa i tsunamija koji je uslijedio, 2011. godine došlo je do havarije na stanici Fukushima-1.

Atomsko zamračenje

Klasifikacija NPP

Nuklearne elektrane klasificiraju se prema dva kriterija, vrsti energije koju proizvode i vrsti reaktora. Ovisno o vrsti reaktora određuje se količina proizvedene energije, stupanj sigurnosti, ali i kakve se sirovine koriste u stanici.

Prema vrsti energije koju proizvode stanice se dijele na dvije vrste:

Njihova glavna funkcija je proizvodnja električne energije.

Nuklearne termoelektrane. Zbog tamo instaliranih toplana, korištenjem Gubitak topline, koji su neizbježni na stanici, postaje moguće grijati mrežnu vodu. Dakle, ove stanice, osim električne energije, proizvode toplinsku energiju.

Nakon ispitivanja mnogih opcija, znanstvenici su došli do zaključka da su najracionalnije njihove tri vrste, koje se trenutno koriste u cijelom svijetu. Razlikuju se na više načina:

1. Potrošeno gorivo;
2. Primijenjena rashladna sredstva;
3. Jezgre koje rade za održavanje potrebne temperature;
4. Tip moderatora koji određuje smanjenje brzine neutrona koji se oslobađaju tijekom raspada i koji su toliko potrebni za održavanje lančane reakcije.

Najčešći tip je reaktor, koji kao gorivo koristi obogaćeni uran. Ovdje se kao rashladno sredstvo i moderator koristi obična ili laka voda. Takvi reaktori se nazivaju lakovodni, postoje dvije vrste. U prvom se para koja se koristi za okretanje turbina stvara u aktivnoj zoni koja se naziva reaktor kipuće vode. U drugom se proizvodnja pare odvija u vanjskom krugu, koji je preko izmjenjivača topline i generatora pare povezan s primarnim krugom. Ovaj reaktor počeo se razvijati pedesetih godina prošlog stoljeća, a osnova za njih bili su programi američke vojske. Istodobno, otprilike u isto vrijeme, Soyuz je razvio reaktor s kipućom vodom, u kojem je grafitna šipka djelovala kao moderator.

Upravo je tip reaktora s moderatorom ovog tipa našao primjenu u praksi. Govorimo o reaktoru hlađenom plinom. Njegova povijest započela je kasnih četrdesetih, ranih pedesetih godina XX. stoljeća, u početku je razvoj ovog tipa korišten u proizvodnji nuklearnog oružja. S tim u vezi, za njega su prikladne dvije vrste goriva, to su plutonij za oružje i prirodni uran.

Posljednji projekt, koji je popraćen komercijalni uspjeh, postao je reaktor, gdje se teška voda koristi kao rashladno sredstvo, prirodni uran, koji nam je već poznat, koristi se kao gorivo. U početku je nekoliko zemalja dizajniralo takve reaktore, ali je kao rezultat toga njihova proizvodnja bila koncentrirana u Kanadi, što je razlog prisutnosti ogromnih naslaga urana u ovoj zemlji.

Torijeve nuklearne elektrane - energija budućnosti?

Povijest poboljšanja vrsta nuklearnih reaktora

Reaktor prve nuklearne elektrane na planeti bio je vrlo razuman i održiv dizajn, što se pokazalo tijekom dugotrajnog i besprijekornog rada stanice. Među njegovim sastavnim elementima bili su:

1. bočna zaštita od vode;
2. zidano kućište;
3. Gornji poklopac;
4. montažni kolektor;
5. kanal za gorivo;
6. gornja ploča;
7. zidanje od grafita;
8. Donja ploča;
9. razvodni razvodnik.

Kao glavni konstrukcijski materijal za obloge TVEL-a i tehnološke kanale odabran je nehrđajući čelik, u to vrijeme nisu bile poznate legure cirkonija koje bi mogle biti prikladne za rad na temperaturi od 300°C. Hlađenje takvog reaktora vršilo se vodom, a tlak pod kojim se dovodio bio je 100 at. U ovom slučaju ispuštala se para s temperaturom od 280°C, što je prilično umjeren parametar.

Kanali nuklearnog reaktora dizajnirani su tako da ih je bilo moguće potpuno zamijeniti. To je zbog ograničenja resursa, što je zbog vremena koje gorivo provede u zoni aktivnosti. Projektanti nisu našli razloga očekivati ​​da će konstrukcijski materijali koji se nalaze u zoni aktivnosti pod ozračenjem moći odraditi cijeli svoj resurs, odnosno oko 30 godina.

Što se tiče dizajna TVEL-a, odlučeno je usvojiti cjevastu verziju s jednostranim mehanizmom za hlađenje

To je smanjilo vjerojatnost da fisijski produkti uđu u krug u slučaju kvara gorivnog elementa. Za regulaciju temperature obloge TVEL-a korišten je sastav goriva od legure uranomolibdena, koji je imao oblik zrnaca raspršenih pomoću toplovodne matrice. Ovako obrađeno nuklearno gorivo omogućilo je dobivanje vrlo pouzdanih gorivih elemenata. sposoban za rad pod visokim toplinskim opterećenjima.

Zloglasna nuklearna elektrana Černobil može poslužiti kao primjer sljedeće runde razvoja miroljubive nuklearne tehnologije. U to vrijeme tehnologije korištene u njegovoj izgradnji smatrale su se najnaprednijima, a tip reaktora najmodernijim na svijetu. Riječ je o reaktoru RBMK-1000.

Toplinska snaga jednog takvog reaktora dosegla je 3200 MW, dok ima dva turbogeneratora, čija električna snaga doseže 500 MW, tako da jedan agregat ima električnu snagu od 1000 MW. Kao gorivo za RBMK korišten je obogaćeni uran dioksid. U početnom stanju prije početka procesa, jedna tona takvog goriva sadrži oko 20 kg goriva, odnosno urana - 235. Uz stacionarno punjenje uranovog dioksida u reaktor, masa tvari je 180 tona.

Ali proces punjenja nije rasuti, gorivi elementi smješteni su u reaktor, već nam dobro poznati TVEL. Zapravo, to su cijevi za čiju se izradu koristi legura cirkonija. Kao sadržaj sadrže tablete uran dioksida, koje su cilindričnog oblika. U zoni aktivnosti reaktora smješteni su u gorivim elementima, od kojih svaki kombinira 18 gorivih elemenata.

Takvih sklopova u takvom reaktoru ima do 1700, a smješteni su u grafitnom zidu, gdje su za te namjene posebno projektirani tehnološki kanali okomitog oblika. U njima cirkulira rashladna tekućina, čiju ulogu u RMBC-u igra voda. Vrtlog vode nastaje kada je izložen cirkulacijskim pumpama, kojih ima osam komada. Reaktor je smješten unutar okna, a grafički zid je smješten u cilindričnom tijelu debljine 30 mm. Nosač cijelog aparata je betonska podloga, ispod koje se nalazi bazen - bubbler, koji služi za lokalizaciju nesreće.

Treća generacija reaktora koristi tešku vodu

Glavni element od kojih je deuterij. Najčešći dizajn zove se CANDU, razvijen je u Kanadi i naširoko se koristi diljem svijeta. Jezgra takvih reaktora nalazi se u vodoravnom položaju, a cilindrični spremnici igraju ulogu komore za grijanje. Kanal za gorivo proteže se kroz cijelu komoru za grijanje, svaki od ovih kanala ima dvije koncentrične cijevi. Postoje vanjske i unutarnje cijevi.

U unutarnjoj cijevi gorivo je pod pritiskom rashladne tekućine, što omogućuje dodatno punjenje reaktora tijekom rada. Teška voda s formulom D20 koristi se kao moderator. Tijekom zatvorenog ciklusa, voda se pumpa kroz cijevi reaktora koji sadrže snopove goriva. Kao rezultat nuklearne fisije oslobađa se toplina.

Ciklus hlađenja pri korištenju teške vode sastoji se od prolaska kroz generatore pare, gdje obična voda vrije iz topline koju oslobađa teška voda, pri čemu nastaje para pod visokim pritiskom. Distribuira se natrag u reaktor, što rezultira zatvorenim ciklusom hlađenja.

Upravo na tom putu došlo je do postupnog poboljšanja tipova nuklearnih reaktora koji su se koristili i koriste u različitim zemljama svijeta.