NPP: zasada działania, cechy, historia i ciekawe fakty

Jednym z najbardziej globalnych problemów ludzkości jest energia. Infrastruktura cywilna, przemysł, siły zbrojne - wszystko to wymaga ogromnej ilości energii elektrycznej, a do jej produkcji przeznaczana jest corocznie masa zasobów mineralnych. Problem polega na tym, że zasoby te nie są nieskończone, a teraz, gdy sytuacja jest mniej więcej stabilna, trzeba myśleć o przyszłości. Wielkie nadzieje wiązano z alternatywną, czystą energią elektryczną, ale jak pokazuje praktyka, wynik końcowy jest daleki od pożądanego. Koszty energii słonecznej lub wiatrowej są ogromne, a ilość energii jest minimalna. I właśnie dlatego teraz elektrownie jądrowe uznana za najbardziej obiecującą opcję dalszego rozwoju.

Historia elektrowni jądrowej

Pierwsze pomysły na wykorzystanie atomu do wytwarzania elektryczności pojawiły się w ZSRR około 40. wieku XX, prawie 10 lat przed stworzeniem własnej broń masowego rażenia na tej podstawie. W 1948 r. Rozwinęła się zasada działania elektrowni jądrowych, a jednocześnie po raz pierwszy na świecie okazało się zasilanie urządzeń z energii jądrowej. W 1950 roku Stany Zjednoczone ukończyły budowę małego reaktora jądrowego, który w tym czasie można było uznać za jedyną elektrownię na tej planecie. To prawda, był eksperymentalny i dał tylko 800 watów mocy. Jednocześnie ZSRR położył podwaliny pod pierwszą na świecie pełnowartościową elektrownię jądrową, chociaż po jej oddaniu w dalszym ciągu nie wytwarzał energii elektrycznej na skalę przemysłową. Ten reaktor został użyty bardziej do ulepszenia technologii.

Od tego momentu rozpoczęła się masowa budowa elektrowni jądrowych na całym świecie. Oprócz tradycyjnych przywódców w tej "rasie", USA i ZSRR, pojawiły się pierwsze reaktory:

• 1956 - Wielka Brytania.
• 1959 - Francja.
• 1961 - Niemcy.
• 1962 - Kanada.
• 1964 - Szwecja.
• 1966 - Japonia.

Liczba budowanych elektrowni jądrowych stale wzrastała, aż do katastrofy w Czarnobylu, po której budowa zaczęła zamarzać i stopniowo wiele krajów zaczęło rezygnować z energii jądrowej. W chwili obecnej takie nowe elektrownie pojawiają się głównie w Rosji i Chinach. Niektóre kraje, które wcześniej planowały przejść na inny rodzaj energii, stopniowo powracają do programu, aw niedalekiej przyszłości możliwy jest kolejny skok w zakresie budowy elektrowni jądrowych. Jest to obowiązkowy etap rozwoju człowieka, przynajmniej dopóki nie zostaną znalezione inne skuteczne opcje produkcji energii.

Cechy energii jądrowej

Główną zaletą jest rozwój ogromnej ilości energii przy minimalnym zużyciu paliwa przy praktycznie zerowym zanieczyszczeniu. Zasada działania elektrowni jądrowej w elektrowni jądrowej opiera się na prostym silniku parowym i wykorzystuje wodę jako główny element (nie licząc samego paliwa), zatem z punktu widzenia środowiska, szkoda jest minimalna. Potencjalne niebezpieczeństwo elektrowni tego typu jest znacznie przesadzone. Przyczyny katastrofy w Czarnobylu nie zostały jeszcze ustalone w sposób wiarygodny (więcej na ten temat poniżej), a ponadto wszystkie informacje zebrane podczas dochodzenia pozwoliły na modernizację istniejących stacji, wyłączając nawet mało prawdopodobne opcje emisji promieniowania. Ekolodzy czasami twierdzą, że takie stacje są potężnym źródłem zanieczyszczenia cieplnego, ale nie jest to również prawdą. Rzeczywiście, gorąca woda z drugiego obwodu wchodzi do zbiorników, ale najczęściej wykorzystywane są ich sztuczne warianty stworzone specjalnie do tego celu, podczas gdy w innych przypadkach proporcja tego wzrostu temperatury nie może być porównywana z zanieczyszczeniem z innych źródeł energii.

Problem z paliwem

Nie ostatnią rolę w popularności energii jądrowej odgrywa paliwo - uran - 235. Wymaga znacznie mniej niż jakikolwiek inny gatunek z jednoczesnym ogromnym uwolnieniem energii. Zasada działania reaktora elektrowni jądrowej polega na wykorzystaniu tego paliwa w postaci specjalnych "tabletek" ułożonych w pręty. W rzeczywistości jedyną trudnością w tym przypadku jest stworzenie właśnie takiej formy. Niemniej jednak ostatnio zaczęły pojawiać się informacje, że obecne rezerwy światowe również nie będą trwały długo. Ale jest już zapewnione. Najnowsze reaktory trzy-pętlowe działają na bazie uranu-238, których jest dużo, a problem braku paliwa zniknie na długo.

Zasada działania dwuprzewodowej elektrowni jądrowej

Jak wspomniano powyżej, opiera się na zwykłym silnik parowy. W skrócie, zasada działania elektrowni jądrowej polega na podgrzewaniu wody z pierwotnego obwodu, który z kolei podgrzewa wodę z obwodu wtórnego do stanu pary. Wydaje się turbinie, obracając ostrza, w wyniku czego generator wytwarza energię elektryczną. "Waste" para wchodzi do skraplacza i wraca do wody. Tak więc okazuje się, że prawie zamknięta pętla. Teoretycznie wszystko to może być jeszcze łatwiejsze, używając tylko jednego obwodu, ale jest już naprawdę niebezpieczne, ponieważ woda w nim może być teoretycznie narażona na zanieczyszczenie, które jest wykluczone, gdy stosuje się standard systemu dla większości elektrowni jądrowych z dwoma odizolowanymi od siebie dwoma obiegami wody.

Zasada działania trójprzewodowej elektrowni jądrowej

Są to już bardziej nowoczesne elektrownie, które działają na uran-238. Jego rezerwy stanowią ponad 99% wszystkich pierwiastki promieniotwórcze na świecie (stąd wielkie perspektywy zastosowania). Zasada działania i konstrukcja elektrowni jądrowych tego typu jest już w obecności aż trzech obwodów i aktywnego wykorzystania ciekłego sodu. Ogólnie rzecz biorąc, wszystko pozostaje prawie takie samo, ale z niewielkimi dodatkami. W obiegu pierwotnym, ogrzewającym bezpośrednio z reaktora, ten ciekły sód krąży w wysokiej temperaturze. Drugi krąg nagrzewa się od pierwszego, a także używa tej samej cieczy, ale nie jest tak gorący. I dopiero wtedy, w trzecim obwodzie, używana jest woda, która ogrzewa się od drugiej do stanu pary i obraca turbinę. System okazuje się być bardziej wyrafinowany technologicznie, ale trzeba zbudować taką elektrownię jądrową tylko raz, a wtedy będziesz cieszyć się tylko owocami pracy.

Czarnobyl

Uważa się, że zasada elektrowni jądrowej w Czarnobylu stała się główną przyczyną katastrofy. Oficjalnie istnieją dwie wersje tego, co się stało. Jeden problem powstał z powodu niewłaściwych działań operatorów reaktora. Druga wynika z nieudanego projektu elektrowni. Jednak zasada działania elektrowni jądrowej w Czarnobylu została wykorzystana na innych stacjach tego typu, które funkcjonują do dziś. Istnieje opinia, że ​​nastąpił łańcuch wypadków, który jest prawie niemożliwy do powtórzenia. To i małe trzęsienie ziemi w okolicy, przeprowadzenie eksperymentu z reaktorem, drobne problemy z samym projektem, i tak dalej. Razem to było przyczyną eksplozji. Niemniej jednak przyczyna, która spowodowała gwałtowny wzrost mocy reaktora, kiedy nie powinien był tego robić, wciąż nie jest znana. Pojawiła się nawet opinia o możliwym sabotażu, ale do dzisiejszego dnia nie można było niczego udowodnić.

Fukushima

To kolejny przykład globalnej katastrofy związanej z elektrownią jądrową. I w tym przypadku powodem był łańcuch wypadków. Stacja była niezawodnie chroniona przed trzęsieniami ziemi i tsunami, które nierzadko występują na japońskim wybrzeżu. Niewielu mogło sobie wyobrazić, że oba te zdarzenia wystąpią jednocześnie. Zasada działania generatora Elektrownia jądrowa Fukushima przyjęła wykorzystanie zewnętrznych źródeł energii w celu utrzymania bezpieczeństwa całego kompleksu. Jest to rozsądny środek, ponieważ podczas wypadku trudno byłoby otrzymać energię ze stacji. Z powodu trzęsienia ziemi i tsunami wszystkie te źródła zawiodły, co spowodowało stopienie się reaktorów i wystąpiła katastrofa. Teraz podejmowane są działania mające na celu wyeliminowanie szkód. Zdaniem ekspertów zajmie to około 40 lat.

Interesujące fakty

Pomimo całej swojej efektywności energia jądrowa wciąż jest dość kosztowna, ponieważ zasady działania generatora jądrowego elektrowni jądrowej i jej innych komponentów oznaczają ogromne koszty budowy, które należy odzyskać. Teraz energia elektryczna z węgla i ropy naftowej jest nadal tańsza, ale zasoby te zostaną wyczerpane w nadchodzących dziesięcioleciach, aw ciągu najbliższych kilku lat energia atomowa będzie tańsza niż cokolwiek innego. W tej chwili czysta energia elektryczna z alternatywnych źródeł energii (energia wiatrowa i słoneczna) kosztuje około 20 razy drożej.

Uważa się, że zasada działania elektrowni jądrowych nie pozwala na szybkie budowanie takich stacji. To nie jest prawda. Budowa przeciętnego obiektu tego typu trwa około 5 lat.

Stacje są dobrze chronione nie tylko przed potencjalnymi emisjami promieniowania, ale również przed większością czynników zewnętrznych. Na przykład, gdyby terroryści wybrali jakąkolwiek elektrownię jądrową zamiast bliźniaczych wież, mogliby jedynie minimalnie uszkodzić otaczającą infrastrukturę, co nie wpłynęłoby na działanie reaktora.

Wyniki

Zasada działania elektrowni jądrowych praktycznie nie różni się od zasad działania większości innych tradycyjnych elektrowni. Wszędzie energia jest używana parą. Elektrownie wodne wykorzystują ciśnienie płynącej wody, a nawet te modele, które działają na energię słoneczną, również wykorzystują ciecz ogrzewaną do wrzących i wirujących turbin. Jedynym wyjątkiem od tej reguły są stacje wiatrowe, w których łopaty obracają się z powodu ruchu mas powietrza.