Jadrové elektrárne. Jadrové elektrárne Ukrajiny. Jadrové elektrárne v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Moderné energetické potreby ľudstva rastú obrovským tempom. Zvyšuje sa jeho spotreba na osvetlenie miest, na priemyselné a iné potreby národného hospodárstva. V súlade s tým sa do atmosféry uvoľňuje stále viac sadzí zo spaľovania uhlia a vykurovacieho oleja a zvyšuje sa skleníkový efekt. Navyše sa v posledných rokoch čoraz viac hovorí o zavádzaní elektromobilov, ktoré tiež prispejú k zvýšeniu spotreby elektrickej energie.

Žiaľ, ekologické elektrárne nie sú schopné pokryť takéto gigantické potreby a ďalšie zvyšovanie počtu tepelných elektrární a tepelných elektrární jednoducho nie je vhodné. Čo robiť v tomto prípade? A nie je z čoho vyberať: jadrové elektrárne, ak sú správne prevádzkované, sú skvelým východiskom z energetickej slepej uličky.

Aj napriek tomu, čo sa stalo v ČernobyleVedci z celého sveta si uvedomujú nedávne zlyhania Japoncov a uznávajú, že mierový atóm je jediným riešením súčasnej energetickej krízy. Široko propagované alternatívne zdroje energie neposkytujú ani stotinu množstva elektriny, ktorú svet každý deň potrebuje.

Okrem toho ani výbuch jadrovej elektrárne v Černobyle nespôsobil ani stotinu škody na životnom prostredí, čo je zaznamenané aj pri jednej katastrofe na ropnej plošine. Incident BP je toho jasným potvrdením.

Princíp činnosti jadrového reaktora

Zdrojom tepla sú palivové články – TVEL. V skutočnosti ide o rúrky zo zliatiny zirkónu, ktorá mierne podlieha degenerácii aj v zóne aktívneho štiepenia atómov. Vnútri sú umiestnené tablety oxidu uraničitého alebo zrnká zliatiny uránu a molybdénu. Vo vnútri reaktora sú tieto rúrky zostavené do zostáv, z ktorých každá obsahuje 18 palivových článkov.

Celkovo tu môže byť takmer dvetisíc zostáv a sú umiestnené v kanáloch vo vnútri grafitového muriva. Uvoľnené teplo sa zhromažďuje pomocou chladiva av moderných jadrových elektrárňach sú dva cirkulačné okruhy. V druhom z nich voda nijako neinteraguje s jadrom reaktora, čo výrazne zvyšuje bezpečnosť konštrukcie ako celku. Samotný reaktor je umiestnený v šachte a je vytvorená špeciálna kapsula pre grafitové murivo z rovnakej zliatiny zirkónu (hrúbka 30 mm).

Celá konštrukcia spočíva na mimoriadne masívnom základe z vysokopevnostného betónu, pod ktorým je bazén umiestnený. Slúži na chladenie jadrapalivo v prípade nehody.

Princíp činnosti je jednoduchý: palivové články sa zahrievajú, teplo z nich sa prenáša do primárneho chladiva (kvapalný sodík, deutérium), po ktorom sa energia prenáša do sekundárneho okruhu, v ktorom cirkuluje voda pod obrovský tlak. Okamžite vrie a para roztáča turbíny generátorov. Potom para vstupuje do kondenzačných zariadení, opäť prechádza do kvapalného stavu, po ktorom je opäť odoslaná do sekundárneho okruhu.

História stvorenia

V druhej polovici 40-tych rokov sa v ZSSR vynaložilo maximálne úsilie na vytvorenie projektov mierového využívania atómovej energie. Slávny akademik Kurčatov, vystupujúci na pravidelnom zasadnutí Ústredného výboru CPSU, predložil návrh na využitie atómovej energie na výrobu elektriny, ktorú krajina, zotavujúca sa z hroznej vojny, nutne potrebovala.

V roku 1950 sa začala výstavba jadrovej elektrárne (mimochodom prvej na svete), ktorá bola postavená v obci Obninskoye v regióne Kaluga. O štyri roky neskôr bola táto stanica s výkonom 5 MW úspešne spustená. Výnimočnosť podujatia spočíva aj v tom, že naša krajina sa stala prvým štátom na svete, ktorému sa podarilo efektívne využiť atóm výlučne na mierové účely.

Pokračovať v práci

Už v roku 1958 sa začali práce na projekte sibírskej JE. Projektovaná kapacita sa okamžite zvýšila 20-krát na 100 MW. Ale jedinečnosť situácie nie je ani v tomto. Pri odovzdaní stanice bola jej návratnosť 600 MW. Vedci vo dvojicirokov sa podarilo projekt tak vylepšiť a nedávno sa takýto výkon zdal úplne nemožný.

Jadrové elektrárne na území Únie však vtedy nerástli horšie ako huby. Takže pár rokov po sibírskej jadrovej elektrárni bola spustená jadrová elektráreň Belojarsk. Čoskoro bola postavená stanica vo Voroneži. V roku 1976 bola uvedená do prevádzky jadrová elektráreň Kursk, ktorej reaktory boli vážne modernizované v roku 2004.

Vo všeobecnosti sa jadrové elektrárne počas povojnového obdobia stavali plánovane. Tento proces by mohla spomaliť iba katastrofa v Černobyle.

Ako to bolo v zahraničí

Netreba predpokladať, že takýto vývoj prebiehal výlučne v našej krajine. Angličania si boli dobre vedomí toho, aké dôležité môžu byť jadrové elektrárne, a preto v tomto smere aktívne pracovali. A tak už v roku 1952 spustili vlastný projekt vývoja a výstavby jadrových elektrární. O štyri roky neskôr sa mesto Calder Hall stalo prvým anglickým jadrovým mestom s vlastnou 46 MW elektrárňou. V roku 1955 bola v americkom meste Shippingport slávnostne uvedená do prevádzky jadrová elektráreň. Jeho výkon bol rovných 60 MW. Odvtedy začali jadrové elektrárne svoje víťazné ťaženie po celom svete.

Hrozby pre mierový atóm

Prvú eufóriu zo skrotenia atómu čoskoro vystriedala úzkosť a strach. Najvážnejšou katastrofou bola, samozrejme, jadrová elektráreň v Černobyle, ale bola tu elektráreň Mayak, havárie s jadrovými reaktormi v jadrových ponorkách, ako aj ďalšie incidenty, o ktorých sa už pravdepodobne nikdy nedozvieme. Následky týchto nehôdprinútil ľudí uvažovať o zvýšení úrovne kultúry vo využívaní atómovej energie. Okrem toho si ľudstvo opäť uvedomilo, že nie je schopné odolať elementárnym silám prírody.

Mnoho osobností svetovej vedy už dlho diskutuje o tom, ako urobiť jadrové elektrárne bezpečnejšími. V Moskve v roku 1989 bolo zvolané svetové zhromaždenie, na základe výsledkov stretnutia boli vyvodené závery o potrebe radikálne sprísniť kontrolu nad jadrovou energiou.

Globálne komunity dnes pozorne sledujú, ako sa všetky tieto dohody dodržiavajú. Žiadne pozorovanie a kontrola však nezachráni pred prírodnými katastrofami alebo banálnou hlúposťou. Opäť to potvrdila nehoda vo Fukušime-1, v dôsledku ktorej sa do Tichého oceánu vyliali stovky miliónov ton rádioaktívnej vody. Japonsko, v ktorom je jadrová elektráreň jediným prostriedkom na zabezpečenie gigantických potrieb priemyslu a obyvateľstva elektrickou energiou, sa vo všeobecnosti nevzdalo programu výstavby jadrovej elektrárne.

Klasifikácia

Všetky jadrové elektrárne možno klasifikovať podľa typu vyrobenej energie, ako aj podľa modelu ich reaktora. Do úvahy sa berie aj stupeň bezpečnosti, typ konštrukcie, ako aj ďalšie dôležité parametre.

Takto sú klasifikované podľa typu vyrobenej energie:

• Jadrové elektrárne. Jediná energia, ktorú vyrábajú, je elektrina.
• Jadrové tepelné elektrárne. Okrem elektriny vyrábajú tieto zariadenia aj teplo, čo ich robí obzvlášť cennými pre nasadenie v severných mestách. Tam je prevádzka jadrovej elektrárneumožňuje výrazne znížiť závislosť regiónu od dodávok paliva z iných regiónov.

Použité palivo a ďalšie vlastnosti

Najbežnejšie sú jadrové reaktory, ktoré využívajú ako palivo obohatený urán. Chladivom je ľahká voda. Takéto reaktory sa nazývajú ľahkovodné reaktory a existujú dva typy. V prvom prípade sa para, ktorá sa používa na otáčanie turbín, tvorí v aktívnej zóne reaktora.

Na tvorbu pary v druhom prípade sa používa systém chladiča, vďaka ktorému voda nevstupuje do jadra. Mimochodom, vývoj tohto systému sa začal už v 50-tych rokoch minulého storočia a ako základ mu slúžil vývoj americkej armády. Približne v rovnakom čase ZSSR vyvinul reaktor prvého typu, ale s moderovacím systémom, v úlohe ktorého boli použité grafitové tyče.

Takto sa objavil plynom chladený reaktor, ktorý využívajú mnohé jadrové elektrárne v Rusku. Prudké zrýchlenie výstavby staníc tohto konkrétneho modelu bolo spôsobené tým, že reaktory produkovali ako vedľajší produkt plutónium na zbrane. Okrem toho sa ako palivo pre túto odrodu hodí aj obyčajný prírodný urán, ktorého ložiská sú u nás veľmi veľké.

Ďalším typom reaktora, ktorý je pomerne rozšírený po celom svete, je ťažkovodný model poháňaný prírodným uránom. Spočiatku takéto modely vytvorili takmer všetky krajiny, ktoré mali prístup k jadrovým reaktorom, alednes medzi ich vykorisťovateľov patrí už len Kanada, v ktorej útrobách sa nachádzajú najbohatšie ložiská prírodného uránu.

Ako sa zlepšili reaktory?

Najprv sa na výrobu plášťov palivových tyčí a cirkulačných kanálov použila obyčajná oceľ. V tom čase sa ešte nevedelo o zliatinách zirkónu, ktoré sa na takéto účely hodia oveľa lepšie. Reaktor bol chladený vodou dodávanou pod tlakom 10 atmosfér.

Para vypustená v rovnakom čase mala teplotu 280 stupňov. Všetky kanály, v ktorých sa nachádzali palivové tyče, boli odnímateľné, pretože sa museli pomerne často vymieňať. Faktom je, že v zóne činnosti jadrového paliva sú materiály pomerne rýchlo vystavené deformácii a zničeniu. V skutočnosti sú konštrukčné prvky v jadre navrhnuté na 30 rokov, no v takýchto prípadoch je optimizmus neprijateľný.

Palivové tyče

V tomto prípade sa vedci rozhodli použiť variant s jednostranným trubicovým chladením. Táto konštrukcia výrazne znižuje možnosť, že sa štiepne produkty dostanú do okruhu výmeny tepla aj v prípade poškodenia palivového článku. To isté jadrové palivo je zliatina uránu a molybdénu. Toto riešenie umožnilo vytvoriť relatívne lacné a spoľahlivé zariadenie, ktoré môže fungovať stabilne aj pri výrazne zvýšených teplotách.

Černobyľ

Ako sa to môže zdať zvláštne, ale neslávne známy Černobyľ, ktorého jadrová elektráreň sa stala symbolom katastrof spôsobených človekom minulého storočia, bol skutočným triumfom vedy. Pri jeho konštrukcii a dizajne boli na tú dobu použité najpokročilejšie technológie. Samotný výkon reaktora dosiahol 3200 MW. Nové bolo aj palivo: v jadrovej elektrárni v Černobyle bol prvýkrát použitý obohatený prírodný oxid uránový. Jedna tona takéhoto paliva obsahuje iba 20 kilogramov uránu-235. Celkovo bolo do reaktora naložených 180 ton oxidu uraničitého. Stále nie je presne známe, kto a za akým účelom sa rozhodol vykonať na stanici experiment, ktorý odporoval všetkým mysliteľným bezpečnostným pravidlám.

Jadrové elektrárne v Rusku

Keby nebolo černobyľskej katastrofy, u nás by (s najväčšou pravdepodobnosťou) stále pokračoval program najširšej a najrozšírenejšej výstavby jadrových elektrární. V každom prípade to bol prístup plánovaný v ZSSR.

Vo všeobecnosti hneď po Černobyle začali byť mnohé programy masívne obmedzované, čo okamžite viedlo k zvýšeniu cien mnohých „ekologických“druhov tepelných nosičov. V mnohých oblastiach boli nútení vrátiť sa k výstavbe tepelných elektrární, ktoré (vrátane) dokonca pracujú na uhlí a naďalej monštruózne znečisťujú ovzdušie veľkých miest.

V polovici 21. storočia si vláda napriek tomu uvedomila potrebu rozvoja jadrového programu, pretože bez neho by bolo jednoducho nemožné poskytnúť mnohým regiónom našej krajiny potrebné množstvo energie.

Koľko jadrových elektrární dnes máme v našej krajine? Len desať. Áno, všetko sú to ruské jadrové elektrárne. Ale aj toto číslo generuje viac ako 16% energie, ktorá sa spotrebujenašich občanov. Výkon všetkých 33 blokov, ktoré sú súčasťou týchto jadrových elektrární, je 25,2 GW. Takmer 37 % spotreby elektriny v našich severných regiónoch pokrývajú jadrové elektrárne.

Jednou z najznámejších je Leningradská jadrová elektráreň, postavená už v roku 1973. V súčasnosti prebieha intenzívna výstavba druhej etapy, ktorá umožní navýšiť výkon (4 tis. MW) minimálne dvojnásobne.

Ukrajinské JE

Sovietsky zväz urobil veľa, vrátane rozvoja energetiky v zväzových republikách. Litva tak naraz získala nielen vynikajúcu infraštruktúru a množstvo priemyselných podnikov, ale aj JE Ignalina, ktorá bola až do roku 2005 skutočným „Pockmarked Chicken“a poskytovala takmer celému b altskému regiónu lacné (a svoje vlastné!) Energia.

Hlavný dar však dostal Ukrajina, ktorá dostala štyri elektrárne naraz. Záporožská jadrová elektráreň je vo všeobecnosti najvýkonnejšia v Európe, dodáva 6 GW energie naraz. Vo všeobecnosti ukrajinské jadrové elektrárne dávajú Ukrajine možnosť samostatne sa zásobovať elektrinou, čím sa Litva už nemôže pochváliť.

Teraz fungujú všetky štyri rovnaké stanice: Záporožská, Rivne, Juhoukrajinská a Chmelnická. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, tretí blok jadrovej elektrárne v Černobyle pokračoval v prevádzke až do roku 2000 a pravidelne zásoboval región elektrinou. V súčasnosti 46 % všetkej ukrajinskej elektriny vyrábajú ukrajinské jadrové elektrárne.

Podivné politické ambície úradov v krajine viedli k tomu, že v roku 2011 bolabolo prijaté rozhodnutie nahradiť ruské palivové články americkými. Experiment úplne zlyhal a ukrajinskému priemyslu spôsobili škodu takmer 200 miliónov dolárov.

Vyhliadky

Dnes si výhody mierového atómu opäť pripomínajú po celom svete. Celé mesto môže byť zásobované energiou z malej a primitívnej jadrovej elektrárne, ktorá spotrebuje asi 2 tony paliva ročne. Koľko plynu alebo uhlia sa bude musieť spáliť za rovnaké obdobie? Vyhliadky tejto technológie sú teda obrovské: cena tradičných druhov energie neustále rastie a ich počet klesá.