Jaderné elektrárny. Jaderné elektrárny Ukrajiny. Jaderné elektrárny v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Moderní energetické potřeby lidstva rostou obrovským tempem. Zvyšuje se jeho spotřeba pro osvětlení měst, pro průmyslové a další potřeby národního hospodářství. V souladu s tím se do atmosféry dostává stále více sazí ze spalování uhlí a topného oleje a zvyšuje se skleníkový efekt. V posledních letech se navíc stále více mluví o zavádění elektromobilů, které rovněž přispějí ke zvýšení spotřeby elektřiny.

Bohužel ekologické elektrárny nejsou schopny pokrýt tak gigantické potřeby a další navyšování počtu tepelných elektráren a tepelných elektráren prostě není radno. Co dělat v tomto případě? A není moc z čeho vybírat: jaderné elektrárny, jsou-li správně provozovány, jsou vynikající cestou z energetické slepé uličky.

Navzdory tomu, co se stalo v Černobylu, dokonceVědci z celého světa si vědomi nedávných selhání Japonců a uznávají, že mírový atom je jediným řešením dnešní blížící se energetické krize. Široce propagované alternativní zdroje energie neposkytují ani setinu množství elektřiny, kterou svět každý den potřebuje.

Navíc ani výbuch jaderné elektrárny v Černobylu nezpůsobil ani setinu škod na životním prostředí, což je zaznamenáno i při jedné katastrofě na ropné plošině. Incident BP je toho jasným potvrzením.

Princip činnosti jaderného reaktoru

Zdrojem tepla jsou palivové články – TVEL. Ve skutečnosti se jedná o trubice ze slitiny zirkonia, která mírně podléhá degeneraci i v zóně aktivního štěpení atomů. Uvnitř jsou umístěny tablety oxidu uraničitého nebo zrnka slitiny uranu a molybdenu. Uvnitř reaktoru jsou tyto trubky sestaveny do sestav, z nichž každá obsahuje 18 palivových článků.

Celkem může být téměř dva tisíce sestav a jsou umístěny v kanálech uvnitř grafitového zdiva. Uvolněné teplo se shromažďuje pomocí chladiva a v moderních jaderných elektrárnách jsou dva cirkulační okruhy. Ve druhém z nich voda nijak neinteraguje s aktivní zónou reaktoru, což výrazně zvyšuje bezpečnost konstrukce jako celku. Samotný reaktor je umístěn v šachtě a je vytvořena speciální kapsle pro grafitové zdivo ze stejné slitiny zirkonia (tloušťka 30 mm).

Celá konstrukce spočívá na extrémně masivním základu z vysokopevnostního betonu, pod kterým je bazén umístěn. Slouží k chlazení jaderné elektrárnypalivo v případě nehody.

Princip činnosti je jednoduchý: palivové články se ohřívají, teplo z nich se přenáší do primárního chladiva (kapalný sodík, deuterium), načež se energie přenáší do sekundárního okruhu, uvnitř kterého cirkuluje voda. obrovský tlak. Okamžitě se vaří a pára roztáčí turbíny generátorů. Poté pára vstupuje do kondenzačních zařízení, opět přechází do kapalného stavu, načež je opět odeslána do sekundárního okruhu.

Historie stvoření

V druhé polovině 40. let bylo v SSSR vynaloženo veškeré úsilí na vytvoření projektů zahrnujících mírové využití atomové energie. Slavný akademik Kurčatov na pravidelném zasedání Ústředního výboru KSSS předložil návrh na využití atomové energie k výrobě elektřiny, kterou země, vzpamatovávající se z hrozné války, nutně potřebovala.

V roce 1950 začala výstavba jaderné elektrárny (mimochodem první na světě), která byla položena ve vesnici Obninskoye v regionu Kaluga. O čtyři roky později byla tato stanice, která měla výkon 5 MW, úspěšně spuštěna. Jedinečnost akce spočívá také v tom, že se naše země stala prvním státem na světě, kterému se podařilo efektivně využít atom výhradně pro mírové účely.

Pokračovat v práci

Již v roce 1958 začaly práce na projektu sibiřské JE. Projektovaná kapacita se okamžitě zvýšila 20krát na 100 MW. Ale jedinečnost situace není ani v tomto. Při předání stanice byla její návratnost 600 MW. Vědci ve dvojicilet se podařilo projekt tolik vylepšit a docela nedávno se takový výkon zdál zcela nemožný.

Jaderné elektrárny na území Unie však tehdy nerostly o nic hůř než houby. Takže pár let po sibiřské jaderné elektrárně byla spuštěna jaderná elektrárna Belojarsk. Brzy byla postavena stanice ve Voroněži. V roce 1976 byla uvedena do provozu jaderná elektrárna Kursk, jejíž reaktory byly v roce 2004 vážně modernizovány.

Obecně byly jaderné elektrárny v poválečném období stavěny plánovaně. Pouze katastrofa v Černobylu mohla tento proces zpomalit.

Jak to bylo v zahraničí

Nemělo by se předpokládat, že k takovému vývoji došlo výhradně u nás. Angličané si byli dobře vědomi toho, jak důležité mohou být jaderné elektrárny, a proto v tomto směru aktivně pracovali. Již v roce 1952 tedy zahájili vlastní projekt vývoje a výstavby jaderných elektráren. O čtyři roky později se město Calder Hall stalo prvním anglickým jaderným městem s vlastní 46 MW elektrárnou. V roce 1955 byla v americkém městě Shippingport slavnostně uvedena do provozu jaderná elektrárna. Jeho výkon byl rovných 60 MW. Od té doby zahájily jaderné elektrárny svůj triumfální pochod světem.

Hrozby pro mírový atom

První euforii ze zkrocení atomu brzy vystřídaly úzkosti a strach. Nejvážnější katastrofou byla samozřejmě jaderná elektrárna v Černobylu, ale došlo k elektrárně Mayak, haváriím jaderných reaktorů v jaderných ponorkách a také k dalším incidentům, o kterých se pravděpodobně nikdy nedozvíme. Následky těchto nehoddonutil lidi přemýšlet o zvýšení úrovně kultury ve využívání atomové energie. Kromě toho si lidstvo znovu uvědomilo, že není schopno odolat elementárním silám přírody.

Mnoho osobností světové vědy již dlouhou dobu diskutuje o tom, jak učinit jaderné elektrárny bezpečnějšími. V Moskvě v roce 1989 bylo svoláno světové shromáždění, na základě výsledků jednání byly vyvozeny závěry o nutnosti radikálně zpřísnit kontrolu nad jadernou energií.

Dnes globální komunity bedlivě sledují, jak jsou všechny tyto dohody dodržovány. Žádné pozorování a kontrola však nezachrání přírodní katastrofy nebo banální hlouposti. Znovu to potvrdila nehoda ve Fukušimě-1, v jejímž důsledku se do Tichého oceánu rozlily stovky milionů tun radioaktivní vody. Japonsko, kde je jaderná elektrárna jediným prostředkem k zajištění gigantických potřeb průmyslu a obyvatelstva elektřinou, obecně neopustilo program výstavby jaderných elektráren.

Klasifikace

Všechny jaderné elektrárny lze klasifikovat podle typu vyrobené energie a také podle modelu jejich reaktoru. Zohledňuje se také stupeň bezpečnosti, typ konstrukce a další důležité parametry.

Takto jsou klasifikovány podle typu vyrobené energie:

• Jaderné elektrárny. Jedinou energií, kterou vyrábějí, je elektřina.
• Jaderné tepelné elektrárny. Kromě elektřiny vyrábějí tato zařízení také teplo, což je činí zvláště cennými pro nasazení v severních městech. Tam provoz jaderné elektrárnyumožňuje výrazně snížit závislost regionu na dodávkách paliva z jiných regionů.

Použité palivo a další vlastnosti

Nejběžnější jsou jaderné reaktory, které využívají jako palivo obohacený uran. Chladicí kapalinou je lehká voda. Takové reaktory se nazývají lehkovodní reaktory a existují dva typy. V prvním případě se pára, která se používá k otáčení turbín, tvoří v aktivní zóně reaktoru.

V druhém případě se pro tvorbu páry používá systém chladiče, díky kterému voda nevniká do jádra. Mimochodem, vývoj tohoto systému začal již v 50. letech minulého století a jako základ pro něj posloužil vývoj americké armády. Přibližně ve stejné době vyvinul SSSR reaktor prvního typu, ale s moderačním systémem, v jehož roli byly použity grafitové tyče.

Takto se objevil plynem chlazený reaktor, který používá mnoho jaderných elektráren v Rusku. Rychlé zrychlení výstavby stanic tohoto konkrétního modelu bylo způsobeno tím, že reaktory produkovaly jako vedlejší produkt zbrojní plutonium. Navíc se jako palivo pro tuto odrůdu hodí i obyčejný přírodní uran, jehož ložiska jsou u nás velmi velká.

Dalším typem reaktoru, který je poměrně rozšířen po celém světě, je těžkovodní model poháněný přírodním uranem. Nejprve byly takové modely vytvořeny téměř všemi zeměmi, které měly přístup k jaderným reaktorům, alednes mezi jejich vykořisťovatele patří pouze Kanada, v jejíchž útrobách se nacházejí nejbohatší naleziště přírodního uranu.

Jak byly reaktory vylepšeny?

Nejprve byla k výrobě plášťů palivových tyčí a cirkulačních kanálů použita obyčejná ocel. V té době se ještě nevědělo o slitinách zirkonia, které jsou pro takové účely mnohem vhodnější. Reaktor byl chlazen vodou dodávanou pod tlakem 10 atmosfér.

Současně vypouštěná pára měla teplotu 280 stupňů. Všechny kanály, ve kterých byly umístěny palivové tyče, byly odnímatelné, protože se musely poměrně často vyměňovat. Faktem je, že v zóně činnosti jaderného paliva jsou materiály poměrně rychle vystaveny deformaci a destrukci. Ve skutečnosti jsou konstrukční prvky v jádru navrženy na 30 let, ale v takových případech je optimismus nepřijatelný.

Palivové tyče

V tomto případě se vědci rozhodli použít variantu s jednostranným trubkovým chlazením. Tato konstrukce dramaticky snižuje možnost, že se štěpné produkty dostanou do okruhu výměny tepla i v případě poškození palivového článku. Stejné jaderné palivo je slitina uranu a molybdenu. Toto řešení umožnilo vytvořit relativně levné a spolehlivé zařízení, které může fungovat stabilně i při výrazně zvýšených teplotách.

Černobyl

Ač se to může zdát zvláštní, ale nechvalně známý Černobyl, jehož jaderná elektrárna se stala symbolem katastrof způsobených člověkem minulého století, byl skutečným triumfem vědy. Při jeho konstrukci a designu byly v té době použity nejpokročilejší technologie. Samotný výkon reaktoru dosáhl 3200 MW. Nové bylo i palivo: v jaderné elektrárně v Černobylu byl poprvé použit obohacený přírodní oxid uraničitý. Jedna tuna takového paliva obsahuje pouze 20 kilogramů uranu-235. Celkem bylo do reaktoru naloženo 180 tun oxidu uraničitého. Dodnes se přesně neví, kdo a za jakým účelem se rozhodl na stanici provést experiment, který odporoval všem myslitelným bezpečnostním pravidlům.

Jaderné elektrárny v Rusku

Nebýt černobylské katastrofy, u nás by (s největší pravděpodobností) stále pokračoval program nejširší a nejrozšířenější výstavby jaderných elektráren. V každém případě to byl přístup plánovaný v SSSR.

Obecně platí, že bezprostředně po Černobylu začalo být mnoho programů masivně omezováno, což okamžitě vedlo ke zvýšení cen mnoha druhů tepelných nosičů „šetrných k životnímu prostředí“. V mnoha oblastech byli nuceni vrátit se ke stavbě tepelných elektráren, které (včetně) dokonce pracují na uhlí a nadále monstrózně znečišťují atmosféru velkých měst.

V polovině roku 2000 si vláda přesto uvědomila potřebu rozvoje jaderného programu, protože bez něj by bylo prostě nemožné poskytnout mnoha regionům naší země potřebné množství energie.

Kolik jaderných elektráren dnes v naší zemi máme? Jen deset. Ano, to všechno jsou ruské jaderné elektrárny. Ale i toto číslo generuje více než 16 % energie, která se spotřebujenaši občané. Výkon všech 33 energetických bloků, které jsou součástí těchto jaderných elektráren, je 25,2 GW. Téměř 37 % potřeby elektřiny v našich severních regionech pokrývají jaderné elektrárny.

Jednou z nejznámějších je Leningradská jaderná elektrárna, postavená již v roce 1973. V současné době probíhá intenzivní výstavba druhé etapy, která umožní navýšit výkon (4 tisíce MW) minimálně na dvojnásobek.

Ukrajinské JE

Sovětský svaz udělal hodně, včetně rozvoje energetiky v republikách svazu. Litva tak svého času získala nejen vynikající infrastrukturu a spoustu průmyslových podniků, ale také JE Ignalina, která byla až do roku 2005 skutečným „Pockmarked Chicken“, poskytující téměř celému pob altskému regionu levné (a své vlastní!) Energie.

Hlavní dar byl ale věnován Ukrajině, která dostala čtyři elektrárny najednou. Záporožská JE je obecně nejvýkonnější v Evropě, dodává 6 GW energie najednou. Obecně platí, že ukrajinské jaderné elektrárny jí dávají možnost samostatně se zásobovat elektřinou, čímž se Litva již nemůže pochlubit.

Nyní fungují všechny čtyři stejné stanice: Záporožská, Rivne, Jihoukrajinská a Chmelnická. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení fungoval třetí blok černobylské jaderné elektrárny až do roku 2000 a pravidelně zásoboval region elektřinou. V současnosti 46 % veškeré ukrajinské elektřiny vyrábí ukrajinské jaderné elektrárny.

Podivné politické ambice úřadů v zemi vedly k tomu, že v roce 2011 bylabylo rozhodnuto vyměnit ruské palivové články za americké. Experiment zcela selhal a ukrajinskému průmyslu byla způsobena škoda téměř 200 milionů dolarů.

Vyhlídky

Dnes si výhody mírového atomu opět připomíná celý svět. Celé město může být zásobováno energií z malé a primitivní jaderné elektrárny, která spotřebuje asi 2 tuny paliva ročně. Kolik plynu nebo uhlí se bude muset za stejnou dobu spálit? Vyhlídky této technologie jsou tedy obrovské: tradiční druhy energie neustále rostou v ceně a jejich počet se snižuje.