Atomerőmű: eszköz és környezeti hatás

Atomerőmű: a múltból a jelenbe

Az atomerőmű olyan vállalkozás, amely az elektromos energia előállítására szolgáló berendezések és létesítmények kombinációja. Ennek a berendezésnek a sajátossága a hőszerzés módszere. A villamos energia előállításához szükséges hőmérséklet az atomok bomlási folyamatában keletkezik.

Az atomerőművek üzemanyagának szerepét leggyakrabban 235 (235U) tömegű urán hajtja végre. Pontosan azért, mert ez a radioaktív elem képes nukleáris láncreakciót támogatni, nukleáris erőművekben használják, és nukleáris fegyverekben is használják.

A legnagyobb számú atomerőművel rendelkező országok

A világ legnagyobb atomerőművei

Ma a világ 31 országában 192 atomerőmű működik 451 atomerőművel, amelyek teljes kapacitása 394 GW. Az atomerőművek túlnyomó többsége Európában, Észak-Amerikában, Távol-Kelet-Ázsiában és a volt Szovjetunió területén található, míg Afrikában szinte semmi, Ausztráliában és Óceániában egyáltalán nincs. További 41 reaktor nem termel 1,5 és 20 év közötti villamos energiát, közülük 40 Japánban.

Az elmúlt 10 évben a világon 47 erőmű került üzembe, szinte mindegyikük Ázsiában (26 Kínában) vagy Kelet-Európában található. A jelenleg építés alatt álló reaktorok kétharmada Kínában, Indiában és Oroszországban van. Kína végrehajtja az új atomerőművek építésének leg ambiciózusabb programját, mintegy tucat több országban világszerte építenek atomerőműveket, vagy fejlesztenek projekteket az építéshez.

Az Egyesült Államok mellett a legfejlettebb országok listája az atomenergia területén a következőket tartalmazza:

  • Franciaországban;
  • Japán;
  • Oroszország;
  • Dél-Korea.

2007-ben Oroszország elkezdte építeni a világ első úszó atomerőműjét, amely lehetővé tette, hogy megoldja az ország távoli parti területein az energiahiány problémáját.[12]. Az építés késedelmekkel szembesült. Különböző becslések szerint az első úszó atomerőmű 2018-2019-ben fog működni.

Számos ország, köztük az Egyesült Államok, Japán, Dél-Korea, Oroszország, Argentína, körülbelül 10-20 MW kapacitású mini-atomerőműveket fejleszt az egyes iparágak, lakóépületek, és a jövőben - egyedi házak hő- és áramellátása céljából. Feltételezhető, hogy a kis méretű reaktorok (lásd például a Hyperion atomerőmű) olyan biztonságos technológiákkal hozhatók létre, amelyek ismételten csökkentik a nukleáris anyag szivárgásának lehetőségét[13]. Argentínában egy kis méretű CAREM25 reaktor építése folyik. A mini-atomerőművek használatának első tapasztalatát a Szovjetunió (Bilibino Atomerőmű) szerezte meg.

Az atomerőművek működésének elve

Az atomerőmű működésének alapelve egy nukleáris (néha atom) reaktor működtetése - egy speciális ömlesztett kivitel, amelyben az atomok felosztása az energia kibocsátásával történik.

Különböző típusú nukleáris reaktorok vannak:

  1. A PHWR-t (más néven „túlnyomásos nehézvizes reaktor”) elsősorban Kanadában és az indiai városokban használják. Vízen alapul, amelynek képlete D2O. Mind a hűtőfolyadék, mind a neutron moderátor működését végzi. A hatékonyság 29% -ot tesz ki;
  2. VVER (vízhűtéses reaktor). Jelenleg a WWER-ek csak a FÁK-ban működnek, különösen a VVER-100 modellben. A reaktor hatékonysága 33%;
  3. GCR, AGR (grafit víz). Az ilyen reaktorban lévő folyadék hűtőközegként működik. Ebben a kialakításban a neutron moderátor grafit, így a név. A hatékonyság körülbelül 40%.

Az eszköz elvének megfelelően a reaktorok a következőkre oszthatók:

  • A PWR (nyomás alatti vízreaktor) - úgy van kialakítva, hogy a víz bizonyos nyomás alatt lelassítja a reakciót, és hőt szolgáltat;
  • BWR (úgy tervezték, hogy a gőz és a víz a készülék fő részében vízkör nélkül legyen);
  • RBMK (különösen nagy kapacitású csatornareaktor);
  • BN (a rendszer a neutronok gyors cseréje miatt működik).

Az atomerőmű szerkezete és szerkezete. Hogyan működik az atomerőmű?

Atomerőmű eszköz

Egy tipikus atomerőmű blokkokból áll, amelyek mindegyikében különböző műszaki eszközök vannak elhelyezve. Ezek közül az egyik legjelentősebb a reaktorcsarnok, amely biztosítja a teljes atomerőmű működését. A következő eszközökből áll:

  • reaktorban;
  • medence (nukleáris üzemanyagban van tárolva);
  • üzemanyagtöltő gépek;
  • Vezérlőterem (vezérlőpanel blokkokban, az üzemeltetők segítségével megfigyelhetik a nukleáris hasadási folyamatot).

Ezt az épületet egy csarnok követi. Gőzfejlesztővel van felszerelve, és a fő turbina. Közvetlenül mögöttük vannak a térség határain túlmenő, a kondenzátorok, valamint a villamosenergia-átviteli vonalak.

Többek között van egy egység, amely medencékkel rendelkezik a kiégett fűtőelemek és a speciális hűtőegységek számára (ezeket hűtőtornyoknak nevezik). Ezenkívül a hűtéshez permetező medencéket és természetes tartályokat használnak.

Az atomerőművek működésének elve

Kivétel nélkül minden atomerőműben három villamosenergia-átalakítási szakasz áll rendelkezésre:

  • a nukleáris energia a hőre való áttéréssel;
  • termikus, mechanikus;
  • mechanikus, elektromosra átalakítva.

Az urán felemeli a neutronokat, ami nagy mennyiségű hőt bocsát ki. A reaktorból származó forró vizet a szivattyúkon keresztül egy gőzfejlesztőn keresztül szivattyúzzák, ahol kis hőt ad ki, és ismét visszatér a reaktorba. Mivel ez a víz nagy nyomás alatt van, folyékony állapotban marad (modern VVER reaktorokban kb. 160 atmoszféra ~ 330 ° C hőmérsékleten).[7]). A gőzgenerátorban ez a hő a másodlagos áramkör vízébe kerül, ami sokkal alacsonyabb nyomás alatt van (a primer áramkör nyomásának fele és kevesebb), ezért forral. A keletkező gőz belép a gőzturbinába, amely a generátort forgatja, majd a kondenzátorba, ahol a gőz lehűl, kondenzálódik és ismét belép a gőzfejlesztőbe. A kondenzátort egy külső nyílt vízforrásból (például hűtő-tóból) vízzel hűtjük.

Mind az első, mind a második áramkör zárva van, ami csökkenti a sugárzás szivárgásának valószínűségét. A primer áramkörök szerkezeteinek méretei minimalizálódnak, ami szintén csökkenti a sugárzási kockázatokat. A gőzturbina és a kondenzátor nem érintkezik az elsődleges áramkör vízével, ami megkönnyíti a javítást és csökkenti a radioaktív hulladék mennyiségét az állomás szétszerelése során.

Atomerőmű védelmi mechanizmusai

Minden atomerőmű szükségszerűen integrált biztonsági rendszerekkel van felszerelve, például:

  • lokalizálás - a káros anyagok terjedésének korlátozása baleset esetén, amely sugárzást eredményez;
  • biztosítva - bizonyos mennyiségű energiát szolgáltat a rendszerek stabil működéséhez;
  • vezetők - annak biztosítása, hogy minden védelmi rendszer rendesen működik.

Emellett vészhelyzet esetén a reaktor összeomlik. Ebben az esetben az automatikus védelem megszakítja a láncreakciókat, ha a reaktor hőmérséklete tovább emelkedik. Ez az intézkedés ezt követően komoly helyreállítási munkát igényel, hogy a reaktort újra működtesse.

Miután a csernobili atomerőműben bekövetkezett veszélyes baleset következett be, amelynek oka nem megfelelő reaktor kialakítása volt, nagyobb figyelmet szenteltek a védelmi intézkedéseknek, és tervezési munkákat is végeztek a reaktorok nagyobb megbízhatóságának biztosítása érdekében.

XXI. Századi katasztrófa és következményei

"Fukushima-1"

2011 márciusában Japán északkeleti részén egy szökőárot okozó földrengés sújtotta, amely végül a Fukushima-1 atomerőmű hat reaktorából 4-et károsított.

Kevesebb, mint két évvel a tragédia után, az összeomlás hivatalos halálos áldozatai meghaladták az 1500-at, míg a 20.000-et még mindig nem számoltak be, és további 300 000 lakos kénytelen volt elhagyni otthonát.

Vannak áldozatok, akik nem tudták elhagyni a jelenetet a nagy sugárzás miatt. Azonnali evakuálást szerveztek számukra, 2 napig tartva.

Mindazonáltal minden évben javulnak az atomerőművek baleseteinek megelőzésének módszerei, valamint a vészhelyzetek semlegesítése - a tudomány folyamatosan fejlődik. Mindazonáltal a jövőben nyilvánvalóan a villamos energia előállításának alternatív módja lesz - különösen logikus, hogy a következő tíz évben várhatóan óriás méretű orbitális napelemek keletkeznek, ami eléggé megvalósítható súlytalan körülmények között, valamint más technológiák, beleértve a forradalmi energia technológiákat is.