NEK: načelo delovanja in naprava. Zgodovina NEK

V sredini dvajsetega stoletja, najboljši umi človeštva so trdo delali na dve nalogi hkrati: o nastanku atomske bombe, in o tem, kako lahko uporabljate atomske energije v miroljubne namene. Torej so bile prve jedrske elektrarne na svetu. Kakšno je načelo delovanja jedrskih elektrarn? In kje so na svetu največji od teh elektrarn?

Zgodovina in značilnosti jedrske energije

"Energija je vse do glave" - ​​tako lahko parafraziramo dobro znani pregovor, glede na objektivne stvarnosti 21. stoletja. Z vsakim novim krogom tehnološkega napredka človeštvo potrebuje vse več. Danes se energija "mirnega atoma" dejavno uporablja v gospodarstvu in proizvodnji, ne le v energetskem sektorju.

Električna energija, proizvedena v tako imenovanih jedrskih elektrarnah (načelo delovanja je zelo preprosto po naravi) se pogosto uporablja v industriji, raziskovanju vesolja, medicini in kmetijstvu.

Jedrska energija je industrija težke industrije, ki pridobiva toploto in električno energijo iz kinetične energije atoma.

Kdaj so se pojavile prve jedrske elektrarne? Načelo delovanja takšnih elektrarn Sovjetski znanstveniki so študirali v 40. letih. Mimogrede, vzporedno so izumili tudi prvo atomsko bombo. Tako je bil atom "miren" in smrtonosen.

Leta 1948 je IV Kurchatov predlagal, da sovjetska vlada začne izvajati neposredno delo na pridobivanju atomske energije. Dve leti kasneje v Sovjetski zvezi (v mestu Obninsk, regija Kaluga) začne gradnja prve jedrske elektrarne na planetu.

Načelo delovanja vseh jedrske elektrarne je podobno, vendar je ni težko razumeti. O tem bomo razpravljali pozneje.

NEK: načelo delovanja (fotografija in opis)

V središču dela katere koli jedrske elektrarne je močna reakcija, ki se zgodi, ko se jedrska cepitev atom. V tem procesu so najpogosteje vključeni atomi uran-235 ali plutonij. Jedro atomov deli nevtron, ki pade v njih od zunaj. V tem primeru nastanejo novi nevtroni, pa tudi fragmenti cepitve, ki imajo ogromno kinetično energijo. Ta energija je glavni in ključni proizvod katere koli jedrske elektrarne

Tako je mogoče opisati načelo delovanja reaktorja jedrske elektrarne. Na naslednji fotografiji si lahko ogledate, kako izgleda od znotraj.

Obstajajo tri glavne vrste jedrskih reaktorjev:

• reaktor kanala velikih zmogljivosti (skrajšan kot RBMK);
• vodno-vodni reaktor (VVER);
• hitri nevtronski reaktor (BN).

Primerno je opisati načelo delovanja NEK kot celote. O tem, kako deluje, bo razpravljal v naslednjem članku.

Načelo delovanja jedrske elektrarne (shema)

Jedrska elektrarna deluje pod določenimi pogoji in v strogo predpisanih načinih. Razen jedrski reaktor (ena ali več) struktura NEK vključuje druge sisteme, posebne objekte in visoko usposobljeno osebje. Kakšno je delovno načelo jedrske elektrarne? Na kratko lahko opisujemo, kot sledi.

Glavni element katere koli jedrske elektrarne je jedrski reaktor, v katerem potekajo vsi glavni procesi. O tem, kaj se dogaja v reaktorju, smo napisali v prejšnjem poglavju. Jedrsko gorivo (praviloma je najpogosteje uran) v obliki majhnih črnih tablet, ki jih hranimo v ta ogromen lonec.

Energijo, ki se sprošča med reakcijami, ki se pojavljajo v atomskem reaktorju, se pretvori v toploto in se prenese v toplotni nosilec (ponavadi voda). Omeniti velja, da hladilno sredstvo v tem procesu prejme določen odmerek sevanja.

Nato se toplota iz hladila prenese v navadno vodo (s posebnimi napravami - toplotnimi izmenjevalci), kar je posledica tega vrenja. Vodna para, ki tvori v tem primeru, vrti turbino. Generator je povezan s slednjim, ki ustvarja električno energijo.

Tako je v skladu z načelom delovanja jedrske elektrarne ta toplotna elektrarna. Edina razlika je v tem, kako se oblikuje parna voda.

Geografija jedrske energije

Prvih pet držav v proizvodnji jedrske energije je naslednje:

1. ZDA.
2. Francija.
3. Japonska.
4. Rusija.
5. Južna Koreja.

Istočasno Združene države Amerike, ki proizvedejo približno 864 milijard kWh na leto, proizvedejo do 20% svetovne električne energije.

Skupaj 31 držav upravlja jedrske elektrarne na svetu. Od vseh kontinentov tega planeta sta le dva (Antarktika in Avstralija) popolnoma brez atomske energije.

Do danes je na svetu 388 jedrskih reaktorjev. Res je, 45 jih že leta in pol proizvajajo električno energijo. Večina jedrskih reaktorjev se nahaja na Japonskem in v Združenih državah. Njihova popolna geografija je predstavljena na naslednjem zemljevidu. Zelene države so označene države z operativnimi jedrskimi reaktorji, prav tako pa je navedeno tudi njihovo skupno število v določeni državi.

Razvoj jedrske energije v različnih državah

Na splošno je od leta 2014 prišlo do splošnega upada razvoja jedrske energije. Voditelji v izgradnji novih jedrskih reaktorjev so tri države: Rusija, Indija in Kitajska. Poleg tega številne države, ki nimajo jedrskih elektrarn, nameravajo graditi v bližnji prihodnosti. Te vključujejo Kazahstan, Mongolijo, Indonezijo, Savdsko Arabijo in številne države v Severni Afriki.

Po drugi strani pa so številne države določile pot za postopno zmanjšanje števila jedrskih elektrarn. Te vključujejo Nemčijo, Belgijo in Švico. V nekaterih državah (Italija, Avstrija, Danska, Urugvaj) je jedrska energija prepovedana na zakonodajni ravni.

Glavni problemi jedrske energije

Z razvojem jedrske energije obstaja en pomemben okoljski problem. To je tako imenovano termično onesnaževanje okolja. Torej, po mnenju mnogih strokovnjakov, jedrske elektrarne proizvajajo več toplote kot termoelektrarne iste zmogljivosti. Zlasti nevarno je toplotna kontaminacija vode, ki moti naravne razmere življenje bioloških organizmov in vodi do smrti številnih vrst rib.

Drugi akutni problem, povezan z jedrsko energijo, zadeva jedrsko varnost na splošno. Človeštvo je prvič po tej nesreči v Černobilu leta 1986 resno obravnavalo ta problem. Načelo delovanja jedrske elektrarne Černobila se ni bistveno razlikovalo od delovanja drugih jedrskih elektrarn. Vendar to ni rešilo večje in resne nesreče, ki je imela zelo resne posledice za celotno vzhodno Evropo.

In nevarnost jedrske energije ni omejena samo na možne tehnološke nesreče. Torej se pojavijo veliki problemi z odstranjevanjem jedrskih odpadkov.

Prednosti jedrske energije

Kljub temu zagovorniki razvoja jedrske energije prav tako imenujejo očitne prednosti jedrskih elektrarn. Tako je Svetovna zveza za jedrsko energijo nedavno objavila poročilo z zelo zanimivimi podatki. Po njegovem mnenju je število žrtev, ki spremljajo proizvodnjo ene gigavate električne energije v jedrskih elektrarnah, 43-krat manj kot v tradicionalnih termoelektrarnah.

Obstajajo še druge, ne manj pomembne, prednosti. Namreč:

• poceni proizvodnjo električne energije;
• ekološka čistost jedrske energije (razen samo onesnaževanja s termalno vodo);
• odsotnost strogega georeferenciranja jedrskih elektrarn na velike vire goriva.

Namesto sklepanja

Leta 1950 je bila zgrajena prva jedrska elektrarna na svetu. Načelo delovanja jedrskih elektrarn je razdeliti atom z nevtronom. Zaradi tega procesa se sprosti ogromna količina energije.

Zdi se, da je jedrska energija izjemna korist za človeštvo. Vendar pa je zgodovina dokazala drugače. Še posebej, dva velika tragedija - nesreča v jedrski elektrarni v Sovjetski Černobilu leta 1986 in se je nesreča v japonski elektrarni Fukušima-1 v letu 2011 - je pokazala na nevarnosti, ki jih je "mirno" atoma. Številne države sveta so danes začele razmišljati o delni ali celo popolni opustitvi jedrske energije.