NPP: принцип на действие и устройство. Историята на създаването на атомни електроцентрали

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Последно модифициран: 2024-02-12 04:08

В средата на двадесети век най-добрите умове на човечеството работиха усилено върху две задачи едновременно: върху създаването на атомна бомба, а също и върху това как да използват енергията на атома за мирни цели. Така се появиха първите в света атомни електроцентрали. Какъв е принципът на работа на атомната електроцентрала? И къде в света се намират най-големите от тези електроцентрали?

История и характеристики на ядрената енергия

"Енергията е главата на всичко" - така можете да перифразирате една добре позната поговорка, предвид обективните реалности на 21-ви век. С всеки нов кръг от технологичен прогрес човечеството се нуждае от все по-голямо количество от него. Днес енергията на "мирния атом" се използва активно в икономиката и производството, а не само в енергийния сектор.

Електричеството, генерирано от така наречените атомни електроцентрали (които работят на много прост принцип), се използва широко в индустрията, изследването на космоса, медицината и селското стопанство.

Ядрената енергия е клон на тежката индустрия, който извлича топлина и електричество от кинетичната енергия на атома.

Кога се появихапървите атомни електроцентрали? Съветските учени са изследвали принципа на работа на такива електроцентрали още през 40-те години. Между другото, паралелно те изобретиха и първата атомна бомба. По този начин атомът беше едновременно „мирен“и смъртоносен.

През 1948 г. И. В. Курчатов предлага съветското правителство да започне да извършва пряка работа по добива на атомна енергия. Две години по-късно, в Съветския съюз (в град Обнинск, Калужска област), започва изграждането на първата атомна електроцентрала на планетата.

Принципът на работа на всички атомни електроцентрали е подобен и изобщо не е трудно да се разбере. Това ще бъде обсъдено допълнително.

NPP: принцип на действие (снимка и описание)

Работата на всяка ядрена електроцентрала се основава на мощна реакция, която възниква по време на деленето на ядрото на атома. В този процес най-често участват атомите на уран-235 или плутоний. Ядрото на атомите разделя неутрона, който влиза в тях отвън. В този случай се получават нови неутрони, както и фрагменти на делене, които имат огромна кинетична енергия. Просто тази енергия е основният и ключов продукт на всяка атомна електроцентрала

Ето как можете да опишете принципа на действие на реактора на атомна електроцентрала. На следващата снимка можете да видите как изглежда отвътре.

Има три основни типа ядрени реактори:

• канален реактор с висока мощност (съкратено като RBMK);
• воден реактор под налягане (VVER);
• реактор с бързи неутрони (FN).

Отделно си струва да се опише принципът на работа на атомните електроцентрали като цяло. Как работи ще бъде обсъдено.в следващата статия.

Принцип на работа на АЕЦ (диаграма)

Атомната електроцентрала работи при определени условия и в строго определени режими. В допълнение към ядрен реактор (един или повече), структурата на атомната електроцентрала включва други системи, специални съоръжения и висококвалифициран персонал. Какъв е принципът на работа на атомните електроцентрали? Може да се опише накратко по следния начин.

Основният елемент на всяка атомна електроцентрала е ядрен реактор, в който протичат всички основни процеси. Писахме за това какво се случва в реактора в предишния раздел. В този огромен котел се подава ядрено гориво (обикновено най-често уран) под формата на малки черни пелети.

Енергията, освободена по време на реакциите, протичащи в ядрен реактор, се превръща в топлина и се прехвърля към охлаждащата течност (обикновено вода). Трябва да се отбележи, че по време на този процес охлаждащата течност също получава определена доза радиация.

Освен това топлината от охлаждащата течност се прехвърля към обикновена вода (чрез специални устройства - топлообменници), която в резултат на това кипи. Получената водна пара задвижва турбината. Към последния е свързан генератор, който генерира електрическа енергия.

Така според принципа на работа на атомната електроцентрала това е същата ТЕЦ. Единствената разлика е как се произвежда парата.

География на ядрената енергия

Петте най-добри страни в производството на ядрена енергия са, както следва:

1. САЩ.
2. Франция.
3. Япония.
4. Русия.
5. Южна Корея.

В същото време Съединените американски щати, генериращи около 864 милиарда kWh годишно, произвеждат до 20% от електроенергията в света.

Общо 31 държави в света работят с атомни електроцентрали. От всички континенти на планетата само два (Антарктида и Австралия) са напълно освободени от ядрена енергия.

Днес в света работят 388 ядрени реактора. Вярно е, че 45 от тях не са произвеждали ток от година и половина. Повечето от ядрените реактори се намират в Япония и САЩ. Пълната им география е представена на следната карта. Държавите с работещи ядрени реактори са маркирани в зелено, общият им брой в определена държава също е посочен.

Развитие на ядрената енергетика в различни страни

Като цяло към 2014 г. се наблюдава общ спад в развитието на ядрената енергетика. Лидерите в изграждането на нови ядрени реактори са три държави: Русия, Индия и Китай. Освен това редица държави, които нямат атомни електроцентрали, планират да ги построят в близко бъдеще. Те включват Казахстан, Монголия, Индонезия, Саудитска Арабия и редица страни от Северна Африка.

От друга страна, редица държави започнаха постепенно намаляване на броя на атомните електроцентрали. Те включват Германия, Белгия и Швейцария. А в някои страни (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядрената енергия е забранена на законодателно ниво.

Основни проблеми на ядрената енергетика

Има един значителен екологичен проблем, свързан с развитието на ядрената енергетика. Това е така нареченото топлинно замърсяване на околната среда. Така според много експерти атомните електроцентрали отделят повече топлина от ТЕЦ със същия капацитет. Особено опасно е замърсяването на термалните води, което нарушава естествените условия на живот на биологичните организми и води до смъртта на много видове риби.

Друг горещ проблем, свързан с ядрената енергетика, засяга ядрената безопасност като цяло. За първи път човечеството сериозно се замисли за този проблем след катастрофата в Чернобил през 1986 г. Принципът на работа на атомната електроцентрала в Чернобил не се различаваше много от този на другите атомни електроцентрали. Това обаче не я спаси от голяма и тежка катастрофа, която доведе до много тежки последици за цяла Източна Европа.

Освен това, опасността от ядрената енергия не се ограничава до възможни аварии, причинени от човека. Така възникват големи проблеми с изхвърлянето на ядрени отпадъци.

Предимства на ядрената енергия

Въпреки това, привържениците на развитието на ядрената енергетика също посочват ясните предимства на атомните електроцентрали. Така, по-специално, Световната ядрена асоциация наскоро публикува своя доклад с много интересни данни. Според него броят на човешките жертви, съпътстващи производството на един гигават електроенергия в атомните електроцентрали, е 43 пъти по-малък, отколкото в традиционните ТЕЦ.

Има и други също толкова важни предимства. А именно:

• евтино производство на електроенергия;
• екологична чистота на ядрената енергия (с изключение на замърсяването на термалната вода);
• липса на стриктно географско препращане на атомните електроцентрали към големи източници на гориво.

Вместо заключение

През 1950 г. е построена първата в света атомна електроцентрала. Принципът на работа на атомните електроцентрали е деленето на атом с помощта на неутрон. Този процес освобождава огромно количество енергия.

Изглежда, че ядрената енергия е изключително благо за човечеството. Историята обаче е доказала обратното. По-специално, две големи трагедии - аварията в съветската атомна електроцентрала в Чернобил през 1986 г. и аварията в японската електроцентрала Фукушима-1 през 2011 г. - демонстрираха опасността, която представлява "мирният" атом. И много страни по света днес започнаха да мислят за частично или дори пълно отхвърляне на ядрената енергия.