Ydinvoimalaitokset. Ukrainan ydinvoimalat. Ydinvoimalat Venäjällä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ihmiskunnan nykyajan energiantarpeet kasvavat v altavaa vauhtia. Sen kulutus kaupunkien valaistukseen, teollisiin ja muihin kansantalouden tarpeisiin kasvaa. Tästä johtuen hiilen ja polttoöljyn polttamisesta vapautuu yhä enemmän nokea ilmakehään ja kasvihuoneilmiö voimistuu. Lisäksi viime vuosina on puhuttu yhä enemmän sähköajoneuvojen käyttöönotosta, mikä myös lisää sähkönkulutusta.

Valitettavasti ympäristöystävälliset HEPP:t eivät pysty kattamaan niin jättimäisiä tarpeita, ja lämpövoimaloiden ja lämpövoimaloiden määrän lisääminen ei ole yksinkertaisesti suositeltavaa. Mitä tehdä tässä tapauksessa? Eikä valinnanvaraa ole paljoa: ydinvoimalat ovat oikein käytettyinä erinomainen tapa ulos energiaumpikujasta.

Tshernobylin tapahtumista huolimatta, jopaJapanilaisten viimeaikaiset epäonnistumiset huomioiden tutkijat ympäri maailmaa tunnustavat, että rauhanomainen atomi on ainoa ratkaisu lähestyvään energiakriisiin tänään. Laaj alti mainostetut vaihtoehtoiset energialähteet eivät tuota sadasosaakaan siitä sähkömäärästä, jota maailma tarvitsee päivittäin.

Lisäksi edes Tšernobylin ydinvoimalan räjähdys ei aiheuttanut sadasosaa ympäristövahingoista, mikä näkyy jopa yhdellä öljynporauslautalla tapahtuneella katastrofilla. BP-tapaus on selvä vahvistus tälle.

Ydinreaktorin toimintaperiaate

Lämmönlähde on polttoaine-elementit - TVEL. Itse asiassa nämä ovat zirkoniumseoksesta valmistettuja putkia, jotka ovat hieman alttiina rappeutumiseen jopa atomien aktiivisen fission alueella. Sisälle on sijoitettu uraanidioksiditabletteja tai uraanin ja molybdeenin seoksen rakeita. Nämä putket on koottu reaktorin sisällä kokoonpanoiksi, joista jokainen sisältää 18 polttoaine-elementtiä.

Yhteensä kokoonpanoja voi olla lähes kaksituhatta, ja ne sijoitetaan kanaviin grafiittimuurauksen sisällä. Vapautunut lämpö kerätään t alteen jäähdytysnesteen avulla, ja nykyaikaisissa ydinvoimalaitoksissa on kaksi kiertopiiriä. Toisessa niistä vesi ei ole millään tavalla vuorovaikutuksessa reaktorisydämen kanssa, mikä lisää merkittävästi koko rakenteen turvallisuutta. Itse reaktori sijaitsee kuilussa, ja samasta zirkoniumseoksesta (30 mm paksuinen) grafiittimuurausta varten luodaan erityinen kapseli.

Koko rakennelma lepää erittäin massiivisella korkealujuusbetonipohjalla, jonka alla allas sijaitsee. Se jäähdyttää ydinvoimaapolttoainetta onnettomuuden sattuessa.

Toimintaperiaate on yksinkertainen: polttoaine-elementit lämmitetään, lämpö siirtyy niistä primääriseen jäähdytysnesteeseen (nestemäinen natrium, deuterium), minkä jälkeen energia siirtyy toisiopiiriin, jonka sisällä vesi kiertää v altava paine. Se kiehuu välittömästi ja höyry pyörittää generaattoreiden turbiineja. Sen jälkeen höyry tulee lauhdutuslaitteisiin, muuttuu jälleen nestemäiseksi, minkä jälkeen se lähetetään jälleen toisiopiiriin.

Luomisen historia

1940-luvun jälkipuoliskolla Neuvostoliitossa tehtiin kaikkensa atomienergian rauhanomaiseen käyttöön liittyvien hankkeiden luomiseksi. Kuuluisa akateemikko Kurchatov esitti puheessaan NSKP:n keskuskomitean säännöllisessä kokouksessa ehdotuksen atomienergian käyttämisestä sähkön tuottamiseen, jota kauheasta sodasta toipuva maa kipeästi tarvitsi.

Vuonna 1950 aloitettiin ydinvoimalan rakentaminen (muuten ensimmäinen maailmassa), joka rakennettiin Obninskojeen kylään Kalugan alueella. Neljä vuotta myöhemmin tämä 5 MW:n kapasiteetti otettiin käyttöön onnistuneesti. Tapahtuman ainutlaatuisuus piilee myös siinä, että maastamme tuli ensimmäinen v altio maailmassa, joka onnistui tehokkaasti käyttämään atomia yksinomaan rauhanomaisiin tarkoituksiin.

Jatka työtä

Jo vuonna 1958 aloitettiin työ Siperian ydinvoimalaitoksen suunnittelussa. Suunnittelukapasiteetti kasvoi välittömästi 20-kertaiseksi ja oli 100 MW. Mutta tilanteen ainutlaatuisuus ei ole edes tässä. Aseman luovutushetkellä sen palautusteho oli 600 MW. Tiedemiehet vain parissavuosien aikana on onnistuttu parantamaan projektia niin paljon, ja aivan viime aikoina tällainen suorituskyky näytti täysin mahdottom alta.

Ydinvoimalat unionin laajuuksissa eivät kuitenkaan kasvaneet silloin sieniä huonommin. Joten pari vuotta Siperian ydinvoimalan jälkeen Belojarskin ydinvoimala käynnistettiin. Pian Voronežiin rakennettiin asema. Vuonna 1976 otettiin käyttöön Kurskin ydinvoimalaitos, jonka reaktorit modernisoitiin vakavasti vuonna 2004.

Ydinvoimalaitoksia rakennettiin yleisesti suunnitelmallisesti koko sodanjälkeisen ajan. Vain Tšernobylin katastrofi voisi hidastaa tätä prosessia.

Kuinka ulkomailla meni

Ei pidä olettaa, että tällainen kehitys toteutettiin yksinomaan maassamme. Britit tiesivät hyvin, kuinka tärkeitä ydinvoimalat voivat olla, ja siksi työskentelivät aktiivisesti tähän suuntaan. Joten jo vuonna 1952 he käynnistivät oman hankkeensa ydinvoimaloiden kehittämiseksi ja rakentamiseksi. Neljä vuotta myöhemmin Calder Hallin kaupungista tuli ensimmäinen Englannin ydinkaupunki, jolla oli oma 46 MW:n voimalaitos. Vuonna 1955 ydinvoimala otettiin juhlallisesti käyttöön amerikkalaisessa Shippingportin kaupungissa. Sen teho oli 60 MW. Siitä lähtien ydinvoimalat ovat aloittaneet voittomarssinsa ympäri maailmaa.

Uhat rauhanomaiselle atomille

Ensimmäinen euforia atomin kesyttämisestä korvattiin pian ahdistuksella ja pelolla. Tietenkin Tšernobylin ydinvoimala oli vakavin katastrofi, mutta siellä oli Mayak-voimala, ydinsukellusveneiden ydinreaktoreiden onnettomuuksia sekä muita tapauksia, joista emme todennäköisesti koskaan tiedä. Näiden onnettomuuksien seurauksetpakotti ihmiset ajattelemaan kulttuuritason nostamista atomienergian käytössä. Lisäksi ihmiskunta tajusi jälleen kerran, että se ei kyennyt vastustamaan luonnon alkuaineita.

Monet maailmantieteen huippututkijat ovat pitkään keskustelleet ydinvoimaloiden turvallisuuden parantamisesta. Moskovassa vuonna 1989 kutsuttiin koolle maailmankokous, jonka tulosten perusteella tehtiin johtopäätökset tarpeesta tiukentaa ydinenergian valvontaa radikaalisti.

Tänä päivänä maailmanlaajuiset yhteisöt seuraavat tarkasti, kuinka kaikkia näitä sopimuksia noudatetaan. Mikään tarkkailu ja valvonta ei kuitenkaan voi pelastaa luonnonkatastrofilta tai banaalilta typeryydeltä. Tämän vahvisti jälleen Fukushima-1:n onnettomuus, jonka seurauksena satoja miljoonia tonneja radioaktiivista vettä on valunut Tyyneen v altamereen. Yleisesti ottaen Japani, jossa ydinvoimala on ainoa keino tarjota teollisuuden ja väestön jättimäiset sähköntarpeet, ei ole luopunut ydinvoimalan rakennusohjelmasta.

Luokittelu

Kaikki ydinvoimalaitokset voidaan luokitella tuotetun energian tyypin sekä niiden reaktorimallin mukaan. Turvallisuusaste, rakennetyyppi sekä muut tärkeät parametrit otetaan myös huomioon.

Näin ne luokitellaan tuotetun energian tyypin mukaan:

• Ydinvoimalaitokset. Ainoa energia, jota he tuottavat, on sähkö.
• Ydinlämpövoimalaitokset. Nämä tilat tuottavat sähkön lisäksi myös lämpöä, mikä tekee niistä erityisen arvokkaita pohjoisten kaupunkien käyttöönotossa. Siellä ydinvoimalan toimintaamahdollistaa jyrkästi alueen riippuvuuden muiden alueiden polttoainetoimituksista.

Käytetty polttoaine ja muut ominaisuudet

Yleisimpiä ovat ydinreaktorit, jotka käyttävät rikastettua uraania polttoaineena. Jäähdytysneste on kevyttä vettä. Tällaisia reaktoreita kutsutaan kevytvesireaktoreiksi, ja niitä on kahdenlaisia. Ensimmäisessä tapauksessa turbiinien pyörittämiseen käytettävä höyry muodostuu reaktorin sydämessä.

Höyryn muodostukseen toisessa tapauksessa käytetään jäähdytyselementtijärjestelmää, jonka vuoksi vesi ei pääse ytimeen. Muuten, tämän järjestelmän kehittäminen alkoi jo viime vuosisadan 50-luvulla, ja amerikkalainen sotilaallinen kehitys toimi sen perustana. Samoihin aikoihin Neuvostoliitto kehitti ensimmäisen tyyppisen, mutta hidastavalla järjestelmällä varustetun reaktorin, jonka roolissa käytettiin grafiittisauvoja.

Näin ilmestyi kaasujäähdytteinen reaktori, jota monet Venäjän ydinvoimalat käyttävät. Tämän mallin asemien rakentamisen nopea kiihtyminen johtui siitä, että reaktorit tuottivat aselaatuista plutoniumia sivutuotteena. Lisäksi tavallinen luonnonuraani, jonka esiintymät maassamme ovat erittäin suuret, sopii tälle lajikkeelle polttoaineeksi.

Toinen reaktorityyppi, joka on melko laajalle levinnyt ympäri maailmaa, on luonnonuraanilla polttoaineena toimiva raskaan veden malli. Aluksi tällaisia malleja loivat melkein kaikki maat, joilla oli pääsy ydinreaktoreihin, muttanykyään vain Kanada on heidän riistäjiensä joukossa, jonka suolistossa on rikkaimmat luonnonuraaniesiintymät.

Miten reaktoreita on parannettu?

Ensin tavallista terästä käytettiin polttoainesauvojen päällysteiden ja kiertokanavien valmistukseen. Tuolloin ei vielä tiedetty zirkoniumlejeeringeistä, jotka soveltuvat paljon paremmin sellaisiin tarkoituksiin. Reaktori jäähdytettiin vedellä, jota syötettiin 10 ilmakehän paineessa.

Samaan aikaan vapautuneen höyryn lämpötila oli 280 astetta. Kaikki kanavat, joissa polttoainesauvat sijaitsivat, tehtiin irrotettaviksi, koska ne piti vaihtaa suhteellisen usein. Tosiasia on, että ydinpolttoaineen toiminta-alueella materiaalit altistuvat melko nopeasti muodonmuutokselle ja tuhoutumiselle. Itse asiassa ytimen rakenneosat on suunniteltu 30 vuodeksi, mutta sellaisissa tapauksissa optimismia ei voida hyväksyä.

Polttoainesauvat

Tässä tapauksessa tutkijat päättivät käyttää varianttia, jossa on yksipuolinen putkimainen jäähdytys. Tämä muotoilu vähentää dramaattisesti fissiotuotteiden mahdollisuuksia päästä lämmönvaihtopiiriin jopa polttoaine-elementin vaurioituessa. Sama ydinpolttoaine on uraanin ja molybdeenin seos. Tämä ratkaisu mahdollisti suhteellisen halpojen ja luotettavien laitteiden luomisen, jotka voivat toimia vakaasti jopa merkittävästi korkeissa lämpötiloissa.

Tšernobyl

Niin oudolta kuin se kuulostaakin, mutta surullisen kuuluisa Tšernobyl, jonka ydinvoimalasta tuli viime vuosisadan ihmisen aiheuttamien katastrofien symboli, oli todellinen tieteen voitto. Tuolloin sen rakentamisessa ja suunnittelussa käytettiin edistyneintä teknologiaa. Pelkästään reaktorin teho saavutti 3200 MW. Myös polttoaine oli uutta: rikastettua luonnonuraanidioksidia käytettiin ensimmäistä kertaa Tšernobylin ydinvoimalassa. Yksi tonni tällaista polttoainetta sisältää vain 20 kiloa uraani-235:tä. Yhteensä reaktoriin ladattiin 180 tonnia uraanidioksidia. Vielä ei tiedetä tarkasti, kuka ja mitä tarkoitusta varten päätti suorittaa asemalla kokeen, joka oli ristiriidassa kaikkien ajateltavissa olevien turvallisuussääntöjen kanssa.

Ydinvoimalaitokset Venäjällä

Ellei Tšernobylin katastrofia olisi, maassamme (todennäköisimmin) laajimman ja laajimman ydinvoimaloiden rakentamisen ohjelma jatkuisi edelleen. Joka tapauksessa tämä oli Neuvostoliitossa suunniteltu lähestymistapa.

Yleensä heti Tshernobylin jälkeen monia ohjelmia alettiin supistaa massiivisesti, mikä johti välittömästi monien "ympäristöystävällisten" lämmönsiirtoaineiden hintojen nousuun. Monilla alueilla heidän oli pakko palata lämpövoimaloiden rakentamiseen, jotka (mukaan lukien) toimivat jopa hiilellä ja saastuttavat edelleen suurten kaupunkien ilmakehää hirviömäisesti.

2000-luvun puolivälissä hallitus kuitenkin ymmärsi ydinohjelman kehittämisen tarpeen, koska ilman sitä olisi yksinkertaisesti mahdotonta toimittaa maamme monia alueita tarvittavalla energiamäärällä.

Kuinka monta ydinvoimalaa meillä on maassamme tänään? Vain kymmenen. Kyllä, nämä ovat kaikki Venäjän ydinvoimaloita. Mutta jopa tämä luku tuottaa yli 16% kulutetusta energiastakansalaisillemme. Kaikkien näiden ydinvoimalaitosten osana toimivien 33 voimayksikön kapasiteetti on 25,2 GW. Lähes 37 % pohjoisten alueidemme sähköntarpeesta katetaan ydinvoimaloilla.

Yksi kuuluisimmista on Leningradin ydinvoimala, joka rakennettiin vuonna 1973. Tällä hetkellä on meneillään toisen vaiheen intensiivinen rakentaminen, joka mahdollistaa tehon (4 tuhatta MW) lisäämisen vähintään kaksinkertaiseksi.

Ukrainan ydinvoimalat

Neuvostoliitto teki paljon, myös liittotasav altojen energian kehittämiseksi. Siten Liettua sai kerralla paitsi erinomaisen infrastruktuurin ja paljon teollisuusyrityksiä, myös Ignalinan ydinvoimalan, joka vuoteen 2005 asti oli todellinen "pockmarked Chicken", joka tarjosi lähes koko B altian alueelle halvalla (ja omalla!) Energiaa.

Mutta tärkein lahja tehtiin Ukrainalle, joka sai neljä voimalaitosta kerralla. Zaporozhyen ydinvoimala on yleensä Euroopan tehokkain, ja se tuottaa 6 GW energiaa kerralla. Yleisesti ottaen Ukrainan ydinvoimalat antavat sille mahdollisuuden hankkia itselleen sähköä itsenäisesti, mistä Liettua ei voi enää ylpeillä.

Nyt toimivat kaikki samat neljä asemaa: Zaporozhye, Rivne, Etelä-Ukraina ja Hmelnitski. Vastoin yleistä käsitystä Tšernobylin ydinvoimalan kolmas lohko jatkoi toimintaansa vuoteen 2000 saakka ja toimitti alueelle säännöllisesti sähköä. Tällä hetkellä 46 % kaikesta Ukrainan sähköstä tuotetaan Ukrainan ydinvoimaloissa.

Maan viranomaisten oudot poliittiset tavoitteet johtivat siihen, että vuonna 2011venäläiset polttoaine-elementit päätettiin korvata amerikkalaisilla. Kokeilu epäonnistui täysin, ja Ukrainan teollisuudelle aiheutettiin lähes 200 miljoonan dollarin vahinko.

Näkymät

Tänään rauhanomaisen atomin edut muistetaan jälleen kaikkialla maailmassa. Koko kaupunki voi saada energiaa pienestä ja alkeellisesta ydinvoimalaitoksesta, joka kuluttaa noin 2 tonnia polttoainetta vuodessa. Kuinka paljon kaasua tai hiiltä on poltettava samana aikana? Teknologian näkymät ovat siis v altavat: perinteisten energiamuotojen hinnat nousevat jatkuvasti ja niiden määrä vähenee.