NPP: princip delovanja in naprava. Zgodovina nastanka jedrskih elektrarn

2024 Avtor: Henry Conors | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-12 12:36

Sredi dvajsetega stoletja so najboljši umi človeštva trdo delali na dveh nalogah hkrati: na ustvarjanju atomske bombe in tudi na tem, kako uporabiti energijo atoma v miroljubne namene. Tako so se pojavile prve jedrske elektrarne na svetu. Kakšno je načelo delovanja jedrske elektrarne? In kje na svetu se nahajajo največje od teh elektrarn?

Zgodovina in značilnosti jedrske energije

"Energija je glava vsega" - tako lahko parafrazirate znani pregovor glede na objektivne realnosti 21. stoletja. Z vsakim novim krogom tehnološkega napredka ga človeštvo potrebuje vedno več. Danes se energija "miroljubnega atoma" aktivno uporablja v gospodarstvu in proizvodnji, ne le v energetskem sektorju.

Električna energija, ki jo proizvajajo tako imenovane jedrske elektrarne (ki delujejo po zelo preprostem principu), se pogosto uporablja v industriji, raziskovanju vesolja, medicini in kmetijstvu.

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

Kdaj so se pojaviliprve jedrske elektrarne? Sovjetski znanstveniki so preučevali načelo delovanja takšnih elektrarn že v 40. letih. Mimogrede, vzporedno so izumili tudi prvo atomsko bombo. Tako je bil atom "miren" in smrtonosen.

Leta 1948 je I. V. Kurchatov predlagal, naj sovjetska vlada začne neposredno delati na pridobivanju atomske energije. Dve leti pozneje se je v Sovjetski zvezi (v mestu Obninsk v regiji Kaluga) začela gradnja prve jedrske elektrarne na planetu.

Načelo delovanja vseh jedrskih elektrarn je podobno in ga sploh ni težko razumeti. O tem bomo še razpravljali.

NPP: princip delovanja (fotografija in opis)

Delo katere koli jedrske elektrarne temelji na močni reakciji, ki se pojavi med cepljenjem atomskega jedra. V ta proces najpogosteje sodelujejo atomi urana-235 ali plutonija. Jedro atomov deli nevtron, ki vstopa v njih od zunaj. V tem primeru nastanejo novi nevtroni, pa tudi fisijski drobci, ki imajo ogromno kinetično energijo. Prav ta energija je glavni in ključni produkt vsake jedrske elektrarne

Tako lahko opišete princip delovanja reaktorja jedrske elektrarne. Na naslednji fotografiji si lahko ogledate, kako izgleda od znotraj.

Obstajajo tri glavne vrste jedrskih reaktorjev:

• kanalni reaktor velike moči (skrajšano kot RBMK);
• tlačni vodni reaktor (VVER);
• reaktor s hitrimi nevtroni (FN).

Ločeno je vredno opisati načelo delovanja jedrskih elektrarn kot celote. Kako deluje, se bo razpravljalo.v naslednjem članku.

Načelo delovanja NPP (diagram)

Nuklearna elektrarna deluje pod določenimi pogoji in v strogo določenih načinih. Poleg jedrskega reaktorja (enega ali več) struktura jedrske elektrarne vključuje tudi druge sisteme, posebne objekte in visoko usposobljeno osebje. Kakšno je načelo delovanja jedrskih elektrarn? Na kratko ga lahko opišemo na naslednji način.

Glavni element vsake jedrske elektrarne je jedrski reaktor, v katerem potekajo vsi glavni procesi. O tem, kaj se dogaja v reaktorju, smo pisali v prejšnjem razdelku. V ta ogromen kotel se dovaja jedrsko gorivo (običajno najpogosteje uran) v obliki majhnih črnih peletov.

Energija, ki se sprosti med reakcijami, ki potekajo v jedrskem reaktorju, se pretvori v toploto in prenese na hladilno sredstvo (običajno vodo). Upoštevati je treba, da med tem postopkom hladilna tekočina prejme tudi določen odmerek sevanja.

Poleg tega se toplota iz hladilne tekočine prenese na običajno vodo (preko posebnih naprav - toplotnih izmenjevalnikov), ki posledično zavre. Nastala vodna para poganja turbino. Na slednjo je priključen generator, ki proizvaja električno energijo.

Tako je po principu delovanja jedrske elektrarne to ista termoelektrarna. Edina razlika je, kako nastane para.

Geografija jedrske energije

Pet najboljših držav v proizvodnji jedrske energije je naslednjih:

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

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

Skupno 31 držav na svetu upravlja jedrske elektrarne. Od vseh celin planeta sta le dve (Antarktika in Avstralija) popolnoma brez jedrske energije.

Danes na svetu deluje 388 jedrskih reaktorjev. Res je, 45 jih ni proizvedlo električne energije že leto in pol. Večina jedrskih reaktorjev se nahaja na Japonskem in v ZDA. Njihova celotna geografija je predstavljena na naslednjem zemljevidu. Države z delujočimi jedrskimi reaktorji so označene z zeleno, navedeno je tudi njihovo skupno število v posamezni državi.

Razvoj jedrske energije v različnih državah

Na splošno je od leta 2014 prišlo do splošnega upada razvoja jedrske energije. Vodilne pri gradnji novih jedrskih reaktorjev so tri države: Rusija, Indija in Kitajska. Poleg tega številne države, ki nimajo jedrskih elektrarn, jih nameravajo zgraditi v bližnji prihodnosti. Sem spadajo Kazahstan, Mongolija, Indonezija, Savdska Arabija in številne severnoafriške države.

Po drugi strani pa so številne države začele postopoma zmanjševati število jedrskih elektrarn. Med njimi so Nemčija, Belgija in Švica. In v nekaterih državah (Italija, Avstrija, Danska, Urugvaj) je jedrska energija prepovedana na zakonodajni ravni.

Glavni problemi jedrske energije

Obstaja en pomemben okoljski problem, povezan z razvojem jedrske energije. Gre za tako imenovano toplotno onesnaževanje okolja. Tako po mnenju mnogih strokovnjakov jedrske elektrarne oddajajo več toplote kot termoelektrarne enake zmogljivosti. Posebej nevarno je onesnaženje termalne vode, ki moti naravne pogoje življenja bioloških organizmov in vodi v pogin številnih vrst rib.

Drugo pereče vprašanje, povezano z jedrsko energijo, se nanaša na jedrsko varnost na splošno. Prvič je človeštvo resno razmišljalo o tem problemu po katastrofi v Černobilu leta 1986. Načelo delovanja jedrske elektrarne Černobil se ni veliko razlikovalo od delovanja drugih jedrskih elektrarn. Vendar je to ni rešilo velike in resne nesreče, ki je povzročila zelo hude posledice za celotno Vzhodno Evropo.

Poleg tega nevarnost jedrske energije ni omejena na morebitne nesreče, ki jih povzroči človek. Tako nastanejo velike težave z odlaganjem jedrskih odpadkov.

Prednosti jedrske energije

Kljub temu zagovorniki razvoja jedrske energije navajajo tudi jasne prednosti jedrskih elektrarn. Tako je zlasti Svetovno jedrsko združenje nedavno objavilo svoje poročilo z zelo zanimivimi podatki. Po njegovih besedah je število človeških žrtev, ki spremljajo proizvodnjo enega gigavata električne energije v jedrskih elektrarnah, 43-krat manjše kot v tradicionalnih termoelektrarnah.

Obstajajo tudi druge enako pomembne prednosti. In sicer:

• poceni proizvodnja električne energije;
• okoljska čistoča jedrske energije (z izjemo onesnaževanja termalne vode);
• pomanjkanje strogega geografskega sklicevanja jedrskih elektrarn na velike vire goriva.

Namesto zaključka

Leta 1950 je bila zgrajena prva jedrska elektrarna na svetu. Načelo delovanja jedrskih elektrarn je cepitev atoma s pomočjo nevtrona. Ta proces sprosti ogromno energije.

Zdi se, da je jedrska energija izjemna dobrina za človeštvo. Vendar je zgodovina dokazala nasprotno. Zlasti dve veliki tragediji - nesreča v sovjetski jedrski elektrarni Černobil leta 1986 in nesreča v japonski elektrarni Fukušima-1 leta 2011 - sta pokazali nevarnost, ki jo predstavlja "miroljubni" atom. In številne države sveta so danes začele razmišljati o delni ali celo popolni zavrnitvi jedrske energije.