Ko je izmislio nuklearnu elektranu? Kako radi nuklearna elektrana?

Nuklearna elektrana, ili skraćeno NPP, je kompleks tehničkih struktura dizajniranih za proizvodnju električne energije korištenjem energije oslobođene tijekom kontrolirane nuklearne reakcije.

U drugoj polovini 40-ih godina, prije nego što su završeni radovi na stvaranju prve atomske bombe, koja je testirana 29. augusta 1949. godine, sovjetski naučnici su počeli razvijati prve projekte za miroljubivo korištenje atomske energije. Glavni fokus projekata bila je električna energija.

U maju 1950. u blizini sela Obninskoye, Kaluška oblast, počela je izgradnja prve nuklearne elektrane na svetu.

Električna energija je prvi put proizvedena pomoću nuklearnog reaktora 20. decembra 1951. godine u državi Idaho u SAD-u.

Za testiranje njegove funkcionalnosti, generator je spojen na četiri žarulje sa žarnom niti, ali nisam očekivao da će lampe upaliti.

Od tog trenutka, čovječanstvo je počelo koristiti energiju nuklearnog reaktora za proizvodnju električne energije.

Prve nuklearne elektrane

Izgradnja prve nuklearne elektrane u svijetu snage 5 MW završena je 1954. godine, a 27. juna 1954. puštena je u rad i počela je sa radom.

1958. puštena je u rad 1. faza Sibirske nuklearne elektrane snage 100 MW.

Izgradnja industrijske nuklearne elektrane Beloyarsk takođe je počela 1958. godine. 26. aprila 1964. generator 1. stepena je snabdevao strujom potrošače.

U septembru 1964. pušten je u rad 1. blok Novovoronješke NEK snage 210 MW. Drugi blok snage 350 MW pušten je u rad u decembru 1969. godine.

1973. puštena je u rad Lenjingradska nuklearna elektrana.

U drugim zemljama, prva industrijska nuklearna elektrana puštena je u rad 1956. godine u Calder Hallu (Velika Britanija) snage 46 MW.

Godine 1957. u Shippingportu (SAD) puštena je u rad nuklearna elektrana snage 60 MW.

Svjetski lideri u proizvodnji nuklearne energije su:

1. SAD (788,6 milijardi kWh/god.),
2. Francuska (426,8 milijardi kWh/god.),
3. Japan (273,8 milijardi kWh/god.),
4. Njemačka (158,4 milijarde kWh/god.),
5. Rusija (154,7 milijardi kWh/god).

NPP klasifikacija

Nuklearne elektrane se mogu klasificirati na nekoliko načina:

Po tipu reaktora

• Reaktori toplinskih neutrona koji koriste posebne moderatore za povećanje vjerovatnoće apsorpcije neutrona od strane jezgara atoma goriva
• Lakovodni reaktori
• Reaktori s teškom vodom
• Brzi reaktori
• Subkritični reaktori koji koriste eksterne izvore neutrona
• Fuzijski reaktori

Po vrsti oslobođene energije

1. Nuklearne elektrane (NPP) dizajnirane da proizvode samo električnu energiju
2. Nuklearne kombinovane toplotne i elektrane (CHP), koje proizvode i električnu i toplotnu energiju

U nuklearnim elektranama koje se nalaze u Rusiji postoje instalacije za grijanje koje su neophodne za grijanje vode u mreži.

Vrste goriva koje se koriste u nuklearnim elektranama

U nuklearnim elektranama moguće je koristiti nekoliko supstanci, zahvaljujući kojima je moguće proizvesti nuklearnu električnu energiju.

Torijevo gorivo se danas ne koristi u nuklearnim elektranama iz više razloga.

Prvo, teže se pretvara u gorivne elemente, skraćeno gorive elemente.

Gorivne šipke su metalne cijevi koje se nalaze unutar nuklearnog reaktora. Unutra

Gorivni elementi sadrže radioaktivne supstance. Ove cijevi su skladišta nuklearnog goriva.

Drugo, upotreba torijevog goriva zahtijeva njegovu složenu i skupu preradu nakon upotrebe u nuklearnim elektranama.

Plutonijumsko gorivo se također ne koristi u nuklearnoj energiji, zbog činjenice da ova supstanca ima vrlo složen hemijski sastav, sistem za punu i sigurnu upotrebu još nije razvijen.

Uranijumsko gorivo

Glavna supstanca koja proizvodi energiju u nuklearnim elektranama je uranijum. Danas se uranijum kopa na nekoliko načina:

• otvorenim kopom
• zaključan u rudnicima
• podzemno ispiranje, korištenjem rudničkog bušenja.

Podzemno ispiranje, korištenjem rudničkog bušenja, nastaje stavljanjem otopine sumporne kiseline u podzemne bušotine, otopina je zasićena uranijumom i ispumpana nazad.

Najveće rezerve uranijuma na svijetu nalaze se u Australiji, Kazahstanu, Rusiji i Kanadi.

Najbogatija nalazišta su u Kanadi, Zairu, Francuskoj i Češkoj. U ovim zemljama se iz tone rude dobije do 22 kilograma uranijumske sirovine.

U Rusiji se iz jedne tone rude dobija nešto više od jednog i po kilograma uranijuma. Lokacije za kopanje urana su neradioaktivne.

U svom čistom obliku, ova supstanca je malo opasna po ljude;

Priprema uranijuma

Uranijum se ne koristi u obliku rude u nuklearnim elektranama, ruda ne reaguje. Za korištenje uranijuma u nuklearnim elektranama, sirovina se prerađuje u prah - uranijev oksid, a nakon toga postaje uranijsko gorivo.

Uranijum u prahu pretvara se u metalne "tablete" - presuje se u male uredne tikvice, koje se tokom dana ispaljuju na temperaturama iznad 1500 stepeni Celzijusa.

Upravo te uranijske kuglice ulaze u nuklearne reaktore, gdje počinju međusobno komunicirati i, na kraju, ljudima daju struju.

Oko 10 miliona uranijumskih peleta radi istovremeno u jednom nuklearnom reaktoru.

Prije postavljanja uranijskih peleta u reaktor, one se postavljaju u metalne cijevi od legura cirkonijuma - gorivi elementi su međusobno povezani u snopove i formiraju gorive sklopove - gorive sklopove.

Gorivni sklopovi se nazivaju gorivom za nuklearne elektrane.

Kako se gorivo nuklearne elektrane prerađuje?

Nakon godinu dana korištenja uranijuma u nuklearnim reaktorima, on mora biti zamijenjen.

Gorivni elementi se hlade nekoliko godina i šalju na usitnjavanje i otapanje.

Kao rezultat hemijske ekstrakcije, oslobađaju se uranijum i plutonijum, koji se ponovo koriste i koriste za proizvodnju svežeg nuklearnog goriva.

Proizvodi raspada uranijuma i plutonija koriste se za proizvodnju izvora jonizujućeg zračenja, koriste se u medicini i industriji.

Sve što ostane nakon ovih manipulacija šalje se u peć na grijanje, od te mase se pravi staklo, takvo staklo se skladišti u posebnim skladištima.

Staklo se ne pravi od ostataka za masovnu upotrebu; staklo se koristi za skladištenje radioaktivnih supstanci.

Iz stakla je teško izdvojiti ostatke radioaktivnih elemenata koji mogu naštetiti okolišu. Nedavno se pojavio novi način odlaganja radioaktivnog otpada.

Brzi nuklearni reaktori ili reaktori na brzim neutronima, koji rade na prerađenim ostacima nuklearnog goriva.

Prema naučnicima, ostaci nuklearnog goriva, koji se trenutno skladište u skladištima, mogu da obezbede gorivo za reaktore na brzim neutronima tokom 200 godina.

Osim toga, novi brzi reaktori mogu raditi na uranijskom gorivu, koje se pravi od urana 238, ova supstanca se ne koristi u konvencionalnim nuklearnim elektranama, jer; Današnjim nuklearnim elektranama je lakše prerađivati ​​235 i 233 uranijuma, kojih je malo ostalo u prirodi.

Tako su novi reaktori prilika da se iskoriste ogromna ležišta uranijuma 238, koja do sada nisu korišćena.

Princip rada nuklearnih elektrana

Princip rada nuklearne elektrane na bazi dvokružnog reaktora s vodom pod pritiskom (VVER).

Energija oslobođena u jezgri reaktora prenosi se na primarni rashladni fluid.

Na izlazu iz turbina, para ulazi u kondenzator, gdje se hladi velikom količinom vode koja dolazi iz rezervoara.

Kompenzator pritiska je prilično složena i glomazna struktura koja služi za izjednačavanje fluktuacija tlaka u krugu tijekom rada reaktora koje nastaju uslijed toplinskog širenja rashladnog sredstva. Pritisak u 1. krugu može doseći do 160 atmosfera (VVER-1000).

Pored vode, rastopljeni natrijum ili gas se takođe mogu koristiti kao rashladno sredstvo u raznim reaktorima.

Upotreba natrijuma omogućava pojednostavljenje dizajna ljuske jezgre reaktora (za razliku od vodenog kruga, tlak u krugu natrijuma ne prelazi atmosferski tlak), te da se riješi kompenzatora tlaka, ali stvara svoje poteškoće povezan sa povećanom hemijskom aktivnošću ovog metala.

Ukupan broj krugova može varirati za različite reaktore, dijagram na slici je prikazan za reaktore tipa VVER (voda-voda energetski reaktor).

Reaktori tipa RBMK (High Power Channel Type Reactor) koriste jedan vodeni krug, a BN reaktori (Reactor Fast Neutron) koriste dva natrijeva i jedan vodeni krug.

Ukoliko nije moguće koristiti veliku količinu vode za kondenzaciju pare, umjesto u rezervoaru, voda se može hladiti u posebnim rashladnim tornjevima, koji su zbog svoje veličine najčešće najvidljiviji dio nuklearne elektrane.

Struktura nuklearnog reaktora

Nuklearni reaktor koristi proces nuklearne fisije u kojem se teška jezgra razbija na dva manja fragmenta.

Ovi fragmenti su u visoko pobuđenom stanju i emituju neutrone, druge subatomske čestice i fotone.

Neutroni mogu uzrokovati nove fisije, što rezultira njihovim većim emitiranjem i tako dalje.

Takav kontinuirani samoodrživi niz cijepanja naziva se lančana reakcija.

Time se oslobađa velika količina energije čija je proizvodnja svrha korištenja nuklearnih elektrana.

Princip rada nuklearnog reaktora i nuklearne elektrane je takav da se oko 85% energije fisije oslobađa u vrlo kratkom vremenskom periodu nakon početka reakcije.

Ostatak nastaje radioaktivnim raspadom proizvoda fisije nakon što emituju neutrone.

Radioaktivni raspad je proces u kojem atom dostiže stabilnije stanje. Nastavlja se nakon što je podjela završena.

Osnovni elementi nuklearnog reaktora

• Nuklearno gorivo: obogaćeni uranijum, izotopi uranijuma i plutonijum. Najčešće se koristi uranijum 235;
• Rashladno sredstvo za uklanjanje energije koja nastaje tokom rada reaktora: voda, tečni natrijum, itd.;
• Kontrolne šipke;
• Neutron moderator;
• Plašt za zaštitu od zračenja.

Princip rada nuklearnog reaktora

U jezgri reaktora nalaze se gorivi elementi (gorivi elementi) - nuklearno gorivo.

Sastavljaju se u kasete koje sadrže nekoliko desetina gorivih šipki. Rashladno sredstvo teče kroz kanale kroz svaku kasetu.

Gorivne šipke regulišu snagu reaktora. Nuklearna reakcija je moguća samo pri određenoj (kritičnoj) masi gorivne šipke.

Masa svakog štapa pojedinačno je ispod kritične. Reakcija počinje kada su svi štapići u aktivnoj zoni. Umetanjem i uklanjanjem gorivih šipki, reakcija se može kontrolisati.

Dakle, kada je kritična masa prekoračena, radioaktivni gorivi elementi emituju neutrone koji se sudaraju sa atomima.

Kao rezultat, formira se nestabilan izotop, koji se odmah raspada, oslobađajući energiju u obliku gama zračenja i topline.

Čestice koje se sudaraju prenose kinetičku energiju jedna drugoj, a broj raspada raste eksponencijalno.

Ovo je lančana reakcija - princip rada nuklearnog reaktora. Bez kontrole, dešava se brzinom munje, što dovodi do eksplozije. Ali u nuklearnom reaktoru proces je pod kontrolom.

Tako se u jezgru oslobađa toplotna energija koja se prenosi na vodu koja pere ovu zonu (primarni krug).

Ovdje je temperatura vode 250-300 stepeni. Zatim voda prenosi toplinu na drugi krug, a zatim na lopatice turbine koje stvaraju energiju.

Pretvaranje nuklearne energije u električnu energiju može se shematski prikazati:

• Unutrašnja energija jezgra uranijuma
• Kinetička energija fragmenata raspadnutih jezgara i oslobođenih neutrona
• Unutrašnja energija vode i pare
• Kinetička energija vode i pare
• Kinetička energija rotora turbine i generatora
• Električna energija

Jezgro reaktora sastoji se od stotina kaseta spojenih metalnom školjkom. Ova školjka također igra ulogu reflektora neutrona.

Među kasete su umetnute kontrolne šipke za podešavanje brzine reakcije i šipke za zaštitu reaktora u nuždi.

Nuklearna toplotna stanica

Prvi projekti ovakvih stanica razvijeni su još 70-ih godina 20. vijeka, ali zbog ekonomskih potresa kasnih 80-ih i oštrog protivljenja javnosti, nijedan od njih nije u potpunosti realizovan.

Izuzetak je nuklearna elektrana Bilibino malog kapaciteta koja snabdijeva toplotom i električnom energijom selo Bilibino na Arktiku (10 hiljada stanovnika) i lokalna rudarska preduzeća, kao i odbrambene reaktore (proizvode plutonijum):

• Sibirska nuklearna elektrana, koja snabdeva toplotom Seversk i Tomsk.
• Reaktor ADE-2 u Rudarsko-hemijskom kombinatu Krasnojarsk, koji od 1964. godine snabdeva toplotnom i električnom energijom grad Železnogorsk.

U vrijeme krize počela je izgradnja nekoliko AST-ova baziranih na reaktorima sličnim VVER-1000:

• Voronjež AST
• Gorky AST
• Ivanovo AST (samo planirano)

Izgradnja ovih AST je zaustavljena u drugoj polovini 1980-ih ili početkom 1990-ih.

Koncern Rosenergoatom planirao je 2006. godine izgraditi plutajuću nuklearnu elektranu za Arhangelsk, Pevek i druge polarne gradove na bazi reaktorske elektrane KLT-40, koja se koristi na nuklearnim ledolomcima.

Postoji projekat izgradnje nenadzirane nuklearne elektrane na bazi reaktora Elena i mobilne (željeznički) reaktorske elektrane Angstrem.

Nedostaci i prednosti nuklearnih elektrana

Svaki inženjerski projekat ima svoje pozitivne i negativne strane.

Pozitivni aspekti nuklearnih elektrana:

• Nema štetnih emisija;
• Emisije radioaktivnih materija su nekoliko puta manje od električne energije iz uglja. stanice slične snage (termoelektrane na pepeo sadrže postotak uranijuma i torija dovoljan za njihovu isplativu ekstrakciju);
• Mala količina utrošenog goriva i mogućnost njegove ponovne upotrebe nakon prerade;
• Velika snaga: 1000-1600 MW po jedinici;
• Niska cijena energije, posebno toplinske energije.

Negativni aspekti nuklearnih elektrana:

• Ozračeno gorivo je opasno i zahtijeva složene i skupe mjere prerade i skladištenja;
• Rad s promjenjivom snagom nije poželjan za reaktore na termalnim neutronima;
• Posljedice mogućeg incidenta su izuzetno teške, iako je njegova vjerovatnoća prilično mala;
• Velika kapitalna ulaganja, kako specifična, po 1 MW instalirane snage za blokove snage manje od 700-800 MW, tako i opšta, neophodna za izgradnju stanice, njene infrastrukture, kao i u slučaju eventualne likvidacije.

Naučna dostignuća u oblasti nuklearne energije

Naravno, postoje nedostaci i nedostaci, ali čini se da je nuklearna energija najperspektivnija.

Alternativni načini dobijanja energije, zbog energije plime, vjetra, sunca, geotermalnih izvora itd., trenutno nemaju visok nivo primljene energije, a njenu nisku koncentraciju.

Potrebne vrste proizvodnje energije imaju individualne rizike za životnu sredinu i turizam, na primjer, proizvodnja fotonaponskih ćelija, koja zagađuje okoliš, opasnost od vjetroelektrana za ptice i promjene u dinamici valova.

Naučnici razvijaju međunarodne projekte za nuklearne reaktore nove generacije, na primjer GT-MGR, koji će poboljšati sigurnost i povećati efikasnost nuklearnih elektrana.

Rusija je započela izgradnju prve plutajuće nuklearne elektrane na svijetu, koja pomaže u rješavanju problema nestašice energije u udaljenim obalnim područjima zemlje.

SAD i Japan razvijaju mini-nuklearne elektrane snage oko 10-20 MW za opskrbu toplinom i električnom energijom pojedinačnih industrija, stambenih kompleksa, au budućnosti i individualnih kuća.

Smanjenje kapaciteta postrojenja podrazumijeva povećanje obima proizvodnje. Reaktori male veličine su napravljeni korištenjem sigurnih tehnologija koje uvelike smanjuju mogućnost nuklearnog curenja.

Proizvodnja vodonika

Vlada SAD usvojila je Inicijativu za atomski vodonik. Zajedno sa Južnom Korejom u toku je rad na stvaranju nove generacije nuklearnih reaktora sposobnih za proizvodnju velikih količina vodika.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) predviđa da će jedna jedinica nuklearne elektrane sljedeće generacije proizvoditi vodonik ekvivalentan 750.000 litara benzina dnevno.

Financira se istraživanje izvodljivosti proizvodnje vodika u postojećim nuklearnim elektranama.

Energija fuzije

Još zanimljivija, iako relativno udaljena, perspektiva je korištenje energije nuklearne fuzije.

Termonuklearni reaktori će, prema proračunima, trošiti manje goriva po jedinici energije, a i samo ovo gorivo (deuterijum, litijum, helijum-3) i proizvodi njihove sinteze su neradioaktivni i stoga ekološki bezbedni.

Trenutno je, uz učešće Rusije, u toku izgradnja međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora ITER na jugu Francuske.

Šta je efikasnost

Faktor efikasnosti (COP) je karakteristika efikasnosti sistema ili uređaja u odnosu na konverziju ili prenos energije.

Određuje se omjerom korisno iskorištene energije i ukupne količine energije koju sistem primi. Efikasnost je bezdimenzionalna veličina i često se mjeri kao postotak.

Efikasnost nuklearne elektrane

Najveća efikasnost (92-95%) je prednost hidroelektrana. Oni proizvode 14% svjetske električne energije.

Međutim, ova vrsta stanica je najzahtjevnija u pogledu gradilišta i, kako je praksa pokazala, vrlo je osjetljiva na poštivanje pravila rada.

Na primjeru događaja u HE Sayano-Shushenskaya pokazao je kakve tragične posljedice može proizvesti zanemarivanje pravila rada u nastojanju da se smanje operativni troškovi.

Nuklearne elektrane imaju visoku efikasnost (80%). Njihov udio u svjetskoj proizvodnji električne energije iznosi 22%.

Ali nuklearne elektrane zahtijevaju povećanu pažnju sigurnosnom pitanju, kako u fazi projektiranja, tijekom izgradnje, tako i tokom rada.

Najmanje odstupanje od strogih sigurnosnih propisa za nuklearne elektrane preplavljeno je fatalnim posljedicama za cijelo čovječanstvo.

Osim neposredne opasnosti u slučaju nesreće, korištenje nuklearnih elektrana praćeno je sigurnosnim problemima vezanim za odlaganje ili odlaganje istrošenog nuklearnog goriva.

Efikasnost termoelektrana ne prelazi 34% one proizvode do šezdeset posto svjetske električne energije.

Termoelektrane osim električne energije proizvode i toplinsku energiju, koja se u obliku tople pare ili tople vode može prenijeti do potrošača na udaljenosti od 20-25 kilometara. Takve stanice se nazivaju CHP (Heat Electric Central).

TE i termoelektrane nisu skupe za izgradnju, ali ako se ne preduzmu posebne mjere, one imaju negativan utjecaj na okoliš.

Štetan uticaj na životnu sredinu zavisi od toga koje se gorivo koristi u termalnim jedinicama.

Najštetniji proizvodi su sagorijevanje uglja i teških naftnih derivata je manje agresivan;

Termoelektrane su glavni izvori električne energije u Rusiji, SAD i većini evropskih zemalja.

Međutim, postoje izuzeci, na primjer, u Norveškoj električnu energiju proizvode uglavnom hidroelektrane, au Francuskoj 70% električne energije proizvode nuklearne elektrane.

Prva elektrana na svijetu

Prva centralna elektrana, Pearl Street, puštena je u rad 4. septembra 1882. godine u Njujorku.

Stanica je izgrađena uz podršku kompanije Edison Illuminating Company, na čijem je čelu bio Thomas Edison.

Na njemu je ugrađeno nekoliko Edisonovih generatora ukupne snage preko 500 kW.

Stanica je opskrbljivala električnom energijom cijelo područje New Yorka na površini od oko 2,5 kvadratnih kilometara.

Stanica je izgorjela do temelja 1890. godine, samo jedan dinamo je preživio, koji se sada nalazi u Greenfield Village muzeju u Michiganu.

30. septembra 1882. godine počela je sa radom prva hidroelektrana, ulica Vulkan u Wisconsinu. Autor projekta je G.D. Rogers, šef Appleton Paper & Pulp Company.

Na stanici je instaliran generator snage cca 12,5 kW. Bilo je dovoljno struje da napaja Rogersov dom i njegove dvije tvornice papira.

Gloucester Road Power Station. Brighton je bio jedan od prvih gradova u Britaniji koji je imao neprekidno napajanje.

Godine 1882. Robert Hammond je osnovao Hammond Electric Light Company, a 27. februara 1882. otvorio je Gloucester Road Power Station.

Stanica se sastojala od dinamo četke, koji je služio za pogon šesnaest lučnih lampi.

Godine 1885. Gloucestersku elektranu kupila je kompanija Brighton Electric Light Company. Kasnije je na ovoj teritoriji izgrađena nova stanica koja se sastojala od tri dinamo-stanice sa 40 lampi.

Elektrana Winter Palace

Godine 1886. izgrađena je elektrana u jednom od dvorišta Nove Ermitaže.

Elektrana je bila najveća u cijeloj Evropi, ne samo u vrijeme izgradnje, već i u narednih 15 godina.

Ranije su se koristile svijeće za osvjetljavanje Zimskog dvorca 1861. godine, počele su se koristiti plinske lampe. Budući da su električne lampe imale veću prednost, počeo je razvoj uvođenja električnog osvjetljenja.

Prije nego što je zgrada potpuno prevedena na električnu energiju, lampe su korištene za osvjetljavanje dvorskih dvorana tokom božićnih i novogodišnjih praznika 1885. godine.

Dana 9. novembra 1885. godine, projekat izgradnje „tvornice električne energije“ odobrio je car Aleksandar III. Projekat je uključivao elektrifikaciju Zimskog dvorca, zgrada Ermitaža, dvorišta i okoline u trajanju od tri godine do 1888.

Postojala je potreba da se eliminiše mogućnost vibracija zgrade od rada parnih mašina; elektrana je bila smeštena u posebnom paviljonu od stakla i metala Postavljen je u drugom dvorištu Ermitaža, od tada nazvan „Električnim“.

Kako je stanica izgledala

Zgrada stanice zauzimala je površinu od 630 m² i sastojala se od strojarnice sa 6 kotlova, 4 parne mašine i 2 lokomotive i prostorije sa 36 električnih dinama. Ukupna snaga je dostigla 445 KS.

Prvi je osvijetljen dio prednjih prostorija:

• Predvorje
• Petrovsky Hall
• Velika feldmaršalova dvorana
• Armorial Hall
• Dvorana Svetog Đorđa

Ponuđena su tri načina osvetljenja:

• puno (praznično) uključivanje pet puta godišnje (4888 lampi sa žarnom niti i 10 Yabločkovih svijeća);
• radna – 230 sijalica sa žarnom niti;
• dežurstvo (noćno) - 304 žarulje sa žarnom niti.
  Stanica je trošila oko 30 hiljada puda (520 tona) uglja godišnje.

Velike termoelektrane, nuklearne elektrane i hidroelektrane u Rusiji

Najveće elektrane u Rusiji po federalnom okrugu:

centralno:

• Državna elektrana Kostroma, koja radi na lož ulje;
• Rjazanjska stanica, glavno gorivo za koju je ugalj;
• Konakovskaja, koja može raditi na plin i lož ulje;

Ural:

• Surgutskaya 1 i Surgutskaya 2. Stanice, koje su jedne od najvećih elektrana u Ruskoj Federaciji. Oboje rade na prirodni gas;
• Reftinskaya, koja radi na ugalj i jedna je od najvećih elektrana na Uralu;
• Troitskaya, također na ugalj;
• Iriklinskaya, glavni izvor goriva za koji je lož ulje;

Privolzhsky:

• Državna elektrana Zainskaya, koja radi na lož ulje;

Sibirski federalni okrug:

• Državna elektrana Nazarovo, koja troši lož ulje;

južni:

• Stavropolskaya, koja takođe može da radi na kombinovano gorivo u obliku gasa i lož ulja;

sjeverozapadni:

• Kirishskaya sa lož-uljem.

Spisak ruskih elektrana koje proizvode energiju koristeći vodu, a koje se nalaze na teritoriji kaskade Angara-Jenisej:

jenisej:

• Sayano-Shushenskaya
• Krasnojarska hidroelektrana;

Angara:

• Irkutsk
• Bratskaya
• Ust-Ilimskaya.

Nuklearne elektrane u Rusiji

NPP Balakovo

Nalazi se u blizini grada Balakova, Saratovska regija, na lijevoj obali Saratovskog rezervoara. Sastoji se od četiri jedinice VVER-1000, puštene u rad 1985., 1987., 1988. i 1993. godine.

Beloyarsk NPP

Smještena u gradu Zarechny, u regiji Sverdlovsk, to je druga industrijska nuklearna elektrana u zemlji (poslije sibirske).

U stanici su izgrađena četiri energetska bloka: dva sa reaktorima na termičke neutrone i dva sa reaktorima na brzim neutronima.

Trenutno su u pogonu 3. i 4. blokovi sa reaktorima BN-600 i BN-800 električne snage od 600 MW, odnosno 880 MW.

BN-600 je pušten u rad u aprilu 1980. godine - prva industrijska energetska jedinica na svijetu s reaktorom na brzim neutronima.

BN-800 je pušten u komercijalni rad u novembru 2016. To je ujedno i najveća energetska jedinica na svijetu s reaktorom na brzim neutronima.

Bilibino NPP

Nalazi se u blizini grada Bilibina, Čukotski autonomni okrug. Sastoji se od četiri bloka EGP-6 snage po 12 MW, puštena u rad 1974. (dva bloka), 1975. i 1976. godine.

Stvara električnu i toplotnu energiju.

Kalinjin NPP

Nalazi se na severu Tverske oblasti, na južnoj obali jezera Udomlja i u blizini istoimenog grada.

Sastoji se od četiri energetska bloka sa reaktorima tipa VVER-1000 električne snage 1000 MW, koji su pušteni u rad 1984., 1986., 2004. i 2011. godine.

Dana 4. juna 2006. godine potpisan je ugovor o izgradnji četvrtog energetskog bloka, koji je pušten u rad 2011. godine.

Kola NPP

Smješten u blizini grada Polyarnye Zori, Murmansk regija, na obali jezera Imandri.

Sastoji se od četiri jedinice VVER-440, puštene u rad 1973., 1974., 1981. i 1984. godine.
Snaga stanice je 1760 MW.

Kursk NPP

Jedna od četiri najveće nuklearne elektrane u Rusiji, istog kapaciteta od 4000 MW.

Smješten u blizini grada Kurčatova, Kurska oblast, na obalama rijeke Seim.

Sastoji se od četiri jedinice RBMK-1000, puštene u rad 1976., 1979., 1983. i 1985. godine.

Snaga stanice je 4000 MW.

Lenjingradska NPP

Jedna od četiri najveće nuklearne elektrane u Rusiji, istog kapaciteta od 4000 MW.

Nalazi se u blizini grada Sosnovy Bor, Lenjingradska oblast, na obali Finskog zaliva.

Sastoji se od četiri jedinice RBMK-1000, puštene u rad 1973., 1975., 1979. i 1981. godine.

Snaga stanice je 4 GW. U 2007. godini proizvodnja je iznosila 24,635 milijardi kWh.

Novovoronež NPP

Smješten u regiji Voronjež u blizini grada Voronježa, na lijevoj obali rijeke Don. Sastoji se od dvije VVER jedinice.

Opskrbljuje regiju Voronjež sa 85% električne energije i 50% toplotom za grad Novovoronjež.

Snaga stanice (bez ) je 1440 MW.

Rostov NPP

Nalazi se u Rostovskoj oblasti u blizini grada Volgodonska. Električna snaga prvog bloka je 1000 MW 2010. godine, drugi agregat stanice priključen je na mrežu.

Od 2001. do 2010. godine, stanica je nazvana Volgodonska elektrana sa puštanjem u rad drugog energetskog bloka NEK, stanica je službeno preimenovana u NEK Rostov.

U 2008. nuklearna elektrana je proizvela 8,12 milijardi kWh električne energije. Faktor iskorištenosti instaliranog kapaciteta (IUR) iznosio je 92,45%. Od svog lansiranja (2001.), proizveo je preko 60 milijardi kWh električne energije.

Smolensk NPP

Nalazi se u blizini grada Desnogorsk, regija Smolensk. Stanica se sastoji od tri energetska bloka sa reaktorima tipa RBMK-1000, koji su pušteni u rad 1982, 1985. i 1990. godine.

Svaka energetska jedinica uključuje: jedan reaktor toplotne snage 3200 MW i dva turbogeneratora električne snage od 500 MW svaki.

američke nuklearne elektrane

Nuklearna elektrana Shippingport, nominalnog kapaciteta 60 MW, otvorena je 1958. godine u Pensilvaniji. Nakon 1965. godine došlo je do intenzivne izgradnje nuklearnih elektrana širom Sjedinjenih Država.

Većina američkih nuklearnih elektrana izgrađena je u 15 godina nakon 1965. godine, prije prve ozbiljne nesreće u nuklearnoj elektrani na planeti.

Ako se nesreća u nuklearnoj elektrani u Černobilu pamti kao prva nesreća, onda to nije tako.

Uzrok nesreće su nepravilnosti u sistemu za hlađenje reaktora i brojne greške operativnog osoblja. Kao rezultat toga, nuklearno gorivo se istopilo. Za otklanjanje posljedica nesreće bilo je potrebno oko milijardu dolara, a proces likvidacije trajao je 14 godina.

Nakon nesreće, vlada Sjedinjenih Američkih Država prilagodila je sigurnosne uvjete za rad svih nuklearnih elektrana u državi.

To je shodno tome dovelo do nastavka perioda izgradnje i značajnog povećanja cijena objekata „mirnog atoma“. Takve promjene usporile su razvoj opće industrije u Sjedinjenim Državama.

Krajem dvadesetog veka, Sjedinjene Države su imale 104 reaktora koji su radili. Danas su Sjedinjene Države na prvom mjestu na svijetu po broju nuklearnih reaktora.

Od početka 21. vijeka u Americi su od 2013. ugašena četiri reaktora, a počela je izgradnja još četiri.

Zapravo, danas u Sjedinjenim Državama radi 100 reaktora u 62 nuklearne elektrane, koje proizvode 20% ukupne energije u državi.

Posljednji reaktor izgrađen u Sjedinjenim Državama pokrenut je 1996. godine u elektrani Watts Bar.

Američke vlasti usvojile su nove smjernice energetske politike 2001. godine. Uključuje vektor razvoja nuklearne energije, kroz razvoj novih tipova reaktora, sa pogodnijim faktorom efikasnosti, i nove opcije za preradu istrošenog nuklearnog goriva.

Planovi do 2020. godine uključivali su izgradnju nekoliko desetina novih nuklearnih reaktora ukupnog kapaciteta 50.000 MW. Osim toga, postići povećanje kapaciteta postojećih nuklearnih elektrana za približno 10.000 MW.

SAD je lider po broju nuklearnih elektrana u svijetu

Zahvaljujući realizaciji ovog programa u Americi je 2013. godine počela izgradnja četiri nova reaktora - od kojih dva u nuklearnoj elektrani Vogtl, a druga dva u VC Summer.

Ova četiri reaktora su najnovijeg tipa - AP-1000, proizvođača Westinghouse.

Da biste razumjeli princip rada i dizajn nuklearnog reaktora, morate napraviti kratak izlet u prošlost. Nuklearni reaktor je višestoljetni, iako neu potpunosti ostvaren san čovječanstva o neiscrpnom izvoru energije. Njen prastari „praroditelj“ je vatra od suhih grana, koja je nekada obasjavala i grejala svodove pećine u kojoj su naši daleki preci našli spas od hladnoće. Kasnije su ljudi savladali ugljovodonike - ugalj, škriljce, naftu i prirodni gas.

Počela je burna, ali kratkotrajna era pare, koju je zamijenila još fantastičnija era električne energije. Gradovi su bili ispunjeni svjetlošću, a radionice zujanjem dosad neviđenih mašina koje su pokretali elektromotori. Tada se činilo da je napredak dostigao svoj vrhunac.

Sve se promijenilo krajem 19. stoljeća, kada je francuski hemičar Antoine Henri Becquerel slučajno otkrio da su soli uranijuma radioaktivne. 2 godine kasnije, njegovi sunarodnici Pierre Curie i njegova supruga Maria Sklodowska-Curie su od njih dobili radijum i polonijum, a njihov nivo radioaktivnosti bio je milione puta veći od nivoa torijuma i uranijuma.

Palicu je preuzeo Ernest Rutherford, koji je detaljno proučavao prirodu radioaktivnih zraka. Tako je počelo doba atoma, koji je rodio svoje voljeno dijete - atomski reaktor.

Prvi nuklearni reaktor

“Prvorođenac” dolazi iz SAD-a. U decembru 1942. proizvedena je prva struja iz reaktora, koji je dobio ime po svom tvorcu, jednom od najvećih fizičara stoljeća, E. Fermiju. Tri godine kasnije, nuklearno postrojenje ZEEP zaživjelo je u Kanadi. “Bronza” je pripala prvom sovjetskom reaktoru F-1, lansiranom krajem 1946. I.V. Kurchatov postao je šef domaćeg nuklearnog projekta. Danas u svijetu uspješno radi više od 400 nuklearnih jedinica.

Vrste nuklearnih reaktora

Njihova glavna svrha je podržati kontroliranu nuklearnu reakciju koja proizvodi električnu energiju. Neki reaktori proizvode izotope. Ukratko, to su uređaji u čijim se dubinama neke tvari pretvaraju u druge uz oslobađanje velike količine toplinske energije. Ovo je svojevrsna "peć" u kojoj se, umjesto tradicionalnih goriva, spaljuju izotopi uranijuma - U-235, U-238 i plutonijum (Pu).

Za razliku od, na primjer, automobila dizajniranog za nekoliko vrsta benzina, svaka vrsta radioaktivnog goriva ima svoj tip reaktora. Ima ih dva - na sporim (sa U-235) i brzim (sa U-238 i Pu) neutronima. Većina nuklearnih elektrana ima reaktore sa sporim neutronima. Pored nuklearnih elektrana, instalacije „rade“ u istraživačkim centrima, na nuklearnim podmornicama itd.

Kako reaktor radi

Svi reaktori imaju približno isti krug. Njegovo „srce“ je aktivna zona. Može se otprilike uporediti sa ložištem konvencionalne peći. Samo umjesto ogrjevnog drva postoji nuklearno gorivo u obliku gorivnih elemenata s moderatorom - gorivim šipkama. Aktivna zona se nalazi unutar svojevrsne kapsule - reflektora neutrona. Gorivne šipke se „peru“ rashladnom tečnošću – vodom. Pošto "srce" ima veoma visok nivo radioaktivnosti, ono je okruženo pouzdanom zaštitom od zračenja.

Operateri kontrolišu rad postrojenja koristeći dva kritična sistema - kontrolu lančane reakcije i sistem daljinskog upravljanja. Ako dođe do nužde, hitna zaštita se odmah aktivira.

Kako radi reaktor?

Atomski „plamen“ je nevidljiv, jer se procesi odvijaju na nivou nuklearne fisije. Tokom lančane reakcije, teška jezgra se raspadaju na manje fragmente, koji u pobuđenom stanju postaju izvori neutrona i drugih subatomskih čestica. Ali proces se tu ne završava. Neutroni se nastavljaju “cijepati”, uslijed čega se oslobađaju velike količine energije, odnosno ono zbog čega se grade nuklearne elektrane.

Glavni zadatak osoblja je održavati lančanu reakciju uz pomoć kontrolnih šipki na stalnom, podesivom nivou. To je njegova glavna razlika od atomske bombe, gdje je proces nuklearnog raspada nekontroliran i odvija se brzo, u obliku snažne eksplozije.

Šta se desilo u nuklearnoj elektrani u Černobilu

Jedan od glavnih razloga katastrofe u nuklearnoj elektrani Černobil u aprilu 1986. godine bilo je grubo kršenje operativnih sigurnosnih pravila tokom redovnog održavanja na 4. bloku. Tada su 203 grafitne šipke istovremeno uklonjene iz jezgre umjesto 15 propisanih propisa. Kao rezultat toga, nekontrolirana lančana reakcija koja je započela završila je termalnom eksplozijom i potpunim uništenjem agregata.

Reaktori nove generacije

Tokom protekle decenije, Rusija je postala jedan od lidera u globalnoj nuklearnoj energiji. U ovom trenutku državna korporacija Rosatom gradi nuklearne elektrane u 12 zemalja, gdje se grade 34 elektrane. Ovako velika potražnja je dokaz visokog nivoa moderne ruske nuklearne tehnologije. Sljedeći na redu su novi reaktori 4. generacije.

"brest"

Jedan od njih je Brest, koji se razvija u sklopu projekta Breakthrough. Sadašnji sistemi otvorenog ciklusa rade na nisko obogaćenom uranijumu, ostavljajući velike količine istrošenog goriva da se odlažu uz ogromne troškove. "Brest" - reaktor na brzim neutronima jedinstven je po svom zatvorenom ciklusu.

U njemu istrošeno gorivo, nakon odgovarajuće prerade u reaktoru na brzim neutronima, ponovo postaje punopravno gorivo koje se može ponovo utovariti u istu instalaciju.

Brest se odlikuje visokim nivoom sigurnosti. Nikada neće „eksplodirati“ čak ni u najtežoj nesreći, veoma je ekonomičan i ekološki prihvatljiv, jer ponovo koristi svoj „obnovljeni“ uranijum. Takođe se ne može koristiti za proizvodnju plutonijuma za oružje, što otvara najšire izglede za njegov izvoz.

VVER-1200

VVER-1200 je inovativni reaktor generacije 3+ kapaciteta 1150 MW. Zahvaljujući svojim jedinstvenim tehničkim mogućnostima, ima gotovo apsolutnu sigurnost u radu. Reaktor je obilno opremljen pasivnim sigurnosnim sistemima koji će raditi automatski čak i u nedostatku napajanja.

Jedan od njih je pasivni sistem odvođenja toplote, koji se automatski aktivira kada se reaktor potpuno isključi. U ovom slučaju predviđeni su hidraulički rezervoari za nuždu. Ako dođe do abnormalnog pada pritiska u primarnom krugu, velika količina vode koja sadrži bor počinje da se dovodi u reaktor, koji gasi nuklearnu reakciju i apsorbuje neutrone.

Još jedan know-how nalazi se u donjem dijelu zaštitne ljuske - "zamka" za topljenje. Ako, kao rezultat nesreće, jezgro “procuri”, “zamka” neće dozvoliti da se zaštitna školjka sruši i spriječit će radioaktivne proizvode da uđu u tlo.

Nuklearna elektrana i njena struktura:

nuklearna elektrana (NPP) je nuklearna instalacija čija je svrha proizvodnja električne energije.

– mašina za izvođenje preopterećenja gorivo(mašina za pretovar).

Radom ove opreme upravlja osoblje - operateri koji za ove svrhe koriste blok centralu.

Ključni element reaktora je zona koja se nalazi u betonskom oknu. Takođe uključuje sistem koji pruža kontrolne i zaštitne funkcije; uz njegovu pomoć možete odabrati način u kojem bi se trebala odvijati kontrolirana lančana reakcija fisije. Sistem takođe pruža zaštitu u hitnim slučajevima, koja vam omogućava da brzo zaustavite reakciju u slučaju vanredne situacije.

U drugoj zgradi NPP nalazi se turbinska hala u kojoj se nalaze turbina i parogeneratori. Osim toga, postoji zgrada u kojoj se pretovaruje nuklearno gorivo i skladište istrošeno nuklearno gorivo u posebno dizajniranim bazenima.

Na teritoriji nuklearna elektrana se nalaze kondenzatori, kao i rashladni tornjevi, ribnjak za hlađenje i prskalica, koji su sastavni dijelovi recirkulacijskog rashladnog sistema. Rashladni tornjevi su tornjevi napravljeni od betona i oblikovani kao krnji konus; prirodni ili vještački rezervoar može poslužiti kao ribnjak. NPP opremljen visokonaponskim dalekovodima koji se protežu izvan granica njene teritorije.

Izgradnja prve u svijetu nuklearna elektrana započeta je 1950. godine u Rusiji i završena četiri godine kasnije. Za projekat je odabrano područje u blizini sela. Obninski (regija Kaluga).

Međutim, električna energija je prvi put proizvedena u Sjedinjenim Državama 1951. godine; prvi uspješan slučaj nabavke zabilježen je u državi Idaho.

U oblasti proizvodnje struja Prednjače SAD, gdje se godišnje proizvede više od 788 milijardi kW/h. Na listi lidera po obimu proizvodnje su i Francuska, Japan, Njemačka i Rusija.

Princip rada nuklearne elektrane:

Energija se proizvodi upotrebom reaktor, u kojem dolazi do procesa nuklearne fisije. U ovom slučaju, teško jezgro se raspada na dva fragmenta, koji, u vrlo pobuđenom stanju, emituju neutrone (i druge čestice). Neutroni, zauzvrat, izazivaju nove procese fisije, koji emituju još više neutrona. Ovaj kontinuirani proces raspadanja naziva se nuklearna lančana reakcija, čija je karakteristična karakteristika oslobađanje velike količine energije. Proizvodnja ove energije je svrha rada nuklearna elektrana(NPP).

Proizvodni proces uključuje sljedeće faze:

1. 1. pretvaranje nuklearne energije u toplotnu energiju;
2. 2. pretvaranje toplotne energije u mehaničku energiju;
3. 3. pretvaranje mehaničke energije u električnu energiju.

U prvoj fazi u reaktor učitavanje kernela je u toku gorivo(uranijum-235) za pokretanje kontrolisane lančane reakcije. Gorivo oslobađa toplinske ili spore neutrone, što rezultira oslobađanjem značajnih količina topline. Za uklanjanje topline iz jezgre reaktora koristi se rashladno sredstvo koje prolazi kroz cijeli volumen jezgre. Može biti u tečnom ili gasovitom obliku. Proizvedena toplotna energija dalje služi za stvaranje pare u generatoru pare (izmjenjivaču topline).

U drugoj fazi, para se dovodi u turbogenerator. Ovdje se toplinska energija pare pretvara u mehaničku energiju - energiju rotacije turbine.

U trećoj fazi, uz pomoć generatora, mehanička energija rotacije turbine se pretvara u električnu energiju, koja se zatim šalje potrošačima.

Klasifikacija nuklearnih elektrana:

Nuklearne elektrane klasificirane prema vrsti reaktora koji u njima rade. Postoje dvije glavne vrste nuklearnih elektrana:

– sa reaktorima koji koriste termalne neutrone (nuklearni reaktor voda-voda, reaktor kipuća voda, nuklearni reaktor teške vode, grafit-gas nuklearna reaktor, nuklearni reaktor grafit-voda i drugi reaktori termalnih neutrona);

– sa reaktorima koji koriste brze neutrone (reaktori na brzim neutronima).

Prema vrsti proizvedene energije razlikuju se dvije vrste atomski elektrane :

– NPP za proizvodnju električne energije;

– ATPP – nuklearne kombinovane toplotne i elektrane, čija je svrha proizvodnja ne samo električne, već i toplotne energije.

Jedno-, dvo- i trostruki reaktori nuklearne elektrane:

Reaktor nuklearna elektrana Može biti jedan, dva ili tri kruga, što se odražava u radnom dijagramu rashladne tekućine - može imati jedan, dva ili tri kruga. U našoj zemlji su najzastupljenija postrojenja opremljena dvokružnim vodenim energetskim reaktorima pod pritiskom (VVER). Prema Rosstatu, danas u Rusiji posluju 4 NPP sa reaktorima sa 1 krugom, 5 sa prigušnicama sa 2 kruga i jedan sa reaktorom sa 3 kruga.

Nuklearne elektrane s reaktorom s jednom petljom:

Nuklearne elektrane ovaj tip - sa reaktorom s jednim krugom, opremljenim reaktorima tipa RBMK-1000. U bloku se nalaze reaktor, dvije kondenzacijske turbine i dva generatora. Visoke radne temperature reaktora omogućavaju mu da istovremeno obavlja funkciju generatora pare, što omogućava korištenje jednog kruga. Prednost potonjeg je relativno jednostavan princip rada, međutim, zbog njegovih karakteristika, prilično je teško osigurati zaštitu od radijacije. To je zbog činjenice da kada se koristi ova shema, svi elementi jedinice su izloženi radioaktivnom zračenju.

Nuklearne elektrane sa dvokružnim reaktorom:

Dvostruko kolo se koristi na NPP sa reaktorima tipa VVER. Princip rada ovih stanica je sljedeći: rashladno sredstvo, a to je voda, dovodi se u jezgro reaktora pod pritiskom. Zagrijava se, nakon čega ulazi u izmjenjivač topline (generator pare), gdje zagrijava vodu sekundarnog kruga do ključanja. Zračenje emituje samo prvi krug, drugi nema radioaktivna svojstva. Struktura jedinice uključuje generator, kao i jednu ili dvije kondenzacijske turbine (u prvom slučaju snage turbine iznosi 1000 megavata, u drugom - 2 x 500 megavata).

Napredni razvoj u oblasti reaktora sa dva kruga je model VVER-1200, koji je predložio koncern Rosenergoatom. Razvijen je na osnovu modifikacija reaktora VVER-1000, koji su proizvedeni po narudžbama iz inostranstva 90-ih godina. iu prvim godinama tekućeg milenijuma. Novi model poboljšava sve parametre svog prethodnika i pruža dodatne sigurnosne sisteme za smanjenje rizika od izbijanja radioaktivnog zračenja iz zatvorenog odjeljka reaktora. Novi razvoj ima niz prednosti - njegova snaga je 20% veća od prethodnog modela, kapacitet dostiže 90%, može raditi godinu i po bez preopterećenja gorivo(uobičajeni rokovi su 1 godina), njegov operativni period je 60 godina.

Nuklearne elektrane sa reaktorom sa tri kruga:

Uključeno je trokružno kolo nuklearne elektrane sa reaktorima tipa BN (brzi natrijum). Rad takvih reaktora zasniva se na brzim neutronima, a kao rashladno sredstvo se koristi radioaktivni tečni natrijum. Kako bi se isključio njegov kontakt s vodom, dizajn reaktora predviđa dodatni krug koji koristi natrij bez radioaktivnih svojstava; ovo obezbeđuje tip kola sa tri petlje.

Moderni reaktor BN-800 s 3 kruga, razvijen 80-ih i 90-ih godina prošlog stoljeća, omogućio je Rusiji vodeću poziciju u oblasti proizvodnje brzih reaktora. Njegova ključna karakteristika je zaštita od uticaja koji dolaze iznutra ili izvana. Ovaj model minimizira rizik od nesreće u kojoj se jezgro topi i plutonijum se oslobađa tokom ponovne obrade ozračenog nuklearnog goriva.

Dotični reaktor može koristiti različite vrste goriva - konvencionalno sa uran-oksidom ili MOX gorivo na bazi uranijuma i

Kako, na primjer, funkcionira hidroelektrana? Ovdje je sve jednostavno. Gradi se brana, stvara se velika akumulacija, tokovi vode pod pritiskom okreću osovinu generatora, koji proizvodi električnu energiju. Kako se grade vjetroelektrane? Ovdje je sve mnogo jednostavnije! Vjetar okreće velike lopatice koje rotiraju osovinu generatora, proizvodeći električnu energiju. Koji je princip rada nuklearne elektrane? Ispostavilo se da većina ljudi uopće ne razumije kako dobivaju električnu energiju pomoću nuklearnih reaktora. Za mnoge je to kao neka magija, tako nešto se dešava u nuklearnom reaktoru, odakle se proizvodi električna struja.

Mislim da je to nepravedno da ljudi znaju kako rade nuklearne elektrane, jer je sve mnogo jednostavnije i jasnije nego što se čini. Reći ću vam o principima rada nuklearne energije na primjeru NPP Novovoronjež.

Dakle, izvana, nuklearna elektrana izgleda kao mnoga industrijska poduzeća sa tehničkim zgradama, slavinama i cijevima. Primjetna razlika su veliki rashladni tornjevi, koji proizvode velike oblake pare. Iako kod običnih termoelektrana postoje rashladni tornjevi, nuklearne elektrane se lako ne mogu prepoznati.

Pređimo na najpoznatiji dio nuklearne elektrane sa filmova i fotografija - upravljačku ploču.
Ovo je kontrolna tabla 4. bloka nuklearne elektrane Novovoronjež, puštena u rad 1972. godine. Koristi reaktor VVER-440 snage 400 MW.

Novovoronješka nuklearna elektrana je jedna od prvih nuklearnih elektrana u SSSR-u i prva nuklearna elektrana na svijetu sa energetskim reaktorom na vodu pod pritiskom. Nuklearna elektrana snabdeva oko 20 preduzeća i više od 2 miliona stanovnika regiona Centralne Crne Gore, a takođe snabdeva Voronješku oblast sa 85% električne energije.

Poznata "okrugla stvar sa dijamantima" je poprečni presjek jezgre reaktora. Upravljačke šipke su prikazane crvenom bojom, gorivi sklopovi su prikazani bijelom bojom. Ukratko i grubo, nuklearni reaktor je veliki vertikalni cilindar, unutar kojeg se nalaze šipke nuklearnog goriva i upravljačke šipke.

Agregati 3 i 4 izgrađeni su početkom 1970-ih i trebali su biti završeni početkom 2000-ih, ali je njihov vijek trajanja kasnije produžen. Od prošle godine vrši se aktivna modernizacija.

Ukupno je u istoriji stanice Novovoronjež bilo 6 energetskih jedinica, od kojih je prva puštena u rad 1964. godine, a šesta 2016. godine. Sedmi blok je trenutno u izgradnji, a prvi i drugi blok su već stavljeni iz pogona.

Najgornji dio reaktora, poklopac podsjeća na veliko zvono, a same šipke se nalaze duboko ispod. Ovo je reaktorski odeljak 3. i 4. bloka, a slična osmatračnica postoji samo u NPP Novovoronjež. Da, upravo ovako nuklearni reaktor izgleda izvana.
Malo iza poklopca nalazi se sprava za izmjenu šipki, koja se odozgo podiže kada se poklopac otvori i radi unutra.

Blok kontrolna tabla 5. agregata, izgrađena 1980. godine. Koristi reaktor VVER-1000 snage 1000 MW.

Agregat je trebao biti stavljen iz pogona 2010. godine, ali je rok kasnije produžen.
Od 1995. godine NPP Novovoronjež modernizuje agregate kako bi ih uskladila sa savremenim sigurnosnim standardima.

Budući da su pogonska jedinica i upravljačka ploča noviji, poprečni presjek jezgre reaktora se također prikazuje ne u analognom obliku, već na kompjuterskom monitoru u realnom vremenu. Možete pratiti temperaturu i mnoge druge parametre.

Najvažnije dugme, koje potpuno isključuje reaktor u slučaju najtežih vanrednih situacija. Zaposlenicima NEK želimo da se ovakve nesreće nikada ne dogode i da ovo dugme uvek ostane zapečaćeno.

Na mnogim mjestima i prostorijama stanice postoje posebni uređaji za mjerenje nivoa zračenja - Geigerovi brojači ili dozimetri.

Peti agregat Novovoronješke NEK spolja izgleda kao cilindar. Unutar neobične zgrade nalazi se i sam nuklearni reaktor, okružen posebnom zaštitnom cilindričnom školjkom od armiranog betona. Nakon remonta i modernizacije ponovo je pušten u rad 2011. godine, snage 1000 MW.

A sada glavno pitanje: zašto nam je uopšte potreban reaktor, kako iz svega ovoga dolazi struja?
U stvarnosti, sve se ispostavilo da nije tako “magično” kako bismo vjerovatno željeli. Nuklearni reaktor je zapravo veliki kotao koji zagrijava vodu.

Nakon zagrijavanja, voda se šalje u drugi zatvoreni krug s vodom, koji se već pretvara u paru. Ova para vrti veliku turbinu, koja pokreće generator koji proizvodi električnu energiju.

Općenito, sve je jednostavno: reaktor se zagrijava, voda/para okreće generator i proizvodi se električna energija.
Mašinska soba 5. agregata.

Zagrijanu vodu treba negdje dalje slati i hladiti za tu svrhu izmišljeni su čitavi rashladni tornjevi – rashladni tornjevi. Voda se pumpom pumpa prema gore, a zatim pada dolje, razbijajući se na male kapljice u prskalici. Odozdo se dovodi zračni protok koji dio vode isparava, a dio se jednostavno hladi i pada.
To su rashladni tornjevi 3. i 4. agregata visine 95 metara.

Kompletna rasklopna jedinica je dizajnirana za prijem, distribuciju i prijenos električne energije. Grubo rečeno, veliki transformator. Unutar posebnih cijevi postoje dalekovodi, sve je pouzdano i sigurno.
Ovo je razvodno postrojenje šestog energetskog bloka Novovoronješke nuklearne elektrane.

Centralna centrala 6. elektrane, koja je trenutno najmoćnija nuklearna elektrana u Rusiji - 1200 MW. Izgrađen korištenjem sigurnosnih tehnologija koje su postale relevantne nakon nesreće u Fukušimi. Tip nuklearnog reaktora VVER-1200.

Šesti agregat sa ulice ne izgleda tako pakleno kao cilindar petog, ali ga prepoznajete po gornjem dijelu sa cijevima. U avgustu 2016. godine blok je priključen na mrežu i isporučio prvih 240 MW u elektroenergetsku mrežu. Trenutno je ovo najsavremenija energetska jedinica u Rusiji, koja ispunjava najsavremenije zahtjeve za pouzdanost i sigurnost.

Bazeni za prskanje 6. bloka koji su potrebni za hlađenje sistema potrošnje reaktora. U pozadini je zgrada 6. bloka, rashladni toranj 6. i 7. bloka u izgradnji, te samo gradilište.

Sedmi blok biće blizanac šestog bloka, završetak izgradnje planiran je za 2018. godinu. Agregat će biti otporan na zemljotrese, uragane, poplave, eksplozije, čak i padove aviona. Tip reaktora VVER-1200.

Turbinska hala 6. agregata.

Vijek trajanja glavne opreme bloka sada je 60 godina, a ne 30 godina, kao što je bio slučaj sa starijim agregatima.

Rashladni tornjevi 6. i 7. agregata mnogo su veći i viši od starih, njihova visina je 171 metar.

Sada se umjesto dva rashladna tornja po agregatu koristi jedan, ali veće veličine. To je omogućilo smanjenje površine same nuklearne elektrane, smanjujući troškove materijala i sredstava.

Kontrolna soba 6. agregata. Planirano je da agregat uđe u puni komercijalni rad krajem 2016. godine nakon izvršenih različitih testova.

Hvala vam puno lično

Princip rada nuklearne elektrane i elektrana koje sagorevaju konvencionalno gorivo (ugalj, plin, lož ulje, treset) je isti: zbog proizvedene topline voda se pretvara u paru, koja se pod pritiskom dovodi u turbinu i rotira ga. Turbina, zauzvrat, prenosi rotaciju na generator električne struje, koji pretvara mehaničku rotaciju u električnu energiju, odnosno stvara struju. U slučaju termoelektrana do pretvaranja vode u paru dolazi zbog energije sagorijevanja uglja, plina itd., kod nuklearnih elektrana - zbog energije fisije jezgra uranijuma-235.

Za pretvaranje energije nuklearne fisije u energiju vodene pare koriste se različite vrste instalacija koje se nazivaju nuklearni energetski reaktori (postrojenja). Uran se obično koristi u obliku dioksida - U0 2.

Uranov oksid, kao dio posebnih struktura, nalazi se u moderatoru - tvari, pri interakciji s kojom neutroni brzo gube energiju (usporavaju). U te svrhe se koristi voda ili grafit - Prema tome, reaktori se nazivaju vodeni ili grafitni.

Za prijenos energije (drugim riječima, topline) od jezgra do turbine, koristi se rashladno sredstvo - voda, tečni metal(npr. natrijum) ili gas(na primjer, zrak ili helijum). Rashladno sredstvo pere vanjštinu zagrijanih zapečaćenih struktura, unutar kojih dolazi do reakcije fisije. Kao rezultat toga, rashladna tekućina se zagrijava i, krećući se kroz posebne cijevi, prenosi energiju (u obliku vlastite topline). Zagrijana rashladna tekućina se koristi za stvaranje pare, koja se dovodi u turbinu pod visokim pritiskom.

Sl.G.1.Šematski dijagram nuklearne elektrane: 1 – nuklearni reaktor, 2 – cirkulaciona pumpa, 3 – izmjenjivač topline, 4 – turbina, 5 – generator električne struje

U slučaju plinskog rashladnog sredstva, ova faza je odsutna, a zagrijani plin se dovodi direktno u turbinu.

U ruskoj (sovjetskoj) industriji nuklearne energije, dvije vrste reaktora su postale rasprostranjene: takozvani kanalski reaktor velike snage (RBMK) i energetski reaktor voda-voda (WWER). Koristeći RBKM kao primjer, pogledajmo malo detaljnije princip rada nuklearne elektrane.

RBMK

RBMK je izvor električne energije snage 1000 MW, što je rekord RBMK-1000. Reaktor je postavljen u armirano-betonsko okno na posebnoj nosećoj konstrukciji. Oko njega, gore i dole ima biološka zaštita(zaštita od jonizujućeg zračenja). Jezgro reaktora je ispunjeno grafitno zidanje(odnosno grafitni blokovi dimenzija 25x25x50 cm presavijeni na određeni način) cilindričnog oblika. Po cijeloj visini se prave vertikalne rupe (sl. G.2.). Sadrže metalne cijevi tzv kanala(otuda naziv “kanal”). U kanale se ugrađuju ili strukture sa gorivom (TVEL - gorivi element) ili šipke za upravljanje reaktorom. Prvi se zovu kanali za gorivo, sekunda - kontrolni i zaštitni kanali. Svaki kanal je nezavisna zatvorena struktura. Reaktor se kontroliše uranjanjem štapova koji apsorbuju neutrone u kanal (za ovu svrhu se koriste materijali kao što su kadmijum, bor i europijum). Što dublje takav štap ulazi u aktivnu zonu, to se više neutrona apsorbira, stoga se smanjuje broj fisijskih jezgri i smanjuje se oslobađanje energije. Skup odgovarajućih mehanizama se zove sistem upravljanja i zaštite (CPS).

Sl.G.2. RBMK dijagram.

U svaki kanal za gorivo se odozdo dovodi voda, koja se u reaktor dovodi posebnom snažnom pumpom - tzv. glavna cirkulaciona pumpa (MCP). Pranjem gorivnog sklopa voda proključa, a na izlazu iz kanala formira se mješavina vodene pare. Ona ulazi bubanj separator (BS)- uređaj koji vam omogućava da odvojite (odvojite) suhu paru od vode. Odvojena voda se šalje nazad u reaktor pomoću glavne cirkulacione pumpe, čime se zatvara krug „reaktor - bubanj-separator - GNC" - reaktor". To se zove višestruko prisilno cirkulacijsko kolo (MCPC). U RBMK-u postoje dva takva kruga.

Količina uranijum oksida potrebna za rad RBMK-a je oko 200 tona (njihovom upotrebom se oslobađa ista energija kao sagorevanjem oko 5 miliona tona uglja). Gorivo u reaktoru "radi" 3-5 godina.

Rashladna tečnost je unutra zatvoreno kolo, izolirano od vanjskog okruženja, isključujući bilo kakvu značajnu kontaminaciju zračenjem. To potvrđuju studije radijacijske situacije oko nuklearnih elektrana, kako od strane samih službi stanica, tako i od strane regulatornih tijela, ekologa i međunarodnih organizacija.

Voda za hlađenje dolazi iz rezervoara u blizini stanice. U tom slučaju voda koja se izvlači ima prirodnu temperaturu, a voda koja ulazi u rezervoar je za otprilike 10°C viša. Postoje strogi propisi o temperaturi grijanja, koji su dodatno pooštreni kako bi se uzeli u obzir lokalni ekosistemi, ali takozvano “termalno zagađenje” vodenog tijela je vjerovatno najveća ekološka šteta od nuklearnih elektrana. Ovaj nedostatak nije fundamentalan i nepremostiv. Da biste to izbegli, zajedno sa jezercima za hlađenje (ili umesto njih), rashladni tornjevi To su ogromne strukture u obliku konusnih cijevi velikog promjera. Rashladna voda se nakon zagrijavanja u kondenzatoru dovodi u brojne cijevi smještene unutar rashladnog tornja. Ove cijevi imaju male rupice kroz koje voda istječe, stvarajući "džinovski tuš" unutar rashladnog tornja. Voda koja pada se hladi atmosferskim vazduhom i skuplja ispod rashladnog tornja u bazenu, odakle se odvodi za hlađenje kondenzatora. Iznad rashladnog tornja nastaje bijeli oblak kao rezultat isparavanja vode.

Radioaktivne emisije iz nuklearnih elektrana 1-2 narudžbe ispod maksimalno dozvoljenih (odnosno prihvatljivih bezbednih) vrednosti i koncentracije radionuklida u područjima gde se nalaze nuklearne elektrane milione puta manja od maksimalno dozvoljene koncentracije i desetine hiljada puta manja od prirodnog nivoa radioaktivnosti.

Radionuklidi koji ulaze u OS tokom rada NPP uglavnom su proizvodi fisije. Najveći dio njih su inertni radioaktivni plinovi (IRG), koji imaju kratke periode poluživot te stoga nemaju primjetan uticaj na okolinu (raspadaju se prije nego što imaju vremena da utiču). Osim produkata fisije, neke emisije se sastoje od aktivacijskih produkata (radionuklidi nastali od stabilnih atoma pod utjecajem neutrona). Značajni sa stanovišta uticaja zračenja su dugovječnih radionuklida(DZN, glavni radionuklidi koji stvaraju dozu - cezijum-137, stroncij-90, hrom-51, mangan-54, kobalt-60) i radioizotopa joda(uglavnom jod-131). Istovremeno, njihov udio u emisiji nuklearnih elektrana je krajnje neznatan i iznosi hiljaditi dio procenta.

Krajem 1999. emisije radionuklida u nuklearnim elektranama iz inertnih radioaktivnih plinova nisu prelazile 2,8% dozvoljenih vrijednosti za uran-grafitne reaktore i 0,3% za VVER i BN. Za dugovječne radionuklide emisije nisu prelazile 1,5% dozvoljenih emisija za uranijum-grafitne reaktore i 0,3% za VVER i BN, za jod-131, 1,6% i 0,4%, respektivno.

Važan argument u korist nuklearne energije je kompaktnost goriva. Zaokružene procene su sledeće: od 1 kg ogrevnog drveta možete proizvesti 1 kWh električne energije, od 1 kg uglja - 3 kWh, od 1 kg nafte - 4 kWh, od 1 kg nuklearnog goriva (nisko obogaćeni uranijum) -300.000 kW-h.

A slaba pogonska jedinica 1 GW kapacitet troši oko 30 tona nisko obogaćenog uranijuma godišnje (tj. jedan automobil godišnje). Da bi se osiguralo godinu dana rada iste snage elektrana na ugalj potrebno je oko 3 miliona tona uglja (tj pet vozova dnevno).

Ispuštanja dugovječnih radionuklida elektrane na ugalj ili naftu u u prosjeku 20-50 (a prema nekim procjenama i 100) puta veća od nuklearne elektrane iste snage.

Ugalj i druga fosilna goriva sadrže kalij-40, uranijum-238, torijum-232, od kojih se specifična aktivnost svakog od njih kreće od nekoliko jedinica do nekoliko stotina Bq/kg (i, shodno tome, članovi njihovog radioaktivnog niza kao što je radijum-226 , radijum -228, olovo-210, polonijum-210, radon-222 i drugi radionuklidi). Izolovani od biosfere u debljini zemljine stene, kada se sagore ugalj, nafta i gas oslobađaju se i ispuštaju u atmosferu. Štoviše, to su uglavnom najopasniji alfa-aktivni nuklidi sa stanovišta unutrašnjeg zračenja. I iako je prirodna radioaktivnost uglja obično relativno niska, količina sagorelo gorivo po jedinici proizvedene energije je kolosalno.

Kao rezultat doze zračenja stanovništva koje živi u blizini elektrane na ugalj (sa stepenom prečišćavanja emisije dima na nivou od 98-99%) više nego doza zračenja za stanovništvo u blizini nuklearne elektrane 3-5 puta.

Osim emisija u atmosferu, potrebno je uzeti u obzir da na mjestima gdje je koncentrisan otpad iz postrojenja na ugalj dolazi do značajnog povećanja pozadinskog zračenja, što može dovesti do doza koje prelaze maksimalno dozvoljene. Dio prirodne aktivnosti uglja koncentriran je u pepelu, koji se u elektranama akumulira u ogromnim količinama. Istovremeno, u uzorcima pepela iz ležišta Kansko-Ačinskoe zabeleženi su nivoi veći od 400 Bq/kg. Radioaktivnost letećeg pepela iz uglja Donbasa prelazi 1000 Bq/kg. I ovaj otpad ni na koji način nije izoliran od okoliša. Proizvodnja GWh električne energije iz sagorijevanja uglja oslobađa stotine GBq aktivnosti (uglavnom alfa) u okoliš.

Koncepti kao što su „kvalitet zračenja nafte i gasa” počeli su da privlače ozbiljnu pažnju relativno nedavno, dok sadržaj prirodnih radionuklida u njima (radijum, torij i drugi) može dostići značajne vrednosti. Na primjer, zapreminska aktivnost radona-222 u prirodnom plinu je u prosjeku od 300 do 20.000 Bq/m 3 sa maksimalnim vrijednostima do 30.000-50.000, a Rusija proizvodi gotovo 600 milijardi takvih kubnih metara.

Ipak, treba napomenuti da radioaktivne emisije i iz nuklearnih elektrana i iz termoelektrana ne dovode do vidljivih posljedica po javno zdravlje. Čak i za elektrane na ugalj, ovo je trećerazredni faktor životne sredine, koji je značajno manji od ostalih: hemijske i aerosolne emisije, otpad itd.

DODATAK H