Reactorul nuclear funcționează fără probleme și eficient. Altfel, după cum știți, vor fi probleme. Dar ce se întâmplă înăuntru? Să încercăm să formulăm principiul de funcționare a unui reactor nuclear (nuclear) pe scurt, clar, cu opriri.

În esență, acolo are loc același proces ca în timpul unei explozii nucleare. Doar explozia are loc foarte repede, dar în reactor toate acestea se întind mult timp. Drept urmare, totul rămâne în siguranță și primim energie. Nu atât de mult încât totul în jur ar fi distrus dintr-o dată, dar destul de suficient pentru a furniza energie electrică orașului.

Înainte de a înțelege cum are loc o reacție nucleară controlată, trebuie să știți ce este. reacție nucleară deloc.

Reacție nucleară este procesul de transformare (fisiune) a nucleelor ​​atomice atunci când interacționează cu particulele elementare și cuante gamma.

Reacțiile nucleare pot apărea atât cu absorbția, cât și cu eliberarea de energie. Reactorul folosește a doua reacție.

Reactor nuclear este un dispozitiv al cărui scop este menținerea unei reacții nucleare controlate cu eliberare de energie.

Adesea, un reactor nuclear este numit și reactor atomic. Să remarcăm că aici nu există nicio diferență fundamentală, dar din punctul de vedere al științei este mai corect să folosim cuvântul „nuclear”. Acum există multe tipuri de reactoare nucleare. Acestea sunt reactoare industriale uriașe menite să genereze energie în centrale electrice, reactoare nucleare ale submarinelor, reactoare experimentale mici folosite în experimente științifice. Există chiar reactoare folosite pentru desalinizarea apei de mare.

Istoria creării unui reactor nuclear

Primul reactor nuclear a fost lansat în 1942, nu atât de îndepărtat. Acest lucru s-a întâmplat în SUA sub conducerea lui Fermi. Acest reactor a fost numit „Chicago Woodpile”.

În 1946, a început să funcționeze primul reactor sovietic, lansat sub conducerea lui Kurchatov. Corpul acestui reactor era o minge de șapte metri în diametru. Primele reactoare nu aveau sistem de răcire, iar puterea lor era minimă. Apropo, reactorul sovietic avea o putere medie de 20 de wați, iar cel american - doar 1 wați. Pentru comparație: puterea medie a reactoarelor de putere moderne este de 5 gigawați. La mai puțin de zece ani de la lansarea primului reactor, în orașul Obninsk a fost deschisă prima centrală nucleară industrială din lume.

Principiul de funcționare al unui reactor nuclear (nuclear).

Orice reactor nuclear are mai multe părți: miez Cu combustibil Și moderator , reflector de neutroni , lichid de răcire , sistem de control și protecție . Izotopii sunt folosiți cel mai adesea ca combustibil în reactoare. uraniu (235, 238, 233), plutoniu (239) și toriu (232). Miezul este un cazan prin care curge apa obișnuită (lichid de răcire). Printre alți agenți de răcire, „apa grea” și grafitul lichid sunt mai puțin utilizate. Dacă vorbim despre funcționarea centralelor nucleare, atunci un reactor nuclear este folosit pentru a produce căldură. Electricitatea în sine este generată folosind aceeași metodă ca și în alte tipuri de centrale electrice - aburul rotește o turbină, iar energia mișcării este convertită în energie electrică.

Mai jos este o diagramă a funcționării unui reactor nuclear.

După cum am spus deja, degradarea unui nucleu greu de uraniu produce elemente mai ușoare și mai mulți neutroni. Neutronii rezultați se ciocnesc cu alte nuclee, provocându-le și fisiunea. În același timp, numărul de neutroni crește ca o avalanșă.

Ar trebui menționat aici factor de multiplicare a neutronilor . Deci, dacă acest coeficient depășește o valoare egală cu unu, are loc o explozie nucleară. Dacă valoarea este mai mică de unu, sunt prea puțini neutroni și reacția se stinge. Dar dacă mențineți valoarea coeficientului egală cu unu, reacția se va desfășura lung și stabil.

Întrebarea este cum să faci asta? În reactor, combustibilul este în așa-numitul elemente de combustibil (TVELakh). Acestea sunt baghete care conțin, sub formă de tablete mici, combustibil nuclear . Barele de combustibil sunt conectate în casete de formă hexagonală, dintre care pot fi sute într-un reactor. Casetele cu tije de combustibil sunt dispuse vertical, iar fiecare tijă de combustibil are un sistem care vă permite să reglați adâncimea imersiei sale în miez. Pe lângă casetele în sine, printre ele se numără tije de control Și tije de protecție în caz de urgență . Tijele sunt realizate dintr-un material care absoarbe bine neutronii. Astfel, tijele de control pot fi coborâte la diferite adâncimi în miez, ajustând astfel factorul de multiplicare a neutronilor. Tijele de urgență sunt proiectate pentru a opri reactorul în caz de urgență.

Cum pornește un reactor nuclear?

Ne-am dat seama de principiul de funcționare în sine, dar cum să pornim și să facem funcționarea reactorului? În linii mari, aici este o bucată de uraniu, dar reacția în lanț nu începe în ea de la sine. Cert este că în fizica nucleară există un concept masa critica .

Masa critică este masa de material fisionabil necesară pentru a începe o reacție nucleară în lanț.

Cu ajutorul tijelor de combustibil și a tijelor de control, se creează mai întâi o masă critică de combustibil nuclear în reactor, iar apoi reactorul este adus la nivelul optim de putere în mai multe etape.

În acest articol, am încercat să vă oferim o idee generală despre structura și principiul de funcționare a unui reactor nuclear (nuclear). Dacă aveți întrebări pe această temă sau vi s-a pus o problemă de fizică nucleară la universitate, vă rugăm să contactați specialiştilor companiei noastre. Ca de obicei, suntem gata să vă ajutăm să rezolvați orice problemă presantă cu privire la studiile dumneavoastră. Și în timp ce suntem la asta, iată un alt videoclip educațional pentru atenția ta!

Cum funcționează o centrală hidroelectrică, de exemplu? Totul este simplu aici. Se construiește un baraj, se creează un rezervor mare, fluxurile de apă sub presiune rotesc axul generatorului, care generează electricitate. Cum sunt construite centralele eoliene? Totul este mult mai simplu aici! Vântul întoarce pale mari care rotesc arborele generatorului, producând electricitate. Care este principiul de funcționare al unei centrale nucleare? Se pare că majoritatea oamenilor nu înțeleg deloc cum obțin electricitate folosind reactoare nucleare. Pentru mulți, este ca un fel de magie, așa ceva se întâmplă într-un reactor nuclear, de unde se produce curent electric.

Cred că acest lucru este nedrept, oamenii ar trebui să știe cum funcționează centralele nucleare, pentru că totul este mult mai simplu și mai clar decât ar părea. Vă voi spune despre principiile de funcționare ale energiei nucleare folosind exemplul CNE Novovoronezh.

Deci, din exterior, o centrală nucleară arată ca multe întreprinderi industriale cu clădiri tehnice, robinete și țevi. Diferența vizibilă o reprezintă turnurile mari de răcire, care produc nori mari de abur. Deși există turnuri de răcire la centralele termice obișnuite, astfel încât centralele nucleare nu pot fi identificate cu ușurință.

Să trecem la cea mai faimoasă parte a centralei nucleare din filme și fotografii - panoul de control.
Acesta este panoul de control al celei de-a patra unități de putere a centralei nucleare Novovoronezh, lansată în 1972. Utilizează un reactor VVER-440 cu o putere de 400 MW.

Novovoronezh NPP este una dintre primele centrale nucleare din URSS și prima centrală nucleară din lume cu un reactor de apă sub presiune. Centrala nucleară furnizează aproximativ 20 de întreprinderi și peste 2 milioane de locuitori din regiunea Pământului Negru Central și, de asemenea, furnizează regiunea Voronezh cu 85% din energie electrică.

Cunoscutul „lucru rotund cu diamante” este o secțiune transversală a miezului reactorului. Tijele de control sunt prezentate în roșu, ansamblurile de combustibil sunt prezentate în alb. Pe scurt și aproximativ, un reactor nuclear este un cilindru vertical mare, în interiorul căruia există tije de combustibil nuclear și tije de control.

Unitățile de alimentare 3 și 4 au fost construite la începutul anilor 1970 și trebuiau să fie finalizate la începutul anilor 2000, dar durata lor de viață a fost prelungită ulterior. De anul trecut s-a realizat o modernizare activă.

În total, în istoria stației Novovoronezh au existat 6 unități de putere, dintre care prima a fost lansată în 1964 și a șasea în 2016. A șaptea unitate de putere este în prezent în construcție, iar prima și a doua unitate au fost deja scoase din funcțiune.

În partea de sus a reactorului, capacul seamănă cu un clopot mare, iar tijele în sine sunt situate adânc dedesubt. Acesta este compartimentul reactor al celei de-a 3-a și a 4-a unități de putere, iar o punte de observare similară există doar la CNE Novovoronezh. Da, exact așa arată un reactor nuclear din exterior.
Puțin în spatele capacului se află un dispozitiv pentru schimbarea tijelor, care urcă de sus când capacul este deschis și face munca în interior.

Panou de control bloc al celei de-a 5-a unități de putere, construit în 1980. Utilizează un reactor VVER-1000 cu o putere de 1000 MW.

Unitatea de putere trebuia să fie scoasă din funcțiune în 2010, dar termenul a fost prelungit ulterior.
Din 1995, CNE Novovoronezh modernizează unitățile de alimentare pentru a le aduce în conformitate cu standardele moderne de siguranță.

Deoarece unitatea de alimentare și panoul de control sunt mai noi, secțiunea transversală a miezului reactorului este, de asemenea, afișată nu în formă analogică, ci pe monitorul unui computer în timp real. Puteți monitoriza temperatura și mulți alți parametri.

Cel mai important buton, care oprește complet reactorul în cazul celor mai grave situații de urgență. Le dorim angajaților CNE ca astfel de accidente să nu se întâmple niciodată și ca acest buton să rămână mereu sigilat.

În multe locuri și încăperi ale stației există dispozitive speciale care măsoară nivelurile de radiații - contoare Geiger sau dozimetre.

A cincea unitate de putere a NPP Novovoronezh arată ca un cilindru din exterior. În interiorul clădirii neobișnuite se află reactorul nuclear însuși, înconjurat de o carcasă cilindrica specială de protecție din beton armat. După reparații și modernizare, a fost repus în funcțiune în 2011, cu o capacitate de 1000 MW.

Și acum întrebarea principală: de ce avem nevoie de un reactor, cum vine electricitatea din toate acestea?
În realitate, totul se dovedește a nu fi atât de „magic” pe cât ne-am dori probabil. Un reactor nuclear este de fapt un cazan mare care încălzește apa.

După încălzire, apa este trimisă într-un alt circuit închis cu apă, care este deja transformată în abur. Acest abur învârte o turbină mare, care antrenează un generator care produce energie electrică.

În general, totul este simplu: reactorul se încălzește, apa/aburul pornește generatorul și se produce energie electrică.
Sala de mașini a celei de-a 5-a unități de putere.

Apa încălzită trebuie trimisă undeva mai departe și răcită în acest scop, au fost inventate turnuri de răcire întregi - turnuri de răcire. Apa este pompată în sus de o pompă și apoi cade în jos, rupându-se în mici picături în stropitoare. Un flux de aer este furnizat de jos, care evaporă o parte din apă, iar o parte pur și simplu se răcește și cade.
Acestea sunt turnurile de răcire ale unităților de putere a 3-a și a 4-a cu o înălțime de 95 de metri.

Aparatul complet este proiectat pentru a primi, distribui și transmite energie electrică. În linii mari, un transformator mare. Există linii electrice în interiorul conductelor speciale, totul este fiabil și sigur.
Acesta este aparatul de comutare al celei de-a șasea unități de alimentare a CNE Novovoronezh.

Panoul de control central al celei de-a șasea unități de putere, care este în prezent cea mai puternică centrală nucleară din Rusia - 1200 MW. Construit folosind tehnologii de siguranță care au devenit relevante după accidentul de la Fukushima. Tip de reactor nuclear VVER-1200.

A șasea unitate de putere de pe stradă nu arată la fel de infernal ca cilindrul celui de-al cincilea, dar o poți recunoaște după partea de sus cu țevi. În august 2016, unitatea electrică a fost conectată la rețea și a furnizat primii 240 MW rețelei electrice. În prezent, aceasta este cea mai avansată unitate de putere din Rusia, care îndeplinește cele mai moderne cerințe de fiabilitate și siguranță.

Bazine de pulverizare ale blocului 6, care sunt necesare pentru răcirea sistemelor de consum ale reactorului. În fundal se află clădirea celei de-a șasea unități de putere, turnul de răcire al celei de-a 6-a și a 7-a unități de putere în construcție și șantierul în sine.

A șaptea unitate de putere va fi un geamăn față de a șasea unitate, finalizarea construcției este programată pentru 2018. Unitatea de putere va fi rezistentă la cutremure, uragane, inundații, explozii, chiar și accidente de avion. Tip de reactor VVER-1200.

Sala de turbine a unității de putere a 6-a.

Durata de viață a echipamentului principal al unității este acum de 60 de ani, mai degrabă decât de 30 de ani, așa cum era cazul unităților de putere mai vechi.

Turnurile de răcire ale unităților de putere a 6-a și a 7-a sunt mult mai mari și mai înalte decât cele vechi, înălțimea lor este de 171 de metri.

Acum, în loc de două turnuri de răcire per unitate de putere, se folosește unul, dar de dimensiuni mai mari. Acest lucru a făcut posibilă reducerea suprafeței centralei nucleare în sine, reducând costurile materialelor și fondurilor.

Camera de control a celei de-a 6-a unități de putere. Unitatea de alimentare este programată să intre în funcțiune comercială completă la sfârșitul anului 2016, după ce au fost efectuate diverse teste.

Vă mulțumesc foarte mult personal

Centrala nucleara si structura sa:

Centrala nucleara (CNP) este o instalație nucleară al cărei scop este generarea de energie electrică.

– mașină pentru efectuarea supraîncărcărilor combustibil(mașină de reîncărcare).

Funcționarea acestui echipament este controlată de personal - operatori care utilizează un panou de control bloc în aceste scopuri.

Elementul cheie al reactorului este zona situată în puțul de beton. Include si un sistem care asigura functii de control si protectie; cu ajutorul acestuia puteți selecta modul în care ar trebui să aibă loc o reacție în lanț de fisiune controlată. Sistemul oferă și protecție în caz de urgență, care vă permite să opriți rapid reacția în cazul unei situații de urgență.

În a doua clădire CNE exista o hala de turbine in care se afla turbina si generatoarele de abur. În plus, există o clădire în care combustibilul nuclear este reîncărcat, iar combustibilul nuclear uzat este depozitat în piscine special amenajate.

În teritoriu centrală nucleară sunt situate condensatoare, precum și turnurile de răcire, iazul de răcire și iazul de pulverizare, care sunt componente ale sistemului de răcire cu recirculare. Turnurile de răcire sunt turnuri din beton și au formă de trunchi de con; un rezervor natural sau artificial poate servi drept iaz. CNE echipat cu linii electrice de înaltă tensiune care se extind dincolo de limitele teritoriului său.

Construcția primului din lume centrală nucleară a fost început în 1950 în Rusia și finalizat patru ani mai târziu. Pentru proiect a fost aleasă o zonă din apropierea satului. Obninsky (regiunea Kaluga).

Cu toate acestea, electricitatea a fost generată pentru prima dată în Statele Unite în 1951; primul caz reușit de obținere a acestuia a fost înregistrat în statul Idaho.

În domeniul producţiei electricitate SUA este în frunte, unde anual sunt generați peste 788 de miliarde de kW/h. Pe lista liderilor în ceea ce privește volumele de producție se numără și Franța, Japonia, Germania și Rusia.

Principiul de funcționare al unei centrale nucleare:

Energia este produsă folosind reactor, în care are loc procesul de fisiune nucleară. În acest caz, nucleul greu se dezintegrează în două fragmente, care, fiind într-o stare foarte excitată, emit neutroni (și alte particule). Neutronii, la rândul lor, provoacă noi procese de fisiune, care emit și mai mulți neutroni. Acest proces de dezintegrare continuă se numește reacție nucleară în lanț, a cărei caracteristică este eliberarea de cantități mari de energie. Producerea acestei energii este scopul muncii centrală nucleară(NPP).

Procesul de producție include următoarele etape:

1. 1. conversia energiei nucleare în energie termică;
2. 2. conversia energiei termice în energie mecanică;
3. 3. conversia energiei mecanice în energie electrică.

În prima etapă în reactorîncărcarea nucleului este în curs combustibil(uraniu-235) pentru a începe o reacție în lanț controlată. Combustibilul eliberează neutroni termici sau lenți, ceea ce are ca rezultat eliberarea unor cantități semnificative de căldură. Pentru a elimina căldura din miezul reactorului, se folosește un lichid de răcire, care este trecut prin întregul volum al miezului. Poate fi sub formă lichidă sau gazoasă. Energia termică generată servește în plus la generarea de abur într-un generator de abur (schimbător de căldură).

În a doua etapă, turbogeneratorul este furnizat cu abur. Aici energia termică a aburului este transformată în energie mecanică - energia de rotație a turbinei.

La a treia etapă, cu ajutorul unui generator, energia mecanică de rotație a turbinei este transformată în energie electrică, care este apoi trimisă consumatorilor.

Clasificarea centralelor nucleare:

Centrale nucleare clasificate după tipul de reactoare care funcționează în ele. Există două tipuri principale de centrale nucleare:

– cu reactoare care utilizează neutroni termici (reactor nuclear apă-apă, reactor apă-apă clocotită, reactor nuclear cu apă grea, grafit-gaz nuclear reactor, reactor nuclear grafit-apă și alte reactoare cu neutroni termici);

– cu reactoare care folosesc neutroni rapizi (reactoare cu neutroni rapizi).

După tipul de energie generată, se disting două tipuri atomic centrale electrice :

– CNE pentru producerea de energie electrică;

– ATPP – centrale nucleare combinate termice, al căror scop este generarea nu numai de energie electrică, ci și termică.

Reactoarele centralei nucleare cu circuit simplu, dublu și triplu:

Reactor centrală nucleară Poate fi cu unul, două sau trei circuite, ceea ce se reflectă în schema de funcționare a lichidului de răcire - poate avea, respectiv, unul, două sau trei circuite. În țara noastră, cele mai comune sunt centralele echipate cu reactoare de putere cu apă sub presiune cu dublu circuit (VVER). Potrivit lui Rosstat, astăzi sunt 4 care operează în Rusia CNE cu reactoare cu 1 circuit, 5 cu reactoare cu 2 circuite și una cu reactor cu 3 circuite.

Centrale nucleare cu reactor cu o singură buclă:

Centrale nucleare acest tip - cu un reactor cu un singur circuit, echipat cu reactoare de tip RBMK-1000. Blocul adăpostește un reactor, două turbine cu condensare și două generatoare. Temperaturile ridicate de funcționare ale reactorului îi permit să îndeplinească simultan funcția de generator de abur, ceea ce face posibilă utilizarea unui circuit cu un singur circuit. Avantajul acestuia din urmă este un principiu de funcționare relativ simplu, cu toate acestea, datorită caracteristicilor sale, este destul de dificil să se asigure protecție împotriva radiatii. Acest lucru se datorează faptului că atunci când se utilizează această schemă, toate elementele unității sunt expuse la radiații radioactive.

Centrale nucleare cu reactor cu dublu circuit:

Circuitul cu dublu circuit este utilizat CNE cu reactoare de tip VVER. Principiul de funcționare al acestor stații este următorul: un lichid de răcire, care este apă, este furnizat miezului reactorului sub presiune. Se încălzește, după care intră în schimbătorul de căldură (generator de abur), unde încălzește apa din circuitul secundar până la fierbere. Radiația este emisă doar de primul circuit, al doilea nu are proprietăți radioactive. Structura unității include un generator, precum și una sau două turbine de condensare (în primul caz, puterea turbine este de 1000 de megawați, în al doilea - 2 x 500 de megawați).

O dezvoltare avansată în domeniul reactoarelor cu dublu circuit este modelul VVER-1200, propus de concernul Rosenergoatom. A fost dezvoltat pe baza modificărilor reactorului VVER-1000, care au fost fabricate conform comenzilor din străinătate în anii '90. iar în primii ani ai mileniului actual. Noul model îmbunătățește toți parametrii predecesorului său și oferă sisteme de siguranță suplimentare pentru a reduce riscul ca radiațiile radioactive să scape din compartimentul etanș al reactorului. Noua dezvoltare are o serie de avantaje - puterea sa este cu 20% mai mare față de modelul anterior, capacitatea de capacitate ajunge la 90%, poate funcționa timp de un an și jumătate fără suprasarcină combustibil(termenii obișnuiți sunt de 1 an), perioada de funcționare a acestuia este de 60 de ani.

Centrale nucleare cu un reactor cu trei circuite:

Circuitul cu trei circuite este utilizat centrale nucleare cu reactoare de tip BN (sodiu rapid). Funcționarea unor astfel de reactoare se bazează pe neutroni rapizi, iar sodiul lichid radioactiv este folosit ca lichid de răcire. Pentru a exclude contactul acestuia cu apa, proiectarea reactorului oferă un circuit suplimentar care utilizează sodiu fără proprietăți radioactive; aceasta oferă un tip de circuit cu trei bucle.

Reactorul modern cu 3 circuite BN-800, dezvoltat în anii 80 și 90 ai secolului trecut, a oferit Rusiei o poziție de lider în domeniul producției de reactoare rapide. Caracteristica sa principală este protecția împotriva influențelor venite din interior sau din exterior. Acest model minimizează riscul unui accident în care miezul se topește și plutoniul este eliberat în timpul reprocesării combustibilului nuclear iradiat.

Reactorul în cauză poate folosi diferite tipuri de combustibil - convențional cu oxid de uraniu sau combustibil MOX pe bază de uraniu și

Totul este foarte simplu. Într-un reactor nuclear, uraniul-235 se descompune, eliberând o cantitate imensă de energie termică, fierbe apa, aburul sub presiune transformă o turbină, care rotește un generator electric, care generează electricitate.

Știința știe despre cel puțin un reactor nuclear natural. Este situat în zăcământul de uraniu Oklo din Gabon. Adevărat, deja se răcise cu un miliard și jumătate de ani în urmă.

Uraniul-235 este unul dintre izotopii uraniului. Diferă de uraniul simplu prin faptul că din nucleul său îi lipsesc 3 neutroni, ceea ce face ca nucleul să devină mai puțin stabil și să se rupă în două atunci când un neutron îl lovește cu viteză mare. În acest caz, sunt eliberați alți 2-3 neutroni, care pot intra într-un alt nucleu de Uraniu-235 și îl pot diviza. Și așa mai departe în lanț. Aceasta se numește reacție nucleară.

Reacție controlată

Dacă nu controlezi reacția nucleară în lanț și merge prea repede, vei obține o adevărată explozie nucleară. Prin urmare, procesul trebuie monitorizat cu atenție și nu trebuie lăsat uraniul să se descompună prea repede. Pentru a face acest lucru, combustibilul nuclear din tuburile metalice este plasat într-un moderator - o substanță care încetinește neutronii și transformă energia lor cinetică în căldură.

Pentru a controla viteza de reacție, tijele de material care absorb neutroni sunt scufundate în moderator. Când aceste tije sunt ridicate, captează mai puțini neutroni și reacția se accelerează. Dacă tijele sunt coborâte, reacția va încetini din nou.

O chestiune de tehnologie

Conductele uriașe din centralele nucleare nu sunt de fapt conducte, ci turnuri de răcire - turnuri pentru răcirea rapidă a aburului.

În momentul dezintegrarii, miezul se împarte în două părți, care zboară separat cu o viteză vertiginoasă. Dar nu zboară departe - lovesc atomii vecini, iar energia cinetică se transformă în energie termică.

Apoi această căldură este folosită pentru a încălzi apa, transformându-l în abur, aburul întoarce turbina, iar turbina întoarce generatorul, care generează electricitate, la fel ca într-o centrală termică convențională care funcționează pe cărbune.

E amuzant, dar toată această fizică nucleară, izotopi de uraniu, reacții nucleare în lanț - toate pentru a fierbe apa.

Pentru curatenie

Energia nucleară este folosită nu numai în centralele nucleare. Există nave și submarine alimentate cu energie nucleară. În anii 50 au fost dezvoltate chiar mașini nucleare, avioane și trenuri.

Ca rezultat al funcționării unui reactor nuclear, se generează deșeuri radioactive. Unele dintre ele pot fi reciclate pentru utilizare ulterioară, în timp ce altele trebuie păstrate în spații speciale de depozitare, astfel încât să nu dăuneze oamenilor și mediului.

În ciuda acestui fapt, energia nucleară este acum una dintre cele mai ecologice. Centralele nucleare nu produc emisii, necesită foarte puțin combustibil, ocupă puțin spațiu și sunt foarte sigure atunci când sunt utilizate corect.

Dar după accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl, multe țări au suspendat dezvoltarea energiei nucleare. Deși, de exemplu, în Franța aproape 80 la sută din energie este generată de centrale nucleare.

În anii 2000, din cauza prețului ridicat al petrolului, toată lumea și-a amintit de energia nucleară. Există evoluții în centralele nucleare compacte care sunt sigure, pot funcționa zeci de ani și nu necesită întreținere.

O centrală nucleară este o întreprindere care este un ansamblu de echipamente și structuri pentru generarea energiei electrice. Specificul acestei instalații constă în metoda de generare a căldurii. Temperatura necesară pentru a genera energie electrică provine din dezintegrarea atomilor.

Rolul combustibilului pentru centralele nucleare este îndeplinit cel mai adesea de uraniul cu un număr de masă de 235 (235U). Tocmai pentru că acest element radioactiv este capabil să susțină o reacție nucleară în lanț, este folosit în centralele nucleare și este, de asemenea, folosit în arme nucleare.

Țările cu cel mai mare număr de centrale nucleare

Astăzi, există 192 de centrale nucleare care funcționează în 31 de țări din întreaga lume, folosind 451 de reactoare nucleare cu o capacitate totală de 394 GW. Marea majoritate a centralelor nucleare sunt situate în Europa, America de Nord, Orientul Îndepărtat din Asia și fosta URSS, în timp ce aproape nu există în Africa, iar în Australia și Oceania nu există deloc. Alte 41 de reactoare nu au produs energie electrică de 1,5 până la 20 de ani, 40 dintre ele fiind situate în Japonia.

În ultimii 10 ani, 47 de unități de putere au fost puse în funcțiune în întreaga lume, aproape toate fiind situate fie în Asia (26 în China), fie în Europa de Est. Două treimi din reactoarele aflate în prezent în construcție se află în China, India și Rusia. RPC implementează cel mai mare program de construcție de noi centrale nucleare alte aproximativ o duzină de țări din întreaga lume construiesc centrale nucleare sau dezvoltă proiecte pentru construcția acestora.

Pe lângă Statele Unite, lista celor mai avansate țări în domeniul energiei nucleare include:

• Franţa;
• Japonia;
• Rusia;
• Coreea de Sud.

În 2007, Rusia a început construcția primei centrale nucleare plutitoare din lume, care ar rezolva problema penuriei de energie în zonele de coastă îndepărtate ale țării. Construcția s-a confruntat cu întârzieri. Potrivit diverselor estimări, prima centrală nucleară plutitoare va începe să funcționeze în 2019-2019.

Mai multe țări, inclusiv SUA, Japonia, Coreea de Sud, Rusia, Argentina, dezvoltă minicentrale nucleare cu o capacitate de aproximativ 10-20 MW în scopul furnizării de energie termică și electrică a industriilor individuale, ansamblurilor rezidențiale și în viitor - case individuale. Se presupune că reactoarele de dimensiuni mici (a se vedea, de exemplu, Hyperion NPP) pot fi create folosind tehnologii sigure care reduc foarte mult posibilitatea de scurgere nucleară. Construcția unui mic reactor CAREM25 este în curs de desfășurare în Argentina. Prima experiență în utilizarea minicentralelor nucleare a fost câștigată de URSS (CNE Bilibino).

Principiul de funcționare al centralelor nucleare

Principiul de funcționare al unei centrale nucleare se bazează pe acțiunea unui reactor nuclear (uneori numit atomic) - o structură volumetrică specială în care are loc reacția atomilor de scindare cu eliberarea de energie.

Există diferite tipuri de reactoare nucleare:

1. PHWR (numit și „reactor cu apă grea presurizată” – „reactor nuclear cu apă grea”), folosit în principal în Canada și în orașele indiene. Se bazează pe apă, a cărei formulă este D2O. Funcționează atât ca lichid de răcire, cât și ca moderator de neutroni. Eficiența este aproape de 29%;
2. VVER (reactor de putere răcit cu apă). În prezent, VVER-urile sunt operate numai în CSI, în special, modelul VVER-100. Reactorul are un randament de 33%;
3. GCR, AGR (apă de grafit). Lichidul conținut într-un astfel de reactor acționează ca un lichid de răcire. În acest design, moderatorul de neutroni este grafit, de unde și numele. Eficiența este de aproximativ 40%.

Pe baza principiului de proiectare, reactoarele sunt, de asemenea, împărțite în:

• PWR (reactor cu apă presurizată) - conceput astfel încât apa sub o anumită presiune să încetinească reacțiile și să furnizeze căldură;
• BWR (proiectat astfel încât aburul și apa să fie în partea principală a dispozitivului, fără a avea un circuit de apă);
• RBMK (reactor canal cu putere deosebit de mare);
• BN (sistemul funcționează datorită schimbului rapid de neutroni).

Proiectarea și structura unei centrale nucleare. Cum funcționează o centrală nucleară?

O centrală nucleară tipică este formată din blocuri, fiecare dintre ele conține diverse dispozitive tehnice. Cea mai semnificativă dintre aceste unități este complexul cu sala reactorului, care asigură funcționarea întregii centrale nucleare. Este format din următoarele dispozitive:

• reactor;
• piscina (aici este depozitat combustibilul nuclear);
• mașini de transfer de combustibil;
• Camera de control (panou de control în blocuri, cu ajutorul căruia operatorii pot monitoriza procesul de fisiune a miezului).

Această clădire este urmată de o sală. Adăpostește generatoare de abur și găzduiește turbina principală. Imediat în spatele lor sunt condensatoare, precum și linii de transport a energiei electrice care se extind dincolo de granițele teritoriului.

Printre altele, există un bloc cu bazine pentru combustibil uzat și blocuri speciale destinate răcirii (se numesc turnuri de răcire). În plus, piscinele cu pulverizare și iazurile naturale sunt folosite pentru răcire.

Principiul de funcționare al centralelor nucleare

La toate centralele nucleare, fără excepție, există 3 etape de conversie a energiei electrice:

• nucleare cu trecere la termică;
• termic, transformându-se în mecanic;
• mecanic, transformat în electric.

Uraniul emite neutroni, rezultând eliberarea de căldură în cantități uriașe. Apa fierbinte din reactor este pompată printr-un generator de abur, unde eliberează o parte din căldură și este returnată în reactor. Deoarece această apă este sub presiune ridicată, rămâne în stare lichidă (în reactoarele moderne de tip VVER există aproximativ 160 de atmosfere la o temperatură de ~330 °C). În generatorul de abur, această căldură este transferată în apa din circuitul secundar, care se află sub o presiune mult mai mică (jumătate din presiunea circuitului primar sau mai puțin) și, prin urmare, fierbe. Aburul rezultat intră într-o turbină cu abur care rotește un generator electric, iar apoi într-un condensator, unde aburul este răcit, se condensează și intră din nou în generatorul de abur. Condensatorul este răcit cu apă dintr-o sursă externă de apă deschisă (de exemplu, un iaz de răcire).

Atât primul cât și cel de-al doilea circuit sunt închise, ceea ce reduce probabilitatea de scurgere a radiațiilor. Dimensiunile structurilor circuitelor primare sunt minimizate, ceea ce reduce și riscurile de radiații. Turbina cu abur și condensatorul nu interacționează cu apa din circuitul primar, ceea ce facilitează reparațiile și reduce cantitatea de deșeuri radioactive la demontarea stației.

Mecanisme de protecție a centralelor nucleare

Toate centralele nucleare trebuie să fie echipate cu sisteme de siguranță cuprinzătoare, de exemplu:

• localizare – limitarea raspandirii substantelor nocive in cazul unui accident care are ca rezultat degajarea de radiatii;
• furnizarea – furnizarea unei anumite cantități de energie pentru funcționarea stabilă a sistemelor;
• managerii – servesc pentru a se asigura că toate sistemele de protecție funcționează normal.

În plus, reactorul poate fi oprit în caz de urgență. În acest caz, protecția automată va întrerupe reacțiile în lanț dacă temperatura din reactor continuă să crească. Această măsură va necesita ulterior lucrări serioase de restaurare pentru a readuce reactorul în funcțiune.

După ce a avut loc un accident periculos la centrala nucleară de la Cernobîl, cauza căruia a fost proiectarea imperfectă a reactorului, au început să acorde mai multă atenție măsurilor de protecție și, de asemenea, au efectuat lucrări de proiectare pentru a asigura o mai mare fiabilitate a reactoarelor.

Catastrofa secolului XXI și consecințele sale

În martie 2011, un cutremur a lovit nord-estul Japoniei, provocând un tsunami care a avariat în cele din urmă 4 dintre cele 6 reactoare de la Centrala Nucleară Fukushima Daiichi.

La mai puțin de doi ani de la tragedie, numărul oficial de morți în dezastru a depășit 1.500 de persoane, în timp ce 20.000 de persoane sunt încă dispărute și alți 300.000 de locuitori au fost forțați să-și părăsească casele.

Au fost și victime care nu au putut părăsi fața locului din cauza dozei uriașe de radiații. Pentru ei a fost organizată o evacuare imediată, care a durat 2 zile.

Cu toate acestea, în fiecare an, metodele de prevenire a accidentelor la centralele nucleare, precum și de neutralizare a situațiilor de urgență, sunt îmbunătățite - știința avansează în mod constant. Cu toate acestea, viitorul va fi în mod clar un moment pentru înflorirea metodelor alternative de generare a energiei electrice - în special, este logic să ne așteptăm la apariția în următorii 10 ani a panourilor solare orbitale gigantice, care este destul de realizabilă în condiții de gravitate zero, precum și alte tehnologii, inclusiv revoluționare din sectorul energetic.

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem