AE: veikimo principas ir įrenginys. Atominių elektrinių kūrimo istorija

2024 Autorius: Henry Conors | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-02-12 10:31

Dvidešimtojo amžiaus viduryje geriausi žmonijos protai sunkiai dirbo atlikdami dvi užduotis vienu metu: kurdami atominę bombą ir kaip panaudoti atomo energiją taikiems tikslams. Taip atsirado pirmosios pasaulyje atominės elektrinės. Koks yra atominės elektrinės veikimo principas? O kur pasaulyje yra didžiausios iš šių elektrinių?

Atominės energetikos istorija ir ypatumai

„Energija yra visa ko galva“– taip galima perfrazuoti gerai žinomą patarlę, atsižvelgiant į objektyvias XXI amžiaus realijas. Su kiekvienu nauju technologinės pažangos etapu žmonijai jo reikia vis daugiau. Šiandien „taikaus atomo“energija aktyviai naudojama ekonomikoje ir gamyboje, o ne tik energetikos sektoriuje.

Vadinamųjų atominių elektrinių (kurios veikia labai paprastu principu) pagaminta elektra plačiai naudojama pramonėje, kosmoso tyrinėjimuose, medicinoje ir žemės ūkyje.

Branduolinė energija yra sunkiosios pramonės šaka, kuri išgauna šilumą ir elektros energiją iš atomo kinetinės energijos.

Kada jie pasirodėpirmosios atominės elektrinės? Sovietų mokslininkai tyrė tokių elektrinių veikimo principą dar 40-aisiais. Beje, lygiagrečiai jie išrado ir pirmąją atominę bombą. Taigi atomas buvo ir „taikus“, ir mirtinas.

1948 metais I. V. Kurchatovas pasiūlė sovietų valdžiai pradėti vykdyti tiesioginius atominės energijos gavybos darbus. Po dvejų metų Sovietų Sąjungoje (Obninsko mieste, Kalugos srityje) buvo pradėta statyti pirmoji planetoje atominė elektrinė.

Visų atominių elektrinių veikimo principas panašus, ir jį suprasti visai nesunku. Tai bus toliau aptariama.

AE: veikimo principas (nuotrauka ir aprašymas)

Bet kurios atominės elektrinės darbas pagrįstas galinga reakcija, kuri vyksta dalijantis atomo branduoliui. Šiame procese dažniausiai dalyvauja urano-235 arba plutonio atomai. Atomų branduolys dalijasi iš išorės į juos patenkantį neutroną. Tokiu atveju susidaro nauji neutronai, taip pat dalijimosi fragmentai, turintys didžiulę kinetinę energiją. Tiesiog ši energija yra pagrindinis ir pagrindinis bet kurios atominės elektrinės produktas

Taip galite apibūdinti atominės elektrinės reaktoriaus veikimo principą. Kitoje nuotraukoje galite pamatyti, kaip ji atrodo iš vidaus.

Yra trys pagrindiniai branduolinių reaktorių tipai:

• didelės galios kanalo reaktorius (sutrumpintai kaip RBMK);
• slėginis vandens reaktorius (VVER);
• greitųjų neutronų reaktorius (FN).

Atskirai verta apibūdinti atominių elektrinių veikimo principą kaip visumą. Kaip tai veikia, bus aptarta.kitame straipsnyje.

AE veikimo principas (schema)

Atominė elektrinė veikia tam tikromis sąlygomis ir griežtai apibrėžtais režimais. Be branduolinio reaktoriaus (vieno ar daugiau), atominės elektrinės struktūrą sudaro kitos sistemos, specialūs įrenginiai ir aukštos kvalifikacijos personalas. Koks yra atominių elektrinių veikimo principas? Jį galima trumpai apibūdinti taip.

Pagrindinis bet kurios atominės elektrinės elementas yra branduolinis reaktorius, kuriame vyksta visi pagrindiniai procesai. Apie tai, kas vyksta reaktoriuje, rašėme ankstesniame skyriuje. Branduolinis kuras (dažniausiai uranas) mažų juodų granulių pavidalu tiekiamas į šį didžiulį katilą.

Branduoliniame reaktoriuje vykstančių reakcijų metu išsiskirianti energija paverčiama šiluma ir perduodama aušinimo skysčiui (dažniausiai vandeniui). Reikėtų pažymėti, kad šio proceso metu aušinimo skystis taip pat gauna tam tikrą radiacijos dozę.

Toliau šiluma iš aušinimo skysčio perduodama į paprastą vandenį (per specialius prietaisus – šilumokaičius), kuris dėl to užverda. Susidarę vandens garai varo turbiną. Prie pastarojo prijungtas generatorius, kuris generuoja elektros energiją.

Taigi pagal atominės elektrinės veikimo principą tai ta pati šiluminė elektrinė. Vienintelis skirtumas yra tai, kaip gaminami garai.

Branduolinės energijos geografija

Penkios šalys, gaminančios branduolinę energiją, yra šios:

1. JAV.
2. Prancūzija.
3. Japonija.
4. Rusija.
5. Pietų Korėja.

Tuo pačiu metu Jungtinės Amerikos Valstijos, gaminančios apie 864 milijardus kWh per metus, pagamina iki 20 % pasaulio elektros energijos.

Iš viso 31 pasaulio valstybėje veikia atominės elektrinės. Iš visų planetos žemynų tik dviejuose (Antarktidoje ir Australijoje) nėra branduolinės energijos.

Šiandien pasaulyje veikia 388 branduoliniai reaktoriai. Tiesa, 45 iš jų elektros negamina jau pusantrų metų. Dauguma branduolinių reaktorių yra Japonijoje ir JAV. Visa jų geografija pateikta šiame žemėlapyje. Šalys, kuriose veikia branduoliniai reaktoriai, pažymėtos žaliai, taip pat nurodomas bendras jų skaičius konkrečioje valstybėje.

Branduolinės energetikos plėtra įvairiose šalyse

Apskritai, nuo 2014 m., bendras branduolinės energetikos plėtros nuosmukis. Naujų branduolinių reaktorių statybos lyderiai yra trys šalys: Rusija, Indija ir Kinija. Be to, nemažai valstybių, neturinčių atominių elektrinių, artimiausiu metu planuoja jas statyti. Tai yra Kazachstanas, Mongolija, Indonezija, Saudo Arabija ir daugelis Šiaurės Afrikos šalių.

Kita vertus, nemažai valstybių ėmėsi laipsniško atominių elektrinių skaičiaus mažinimo. Tai yra Vokietija, Belgija ir Šveicarija. O kai kuriose šalyse (Italijoje, Austrijoje, Danijoje, Urugvajuje) branduolinė energija yra uždrausta įstatymų leidybos lygmeniu.

Pagrindinės branduolinės energetikos problemos

Yra viena svarbi aplinkos problema, susijusi su branduolinės energijos plėtra. Tai vadinamoji šiluminė aplinkos tarša. Taigi, daugelio ekspertų nuomone, atominės elektrinės išskiria daugiau šilumos nei tokios pat galios šiluminės. Ypač pavojinga terminio vandens tarša, dėl kurios pažeidžiamos natūralios biologinių organizmų gyvenimo sąlygos ir miršta daugybė žuvų rūšių.

Kita aktuali problema, susijusi su branduoline energija, susijusi su branduoline sauga apskritai. Pirmą kartą žmonija rimtai susimąstė apie šią problemą po Černobylio katastrofos 1986 m. Černobylio atominės elektrinės veikimo principas nedaug skyrėsi nuo kitų atominių elektrinių. Tačiau tai neišgelbėjo jos nuo didelės ir rimtos avarijos, turėjusios labai rimtų pasekmių visai Rytų Europai.

Be to, branduolinės energijos pavojus neapsiriboja galimomis žmogaus sukeltomis avarijomis. Taigi, su branduolinių atliekų šalinimu kyla didelių problemų.

Branduolinės energijos privalumai

Vis dėlto branduolinės energetikos plėtros šalininkai įvardija ir aiškius atominių elektrinių privalumus. Taigi, ypač Pasaulio branduolinių ginklų asociacija neseniai paskelbė savo ataskaitą su labai įdomiais duomenimis. Anot jo, atominėse elektrinėse gaminant vieną gigavatą elektros energijos žuvo 43 kartus mažiau žmonių nei tradicinėse šiluminėse elektrinėse.

Yra ir kitų ne mažiau svarbių privalumų. Būtent:

• pigi elektros gamyba;
• branduolinės energijos aplinkos švara (išskyrus terminio vandens taršą);
• nėra griežtos geografinės atominių elektrinių nuorodos į didelius kuro š altinius.

Vietoj išvados

1950 m. buvo pastatyta pirmoji pasaulyje atominė elektrinė. Atominių elektrinių veikimo principas – atomo dalijimasis neutrono pagalba. Šis procesas išskiria didžiulį kiekį energijos.

Atrodytų, kad branduolinė energija yra išskirtinė palaima žmonijai. Tačiau istorija įrodė ką kita. Visų pirma dvi didelės tragedijos – 1986 metais įvykusi sovietų Černobylio atominės elektrinės avarija ir 2011 metais Japonijos elektrinėje Fukušima-1 įvykusi avarija – pademonstravo „taikaus“atomo keliamą pavojų. Ir šiandien daugelis pasaulio šalių pradėjo galvoti apie dalinį ar net visišką branduolinės energijos atsisakymą.