JE: princíp činnosti a zariadenia. História JE

V polovici dvadsiateho storočia najlepšie mysle ľudstva okamžite pracovali na dvoch úlohách: na vytvorenie atómovej bomby a tiež na tom, ako možno použiť energiu atómu na mierové účely. Takže existovali prvé jadrové elektrárne na svete. Aký je princíp fungovania jadrových elektrární? A kde sú na svete najväčšie z týchto elektrární?

História a vlastnosti jadrovej energetiky

"Energia je všetko na hlavu" - tak môžete parafrázovať známe príslovie vzhľadom na objektívnu realitu 21. storočia. S každým novým kolom technologického pokroku ľudstvo potrebuje čoraz viac. V súčasnosti sa energia "mierového atómu" aktívne využíva v hospodárstve a výrobe a nielen v energetike.

Elektrická energia vyrábaná na takzvaných jadrových elektrárňach (ktorej princíp fungovania je veľmi jednoduchý) je široko používaný v priemysle, výskume vesmíru, medicíne a poľnohospodárstve.

Jadrová energia je odvetvie ťažkého priemyslu, ktoré získava teplo a elektrinu z kinetickej energie atómu.

Kedy sa objavili prvé jadrové elektrárne? Princíp fungovania týchto elektrární sovietski vedci študovali v 40. rokoch. Mimochodom paralelne vynašiel aj prvú atómovú bombu. Atóm bol teda "pokojný" a smrteľný.

V roku 1948 IV Kurchatov navrhol, aby sovietska vláda začala vykonávať priamu prácu na ťažbe atómovej energie. O dva roky neskôr v Sovietskom zväze (v obci Obninsk, región Kaluga) sa začína stavba prvej jadrovej elektrárne na planéte.

Princíp fungovania všetkých jadrových elektrární je podobný, ale nie je ťažké ho pochopiť. Toto bude diskutované neskôr.

JE: princíp činnosti (foto a popis)

Práca ktorejkoľvek jadrovej elektrárne je založená na silnej reakcii, ktorá nastane, keď je atómové jadro rozdelené . V tomto procese sú najčastejšie zahrnuté urán-235 alebo plutónium. Jadro atómov rozdeľuje neutron, ktorý vstupuje z vonkajšieho prostredia. V tomto prípade vznikajú nové neutróny, rovnako ako fragmenty štiepenia, ktoré majú obrovskú kinetickú energiu. Táto energia je hlavným a kľúčovým produktom každej jadrovej elektrárne

Takže je možné opísať prevádzkový princíp reaktora jadrovej elektrárne. Na ďalšej fotografii môžete vidieť, ako to vyzerá zvnútra.

Existujú tri hlavné typy jadrových reaktorov:

• Kanálový reaktor s vysokým výkonom (skrátene - RBMK);
• Vodný reaktor (VVER);
• Rýchly neutronový reaktor (BN).

Je opodstatnené popísať prevádzkový princíp celej JE. O tom, ako to funguje, bude uvedené v ďalšom článku.

Princíp činnosti jadrovej elektrárne (schéma)

Jadrová elektráreň pracuje za určitých podmienok a v striktne predpísaných režimoch. Okrem jadrového reaktora (jeden alebo niekoľko) štruktúra JE zahŕňa aj iné systémy, špeciálne zariadenia a vysokokvalifikovaný personál. Aký je princíp fungovania jadrových elektrární? Stručne to možno opísať nasledovne.

Hlavným prvkom každej jadrovej elektrárne je jadrový reaktor, v ktorom prebiehajú všetky hlavné procesy. O tom, čo sa deje v reaktore, sme napísali v predchádzajúcej časti. Jadrové palivo (spravidla najčastejšie je to urán) vo forme malých čiernych tabliet je privádzané do tohto obrovského kotla.

Energia uvoľnená počas reakcií, ktoré sa vyskytujú v atómovom reaktore, sa prevedie na teplo a prenesie sa na nosič tepla (zvyčajne voda). Stojí za zmienku, že chladiaca kvapalina v tomto procese dostáva určitú dávku žiarenia.

Ďalšie teplo z chladiacej kvapaliny sa prenáša na obyčajnú vodu (cez špeciálne zariadenia - výmenníky tepla), ktoré v dôsledku toho varia. Vodná para, ktorá v tomto prípade tvorí, otáča turbínu. Generátor je pripojený na generátor, ktorý generuje elektrickú energiu.

Preto podľa princípu prevádzky JE je to tá istá tepelná elektráreň. Jediný rozdiel je v tom, ako sa formuje para.

Geografia jadrovej energetiky

Prvými piatimi krajinami vo výrobe jadrovej energie sú:

1. US.
2. France.
3. Japan.
4. Rusko.
5. Južná Kórea.

Zároveň Spojené štáty americké, ktoré vyrábajú približne 864 miliárd kWh ročne, produkujú až 20% svetovej elektrickej energie.

Celkovo 31 štátov prevádzkuje jadrové elektrárne na svete. Zo všetkých kontinentov planéty sú len dve (Antarktída a Austrália) úplne bez jadrovej energie.

K dnešnému dňu je na svete 388 jadrových reaktorov. Je pravda, že 45 z nich nevyrábalo elektrickú energiu už za rok a pol. Väčšina jadrových reaktorov sa nachádza v Japonsku a Spojených štátoch. Ich úplná geografia je znázornená na nasledujúcej mape. Zelené krajiny sú označené krajiny s prevádzkovými jadrovými reaktormi, ich celkový počet v konkrétnom štáte je tiež uvedený.

Rozvoj jadrovej energetiky v rôznych krajinách

Všeobecne platí, že od roku 2014 došlo k celkovému poklesu vývoja jadrovej energie. Vedúcimi predstaviteľmi výstavby nových jadrových reaktorov sú tri krajiny: Rusko, India a Čína. Okrem toho plánuje niekoľko štátov, ktoré nemajú jadrové elektrárne, vybudovať ich v blízkej budúcnosti. Zahŕňajú Kazachstan, Mongolsko, Indonéziu, Saudskú Arábiu a niekoľko krajín v severnej Afrike.

Na druhej strane viaceré štáty stanovili postup pre postupné znižovanie počtu jadrových elektrární. Patria medzi ne Nemecko, Belgicko a Švajčiarsko. A v niektorých krajinách (Taliansko, Rakúsko, Dánsko, Uruguaj) je jadrová energia zakázaná na legislatívnej úrovni.

Hlavné problémy jadrovej energetiky

S rozvojom jadrovej energie existuje jeden významný environmentálny problém. Ide o tzv. Tepelné znečistenie životného prostredia. Podľa mnohých expertov jadrové elektrárne produkujú viac tepla ako tepelné elektrárne toho istého typu. Zvlášť nebezpečné je tepelné znečistenie vody, ktoré porušuje prirodzené životné podmienky biologických organizmov a vedie k smrti mnohých druhov rýb.

Ďalším akútnym problémom súvisiacim s jadrovou energiou je celková jadrová bezpečnosť. Po prvýkrát sa ľudstvo vážne zaoberalo týmto problémom po katastrofe v Černobyle v roku 1986. Princíp fungovania jadrovej elektrárne v Černobyle sa v porovnaní s ostatnými jadrovými elektrárňami výrazne nelíšil. To ju však nezachránilo od závažnej a vážnej nehody, ktorá mala veľmi vážne dôsledky pre celú východnú Európu.

A nebezpečenstvo jadrovej energie nie je obmedzené len na možné technologické nehody. Veľké problémy vznikajú pri využívaní jadrového odpadu.

Výhody jadrovej energie

Napriek tomu podporovatelia rozvoja jadrovej energie nazývajú aj zrejmé výhody jadrových elektrární. Najmä Svetová jadrová asociácia nedávno uverejnila svoju správu s veľmi zaujímavými údajmi. Podľa neho počet ľudských obetí pri výrobe jedného gigawattu elektrickej energie v jadrových elektrárňach je 43-krát nižší ako v prípade tradičných tepelných elektrární.

Existujú iné, nie menej dôležité, výhody. Ide o:

• Lacnosť výroby elektriny;
• Ekologická čistota jadrovej energie (s výnimkou len znečistenia termálnych vôd);
• Absencia prísneho georeferencovania jadrových elektrární na veľké zdroje paliva.

Namiesto uzatvárania

V roku 1950 bola postavená prvá atómová elektráreň na svete. Princípom prevádzky jadrových elektrární je rozdeliť atóm neutronom. Výsledkom tohto procesu je uvoľnenie obrovského množstva energie.

Zdá sa, že jadrová energia je výnimočným prínosom pre ľudstvo. História sa však ukázala inak. Najmä dve hlavné tragédie - nehoda v sovietskej jadrovej elektrárni v Černobyle v roku 1986 a nehoda v japonskej elektrárni Fukushima-1 v roku 2011 - preukázali nebezpečenstvo, že "pokojný" atóm nesie samo osebe. A mnoho krajín sveta dnes začalo premýšľať o čiastočnom alebo dokonca úplnom opustení jadrovej energie.