AE: darbības princips un ierīce. AES vēsture

Divdesmitā gadsimta vidū vislabākie cilvēka prāti tūlīt strādā divos uzdevumos: par atomu bumbas izveidošanu, kā arī par to, kā var izmantot atomu enerģiju mierīgiem nolūkiem. Tātad pasaulē bija pirmās atomelektrostacijas. Kāds ir kodolspēkstaciju darbības princips? Un kur pasaulē atrodas lielākā no šīm spēkstacijām?

Kodolenerģētikas vēsture un iezīmes

"Enerģija ir viss uz galvas" - tieši tā, kā jūs varat pārfrāzēt labi pazīstamo sakāmvārdu, ņemot vērā 21. gadsimta objektīvās realitātes. Ar katru jaunu tehnoloģisko progresu cilvēcei ir vajadzīgs arvien vairāk no tā. Mūsdienās "mierīgā atoma" enerģija tiek aktīvi izmantota ekonomikā un ražošanā, un ne tikai enerģētikā.

Elektroenerģija, kas ražota tā dēvētajās atomelektrostacijās (kuras darbības princips ir ļoti vienkārša), tiek plaši izmantota rūpniecībā, kosmosa izpētē, medicīnā un lauksaimniecībā.

Kodolenerģija ir smagās rūpniecības nozare, kas izraisa siltumu un elektroenerģiju no kinētiskās enerģijas atomā.

Kad parādījās pirmās atomelektrostacijas? Šo spēkstaciju darbības princips padomju zinātnieki mācījās 40. gados. Starp citu, paralēli viņi izgudroja arī pirmo atombumbu. Tādējādi atoms bija gan "mierīgs", gan nāvējošs.

1948. gadā IV Kurchatovs ierosināja padomju valdībai sākt tiešu darbu pie atomenerģijas ieguves. Divus gadus vēlāk Padomju Savienībā (Obninskas pilsētā, Kalugas reģionā) sākas pirmās atomelektrostacijas celtniecība uz planētas.

Visu atomelektrostaciju darbības princips ir līdzīgs, taču to nav grūti saprast. Tas tiks apspriests vēlāk.

AES: darbības princips (foto un apraksts)

Jebkuras kodolspēkstacijas darbs ir balstīts uz jaudīgu reakciju, kas notiek, kad atomu kodols ir sadalīts . Šajā procesā visbiežāk iesaistītie ir urāns-235 vai plutonijs. Atomu kodols dala neitronu, kas to ievada no ārpuses. Šajā gadījumā rodas jauni neitroni, kā arī sadalīšanās fragmenti, kam ir milzīga kinētiskā enerģija. Šī enerģija ir galvenā un galvenā katras kodolspēkstacijas produkcija

Tādējādi ir iespējams aprakstīt kodolspēkstacijas reaktora ekspluatācijas principu. Nākamajā fotoattēlā varat redzēt, kā tas izskatās no iekšpuses.

Ir trīs galvenie kodolreaktoru veidi:

• Lieljaudas kanāla reaktors (saīsināti - RBMK);
• Ūdens-ūdens reaktors (VVER);
• Ātri neitronu reaktors (BN).

Ir vērts aprakstīt AES ekspluatācijas principu kopumā. Par to, kā tas darbojas, tas tiks apspriests nākamajā rakstā.

Atomelektrostacijas darbības princips (shēma)

Atomelektrostacija darbojas ar noteiktiem nosacījumiem un stingri noteiktiem režīmiem. Papildus kodolreaktoram (vienam vai vairākiem) AES struktūra ietver citas sistēmas, īpašas iekārtas un augsti kvalificētu personālu. Kāds ir kodolspēkstaciju darbības princips? Īsumā to var raksturot šādi.

Katras kodolspēkstacijas galvenais elements ir kodolreaktors, kurā notiek visi pamatprocesi. Par to, kas notiek reaktorā, mēs rakstījām iepriekšējā sadaļā. Kodoldegviela (parasti tas galvenokārt ir urāns) mazu melnu tablešu veidā tiek ievadīts šajā milzīgajā kaudzē.

Reakcijā radušos enerģiju atomu reaktorā pārvērš siltumā un pārnes siltuma nesējā (parasti ūdenī). Ir vērts atzīmēt, ka dzesēšanas šķidrums šajā procesā saņem noteiktu devu starojumu.

Papildu dzesēšanas šķidruma siltums tiek pārnests uz parastu ūdeni (caur īpašām ierīcēm - siltummaiņiem), kas tā rezultātā rodas. Ūdens tvaiki, kas šajā gadījumā veido, maina turbīnu. Ģenerators ir pievienots tam, kas ģenerē elektrisko enerģiju.

Tādējādi saskaņā ar AES ekspluatācijas principu tā ir viena un tā pati termoelektrostacija. Vienīgā atšķirība ir tā, kā veidojas tvaiks.

Kodolenerģētikas ģeogrāfija

Piecas piecas kodolenerģijas ražošanas valstis ir šādas:

1. ASV
2. Francija
3. Japāna.
4. Krievija.
5. Dienvidkoreja.

Tajā pašā laikā Amerikas Savienotās Valstis, kas ražo aptuveni 864 miljardus kWh gadā, saražo līdz pat 20% no pasaules elektroenerģijas.

Kopumā pasaulē darbojas kodolspēkstacijas 31 valstī. No visiem planētas kontinentiem tikai divi (Antarktīdā un Austrālijā) ir pilnīgi bez kodolenerģijas.

Līdz šim pasaulē ir 388 kodolreaktori. Patiesi, 45 no tiem jau nav ražojuši elektroenerģiju jau pusotru gadu. Lielākā daļa kodolreaktoru atrodas Japānā un Amerikas Savienotajās Valstīs. To pilnīgā ģeogrāfija ir attēlota šajā kartē. Zaļās valstis ir izraudzītas valstis, kurās darbojas kodolreaktori, un ir norādīts arī to kopējais skaits konkrētā valstī.

Kodolenerģijas attīstība dažādās valstīs

Kopumā no 2014. gada ir kodolenerģijas attīstības vispārējais samazinājums. Jaunu kodolreaktoru būvniecības līderi ir trīs valstis: Krievija, Indija un Ķīna. Turklāt vairākas valstis, kurām nav kodolelektrostacijas, tuvākajā laikā plāno tās būvēt. Tajās ietilpst Kazahstāna, Mongolija, Indonēzija, Saūda Arābija un vairākas valstis Ziemeļāfrikā.

No otras puses, vairākas valstis ir noteikušas pakāpenisku kodolspēkstaciju skaita samazināšanu. Tie ir Vācija, Beļģija un Šveice. Dažās valstīs (Itālijā, Austrijā, Dānijā, Urugvajā) kodolenerģija ir aizliegta likumdošanas līmenī.

Kodolenerģētikas galvenās problēmas

Ar kodolenerģijas attīstību ir viena nozīmīga vides problēma. Tas ir tā sauktais vides termiskais piesārņojums. Tādējādi, pēc daudzu ekspertu domām, atomelektrostacijas ražo vairāk siltuma nekā tāda paša veida termoelektrostacijas. Īpaši bīstams ir ūdens siltuma piesārņojums, kas pārkāpj bioloģisko organismu dabiskos dzīves apstākļus un izraisa daudzu zivju sugu nāvi.

Cita akūta problēma saistībā ar kodolenerģiju ir saistīta ar kodoldrošību kopumā. Pirmo reizi cilvēce ir nopietni apsvērusi šo problēmu pēc 1986. Gada Černobiļas katastrofas. Černobiļas atomelektrostacijas darbības princips nebija daudz atšķirīgs no citu kodolelektrostaciju darbības principa. Tomēr tas viņai neizglāba no nopietna un smaga nelaimes gadījuma, kam bija ļoti nopietnas sekas visai Austrumeiropai.

Un kodolenerģijas draudi neaprobežojas tikai ar iespējamiem tehnogēniem negadījumiem. Tātad, kodolatkritumu izmantošana rada lielas problēmas.

Kodolenerģijas priekšrocības

Tomēr atomenerģijas attīstības atbalstītāji sauc arī par atomelektrostaciju acīmredzamajām priekšrocībām. Tādējādi jo īpaši Pasaules kodolieroču asociācija nesen publicēja savu ziņojumu ar ļoti interesantiem datiem. Pēc viņa teiktā, cilvēku gūstošo upuru skaits, kas pavada vienai gigavatattālai elektroenerģijas ražošanu atomelektrostacijās, ir 43 reizes mazāks nekā tradicionālajās siltuma spēkstacijās.

Ir arī citas, ne mazāk nozīmīgas priekšrocības. Proti:

• Elektroenerģijas ražošanas lētspēja;
• Kodolenerģijas ekoloģiskā tīrība (izņemot tikai termiskā ūdens piesārņojumu);
• Nav stingras kodolspēkstaciju ģeogrāfiskās atsauces uz lieliem degvielas avotiem.

Tā vietā, lai noslēgtu

1950. gadā tika uzcelta pasaulē pirmā atomelektrostacija. Atomelektrostaciju darbības princips ir atoms sadalīt ar neitronu. Šī procesa rezultātā tiek atbrīvots milzīgs enerģijas daudzums.

Šķiet, ka kodolenerģija ir ārkārtējs ieguvums cilvēcei. Tomēr vēsture ir pierādījusi citādi. Jo īpaši divas lielas traģēdijas - nelaimes gadījums Padomju Černobiļas atomelektrostacijā 1986. gadā un nelaimes gadījums Japānas spēkstacijā Fukushima-1 2011. gadā - parādīja draudus, ka "mierīgs" atoms pats par sevi ir saistīts. Un daudzas pasaules valstis šodien sāka domāt par daļēju vai pat pilnīgu atteikšanos no kodolenerģijas.