AES: no pagātnes līdz tagadnei
Atomelektrostacija ir uzņēmums, kas apvieno iekārtas un iekārtas elektroenerģijas ražošanai. Šīs iekārtas specifika ir siltuma iegūšanas metode. Temperatūra, kas nepieciešama, lai radītu elektroenerģiju, rodas atomu saraušanas procesā.
Degvielas nozīmi kodolspēkstacijām visbiežāk veic urāns ar masu skaitu 235 (235U). Tieši tāpēc, ka šis radioaktīvais elements spēj atbalstīt kodolķēdes reakciju, to izmanto kodolspēkstacijās un izmanto arī kodolieročos.
Valstis ar vislielāko atomelektrostaciju skaitu
Šodien 31 pasaules valstī darbojas 192 atomelektrostacijas, izmantojot 451 kodolreaktoru ar kopējo jaudu 394 GW. Lielākā daļa atomelektrostaciju atrodas Eiropā, Ziemeļamerikā, Tālajos Austrumos un bijušās PSRS teritorijā, savukārt Āfrikā gandrīz nav, Austrālijā un Okeānijā nav neviena. Vēl 41 reaktors neražoja elektroenerģiju no 1,5 līdz 20 gadiem, un 40 no tiem ir Japānā.
Pēdējo 10 gadu laikā pasaulē ir nodotas 47 spēkstacijas, gandrīz visas no tām atrodas Āzijā (26 Ķīnā) vai Austrumeiropā. Divas trešdaļas no pašlaik notiekošajiem reaktoriem atrodas Ķīnā, Indijā un Krievijā. Ķīna īsteno ambiciozāko jauno AES būvniecības programmu, apmēram desmit valstis visā pasaulē būvē AES vai izstrādā projektus to būvniecībai.
Papildus Amerikas Savienotajām Valstīm visattīstītāko valstu saraksts kodolenerģijas jomā ietver:
- Francija;
- Japāna;
- Krievija;
- Dienvidkoreja.
2007. gadā Krievija sāka būvēt pasaulē pirmo peldošo kodolspēkstaciju, ļaujot tai atrisināt problēmu, kas saistīta ar enerģijas trūkumu attālos piekrastes reģionos.[12]. Būvniecība aizkavējās. Saskaņā ar dažādām aplēsēm pirmā peldošā kodolelektrostacija darbosies 2018. – 2019. Gadā.
Vairākas valstis, tostarp Amerikas Savienotās Valstis, Japāna, Dienvidkoreja, Krievija, Argentīna, attīsta mini kodolelektrostacijas, kuru jauda ir aptuveni 10-20 MW, atsevišķu nozaru, dzīvojamo kompleksu un nākotnē - individuālo māju siltuma un elektroapgādes vajadzībām. Tiek pieņemts, ka mazus reaktorus (skat., Piemēram, Hyperion AES) var izveidot, izmantojot drošas tehnoloģijas, kas atkārtoti samazina kodolmateriālu noplūdes iespēju.[13]. Argentīnā notiek viena neliela CAREM25 reaktora būvniecība. Pirmo pieredzi par mini kodolelektrostaciju izmantošanu ieguva PSRS (Bilibino AES).
Kodolspēkstaciju darbības princips
Kodolspēkstacijas darbības princips balstās uz kodolreaktora (dažreiz sauc par atomu) reaktoru - īpašu beramkravu, kurā atomu sadalīšana notiek ar enerģijas izlaišanu.
Ir dažādi kodolreaktoru veidi:
- PHWR (pazīstams arī kā "smagā ūdens reaktors") galvenokārt tiek izmantots Kanādā un Indijas pilsētās. Tā pamatā ir ūdens, kura formula ir D2O. Tā veic gan dzesēšanas šķidruma, gan neitronu moderatora funkcijas. Efektivitāte ir gandrīz 29%;
- VVER (ūdens dzesēšanas spēka reaktors). Šobrīd WWER darbojas tikai NVS, jo īpaši VVER-100 modelī. Reaktora efektivitāte ir 33%;
- GCR, AGR (grafīta ūdens). Šādā reaktorā esošais šķidrums darbojas kā dzesēšanas šķidrums. Šajā projektā neitronu moderators ir grafīts, līdz ar to nosaukums. Efektivitāte ir aptuveni 40%.
Atbilstoši ierīces principam reaktori ir arī sadalīti:
- PWR (spiediena ūdens reaktors) ir veidots tā, lai ūdens ar zināmu spiedienu palēnina reakciju un piegādātu siltumu;
- BWR (projektēts tā, ka tvaika un ūdens ir ierīces galvenajā daļā bez ūdens ķēdes);
- RBMK (kanālu reaktors ar īpaši lielu jaudu);
- BN (sistēma darbojas, pateicoties straujai neitronu apmaiņai).
Kodolspēkstacijas struktūra un struktūra. Kā darbojas atomelektrostacija?
Tipiska atomelektrostacija sastāv no blokiem, no kuriem katrā atrodas dažādas tehniskas ierīces. Nozīmīgākās no šīm vienībām ir komplekss ar reaktoru zāli, kas nodrošina visas AES darbību. Tas sastāv no šādām ierīcēm:
- reaktors;
- baseins (tas tiek glabāts tajā kodoldegvielā);
- degvielas iekraušanas mašīnas;
- Kontroles telpa (vadības panelis blokos, ar to palīdzību operatori var novērot kodola skaldīšanas procesu).
Šai ēkai seko zāle. Tā ir aprīkota ar tvaika ģeneratoriem un ir galvenā turbīna. Tūlīt aiz tiem ir kondensatori, kā arī elektropārvades līnijas, kas iziet ārpus teritorijas robežām.
Cita starpā ir vienība ar baseiniem izlietotajai degvielai un īpašām dzesēšanas iekārtām (tās sauc par dzesēšanas torņiem). Turklāt dzesēšanai tiek izmantoti smidzināšanas baseini un dabiskie rezervuāri.
Kodolspēkstaciju darbības princips
Visās atomelektrostacijās bez izņēmuma ir trīs elektroenerģijas pārveidošanas posmi:
- kodolenerģija ar pāreju uz siltumu;
- termiski, pārvēršoties mehāniski;
- mehāniski, pārveidoti par elektriskiem.
Urāns atsakās no neitroniem, kā rezultātā izdalās siltums lielos daudzumos. Karstais ūdens no reaktora tiek sūknēts caur sūkņiem caur tvaika ģeneratoru, kur tas izdala nelielu siltumu un atgriežas pie reaktora. Tā kā šis ūdens ir augstā spiedienā, tas paliek šķidrā stāvoklī (mūsdienu VVER reaktoros aptuveni 160 atmosfēras pie ~ 330 ° C[7]). Tvaika ģeneratorā šis siltums tiek pārnests uz sekundārās ķēdes ūdeni, kas ir zemāks par zemāku spiedienu (puse no primārās ķēdes spiediena un mazāk), tāpēc tā vārās. Iegūtais tvaiks nonāk tvaika turbīnā, kas rotē ģeneratoru, un tad kondensatorā, kur tvaiks ir atdzesēts, tas kondensējas un atkal nonāk tvaika ģeneratorā. Kondensatoru atdzesē ar ūdeni no ārēja atklāta ūdens avota (piemēram, dzesēšanas dīķa).
Gan pirmā, gan otrā ķēde ir slēgta, kas samazina radiācijas noplūdes iespējamību. Primāro ķēžu konstrukciju izmēri tiek samazināti līdz minimumam, kas arī samazina radiācijas risku. Tvaika turbīna un kondensators nesaskaras ar primārās ķēdes ūdeni, kas atvieglo remontu un samazina radioaktīvo atkritumu daudzumu stacijas demontāžas laikā.
AES aizsardzības mehānismi
Visas atomelektrostacijas ir aprīkotas ar integrētām drošības sistēmām, piemēram:
- lokalizācija - ierobežot kaitīgo vielu izplatību avārijas gadījumā, kas izraisa starojuma izdalīšanos;
- nodrošinot - kalpo noteiktam enerģijas daudzumam sistēmu stabilai darbībai;
- vadītāji - kalpo, lai nodrošinātu, ka visas aizsardzības sistēmas darbojas normāli.
Turklāt reaktors var avārijas gadījumā crash. Šajā gadījumā automātiskā aizsardzība pārtrauks ķēdes reakcijas, ja temperatūra reaktorā turpinās pieaugt. Pēc tam šis pasākums prasīs nopietnus atjaunošanas darbus, lai reaktors atgrieztos ekspluatācijā.
Pēc tam, kad Černobiļas AES notika bīstams negadījums, kura cēlonis bija nepilnīgs reaktora dizains, viņi sāka pievērst lielāku uzmanību aizsardzības pasākumiem, kā arī veica projektēšanas darbus, lai nodrošinātu lielāku reaktoru uzticamību.
XXI gadsimta katastrofa un tās sekas
2011. gada martā Japānas ziemeļaustrumu daļu skāra zemestrīce, kas izraisīja cunami, kas galu galā bojāja 4 no sešiem Fukušimas-1 kodolspēkstacijas reaktoriem.
Mazāk nekā divus gadus pēc traģēdijas oficiālais nāves gadījumu skaits katastrofā pārsniedza 1500, bet vēl joprojām nav ziņots par 20 000, bet vēl 300 000 iedzīvotāju bija spiesti pamest savas mājas.
Bija upuri, kuri nespēja atstāt skatuves lielās radiācijas devas dēļ. Tika organizēta tūlītēja evakuācija, kas ilga 2 dienas.
Tomēr katru gadu uzlabojas negadījumu novēršanas metodes kodolspēkstacijās, kā arī ārkārtas situāciju neitralizācija - zinātne nepārtraukti virzās uz priekšu. Neskatoties uz to, nākotne noteikti kļūs par alternatīvu elektroenerģijas ražošanas veidu ziedojumu - jo īpaši ir loģiski sagaidīt milzu lieluma orbitālo saules bateriju rašanos nākamo 10 gadu laikā, kas ir pilnīgi sasniedzams bezjēdzīgos apstākļos, kā arī citas tehnoloģijas, tostarp revolucionārās enerģijas tehnoloģijas.
