Tuumaelektrijaam: seade ja keskkonnamõju

Tuumaelektrijaam: minevikust praeguseni

Tuumaelektrijaam on ettevõte, mis on elektrienergia tootmiseks vajalike seadmete ja seadmete kombinatsioon. Selle paigaldise spetsiifilisus seisneb soojuse saamise meetodis. Elektri tootmiseks vajalik temperatuur tekib aatomite lagunemise protsessis.

Kütuse rolli tuumaelektrijaamades teostab kõige sagedamini uraan, mille mass on 235 (235U). Just seetõttu, et see radioaktiivne element on võimeline toetama tuumaahela reaktsiooni, kasutatakse seda tuumaelektrijaamades ja seda kasutatakse ka tuumarelvades.

Riigid, kus on kõige rohkem tuumaelektrijaamu

Maailma suurimad tuumaelektrijaamad

Tänapäeval tegutseb 31 riigis maailmas 192 tuumaelektrijaama, kasutades 451 tuumareaktorit koguvõimsusega 394 GW. Enamik tuumaelektrijaamu asuvad Euroopas, Põhja-Ameerikas, Kaug-Aasias ja endise NSV Liidu territooriumil, samas kui Aafrikas on peaaegu ükski, Austraalias ja Okeaanias ei ole neid üldse. Veel 41 reaktorit ei tootnud elektrit 1,5 kuni 20 aasta jooksul ja 40 neist on Jaapanis.

Viimase 10 aasta jooksul on maailmas tellitud 47 elektrijaama, peaaegu kõik neist asuvad kas Aasias (26 Hiinas) või Ida-Euroopas. Kaks kolmandikku praegu ehitatavatest reaktoritest on Hiinas, Indias ja Venemaal. Hiina rakendab kõige kõrgemat eesmärki uute tuumajaamade ehitamiseks, umbes kümme rohkem riike kogu maailmas ehitavad tuumaelektrijaamu või arendavad projekte nende ehitamiseks.

Lisaks Ameerika Ühendriikidele sisaldab tuumaenergia valdkonna kõige arenenumate riikide nimekiri:

• Prantsusmaa;
• Jaapan;
• Venemaa;
• Lõuna-Korea.

2007. aastal hakkas Venemaa ehitama maailma esimest ujuvat tuumaelektrijaama, mis võimaldas tal lahendada energiapuuduse probleemi riigi kaugetes rannikualadel.^[12]. Ehitus seisis hilinemisega. Erinevate hinnangute kohaselt töötab esimene ujuv tuumaelektrijaam 2018-2019.

Mitmed riigid, sealhulgas Ameerika Ühendriigid, Jaapan, Lõuna-Korea, Venemaa, Argentina, arendavad umbes 10–20 MW võimsusega mini-tuumaelektrijaamu üksikute tööstusharude, elamukomplekside ja tuleviku - üksikute majade soojus- ja energiavarustuse eesmärgil. Eeldatakse, et väikeseid reaktoreid (vt nt Hyperioni tuumaelektrijaama) saab luua turvaliste tehnoloogiate abil, mis vähendavad korduvalt tuumamaterjali lekke võimalust^[13]. Argentinas toimub ühe väikese CAREM25 reaktori ehitamine. Esimene kogemus mini-tuumaelektrijaamade kasutamisest sai NSVL (Bilibino tuumaelektrijaam).

Tuumaelektrijaamade tööpõhimõte

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte põhineb tuumareaktori (mõnikord ka aatomi) reaktorina - spetsiaalseks lahtiseks konstruktsiooniks, milles aatomite jagamine toimub energia vabastamisega.

Tuumareaktorite tüübid on erinevad:

1. PHWRi (tuntud ka kui "survestatud raske vee reaktor") kasutatakse peamiselt Kanadas ja India linnades. See põhineb veel, mille valem on D2O. See täidab nii jahutusvedeliku kui ka neutroni moderaatori funktsiooni. Tõhusus on peaaegu 29%;
2. VVER (vesijahutusega reaktor). Praegu kasutatakse WWER-id ainult SRÜ-s, eriti VVER-100 mudelis. Reaktori efektiivsus on 33%;
3. GCR, AGR (grafiidi vesi). Sellises reaktoris sisalduv vedelik toimib jahutusvedelikuna. Selles disainis on neutroni moderaator grafiit, seega nimi. Tõhusus on umbes 40%.

Seadme põhimõtte kohaselt on reaktorid jagatud ka:

• PWR (survestatud vee reaktor) - on konstrueeritud nii, et teatud rõhu all olev vesi aeglustab reaktsiooni ja annab soojust;
• BWR (projekteeritud nii, et aur ja vesi on seadme põhiosas ilma veeringluseta);
• RBMK (eriti suure võimsusega kanalireaktor);
• BN (süsteem toimib neutronite kiire vahetuse tõttu).

Tuumaelektrijaama struktuur ja struktuur. Kuidas tuumaelektrijaam töötab?

Tuumaelektrijaama seade

Tüüpiline tuumaelektrijaam koosneb plokkidest, millest igaüks on paigutatud erinevatesse tehnilistesse seadmetesse. Kõige olulisem neist on reaktorisaali sisaldav kompleks, mis tagab kogu tuumaelektrijaama töökindluse. See koosneb järgmistest seadmetest:

• reaktor;
• bassein (seda hoitakse tuumakütuses);
• kütuse laadimismasinad;
• Kontrollruum (plokkide juhtpaneel, selle abil saavad operaatorid jälgida tuuma lõhustumise protsessi).

Sellele hoonele järgneb saal. See on varustatud aurugeneraatoritega ja on peamine turbiin. Vahetult nende taga on kondensaatorid ning elektrienergia ülekandeliinid, mis ulatuvad väljapoole territooriumi piire.

Muuhulgas on olemas ka kasutatud tuumkütuse bassein ja jahutuseks mõeldud spetsiaalsed üksused (neid nimetatakse jahutustorudeks). Lisaks kasutatakse jahutamiseks pihustuskogusid ja looduslikke reservuaare.

Tuumaelektrijaamade tööpõhimõte

Kõigis tuumaelektrijaamades on eranditult 3 elektrienergia muundamise etappi:

• tuumaenergia koos üleminekuga soojusele;
• termiline, mehaaniline;
• mehaanilised, muundatud elektrilisteks.

Uraan loobub neutronitest, mille tagajärjel vabaneb soojus suurtes kogustes. Kuum vesi reaktorist pumbatakse läbi pumpade läbi aurugeneraatori, kus see eraldab veidi soojust ja naaseb uuesti reaktorisse. Kuna see vesi on kõrge rõhu all, jääb see vedelasse olekusse (kaasaegsetes VVER reaktorites umbes 160 atmosfääri temperatuuril ~ 330 ° C).^[7]). Aurugeneraatoris kantakse see soojus sekundaarringi vette, mis on palju madalama rõhu all (pool primaarahela rõhust ja vähem), seega keeb. Saadud auru siseneb auru turbiinile, mis pöörleb generaatorit ja seejärel kondensaatorisse, kus aur on jahutatud, see kondenseerub ja siseneb uuesti aurugeneraatorisse. Kondensaatorit jahutatakse veega väliselt avatud veeallikast (näiteks jahutuskammist).

Nii esimene kui teine ​​ahel on suletud, mis vähendab kiirgus lekke tõenäosust. Primaarahela struktuuri mõõtmed on minimeeritud, mis vähendab ka kiirgusriske. Auruturbiin ja kondensaator ei mõjuta primaarahela vett, mis hõlbustab remonti ja vähendab radioaktiivsete jäätmete hulka jaama demonteerimise ajal.

Tuumaelektrijaama kaitsemehhanismid

Kõik tuumaelektrijaamad on varustatud integreeritud turvasüsteemidega, näiteks:

• lokaliseerimine - piirata kahjulike ainete levikut õnnetuse korral, mille tulemuseks on kiirguse vabanemine;
• pakkudes - teenib teatud koguses energiat süsteemide stabiilseks toimimiseks;
• juhid - tagavad, et kõik kaitsesüsteemid toimivad normaalselt.

Lisaks võib reaktor avariiolukorras kokku kukkuda. Sellisel juhul katkestab automaatne kaitse ahelreaktsioone, kui reaktori temperatuur tõuseb jätkuvalt. See meede nõuab seejärel reaktori taaskäivitamiseks tõsist taastustööd.

Pärast ohtliku õnnetuse toimumist Tšernobõli tuumaelektrijaamas, mille põhjuseks oli ebatäiuslik reaktori konstruktsioon, hakkasid nad rohkem tähelepanu pöörama kaitsemeetmetele ning teostasid ka projekteerimise, et tagada reaktorite suurem usaldusväärsus.

XXI sajandi katastroof ja selle tagajärjed

Fukushima-1

2011. aasta märtsis tabas Jaapani kirdeosa maavärin, mis põhjustas tsunami, mis kahjustas lõpuks nelja Fukushima-1 tuumaelektrijaama 6 reaktorist.

Vähem kui kaks aastat pärast tragöödiat ületas ametlik surmajuhtum katastroofis 1500, samas kui 20 000 on ikka veel arvestamata ja veel 300 000 elanikku sunniti oma kodudest lahkuma.

Oli ohvreid, kes ei suutnud stseeni jätta suure kiirguse tõttu. Neile korraldati kohene evakueerimine, mis kestis 2 päeva.

Sellegipoolest paranevad igal aastal tuumaelektrijaamade õnnetuste ärahoidmise meetodid ja hädaolukordade neutraliseerimine - teadus edeneb pidevalt. Sellegipoolest muutub tulevik ilmselt alternatiivsete elektritootmisviiside õitsenguks - eriti on loogiline eeldada hiiglaslike orbitaalsete päikesepatareide tekkimist järgmise 10 aasta jooksul, mis on üsna saavutatav kaalututes tingimustes, samuti muud tehnoloogiad, sealhulgas revolutsioonilised energiatehnoloogiad.