Атомные электростанции
Атомные электростанции представляют собой, ядерные установки производящие энергию, соблюдая при этом заданные режимы при определённых условиях. Для этих целей используется определённая проектом территория, где для выполнения поставленных задач используют ядерные реакторы в комплексе с необходимыми системами, устройствами, оборудованием и сооружениями. Для выполнения целевых задач привлекается специализированный персонал.
Все атомные электростанции России
История атомной энергетики у нас в стране и за рубежом
Вторая половина 40 –х гг., ознаменовалась началом работ по созданию первого проекта, предполагающего использование мирного атома для генерации электроэнергии. В 1948 году, И.В. Курчатов, руководствуясь заданием партии и советского правительства, внёс предложение о начале работ по практическому использованию атомной энергии, для вырабатывания электроэнергии.
Спустя два года, в 1950г., неподалёку от посёлка Обнинское, расположенного в Калужской области, был дан старт строительству первой на планете АЭС. Запуск первой в мире промышленной атомной электростанции, мощность которой, составляла 5МВт, состоялся 27.06.1954г. Советский Союз стал первой в мире державой, которой удалось применить атом в мирных целях. Станция была открыта в получившем к тому времени статус города, Обнинске.
Но советские учёные не остановились на достигнутом, ими были продолжены работы в этом направлении, в частности всего четыре года спустя в 1958г., была начата эксплуатация первой очереди Сибирской АЭС. Её мощность в разы превосходила станцию в Обнинске и составляла 100МВт. Но для отечественных учёных и это, не было пределом, по завершению всех работ, проектная мощность станции составила 600МВт.
На просторах Советского Союза, строительство АЭС, приняло по тем временам, массовые масштабы. В том же году, была развёрнута стройка Белоярской АЭС, первая очередь которой, уже в апреле 1964 году снабдила первым потребителей. География строительства атомных станций, опутала своей сетью всю страну, в этом же году запустили первый блок АЭС в Воронеже, его мощность равнялась 210МВт, второй блок запущенный пять лет спустя в 1969 году, мог похвастаться мощностью в 365МВт. бум строительства АЭС, не стихал на протяжении всей советской эпохи. Новые станции, или дополнительные блоки уже построенных, запускались с периодичностью в несколько лет. Так, уже в 1973 году, собственную АЭС, получил Ленинград.
Однако Советская держава не была единственной в мире, кому было под силу осваивать такие проекты. В Великобритании, также не дремали и, понимая перспективность данного направления, активно изучали этот вопрос. Спустя всего два года, поле открытия станции в Обнинске, англичане запустили собственный проект по освоению мирного атома. В 1956г, городке Колдер – Холл британцами была запущенная своя станция, мощность которой, превышала советский аналог и составляла 46МВт. Не отставали и на другом берегу Атлантики, год спустя американцы торжественно запустили в эксплуатацию станцию в Шиппингпорте. Мощность объекта составила 60МВт.
Однако освоение мирного атома таило в себе скрытые угрозы, о которых вскоре узнал весь мир. Первой ласточкой стала крупная авария в Три – Майл – Айленд произошедшая в 1979г., ну а вслед за ней произошла катастрофа поразившая весь мир, в Советском Союзе, в небольшом городе Чернобыле произошла крупномасштабная катастрофа, это случилось в 1986году. Последствия трагедии были невосполнимы, но кроме этого, данный факт, заставил задуматься весь мир о целесообразности использования ядерной энергии в мирных целях.
Мировые светила в данной отрасли, всерьёз задумались о повышении безопасности ядерных объектов. Итогом стало проведение учредительной ассамблеи, которая была организована 15.05.1989г в советской столице. На ассамблее приняли решение о создании Всемирной ассоциации, в которую должны войти все операторы атомных электростанций, её общепризнанной аббревиатурой является WANO. В ходе реализации своих программ, организация планомерно следит за повышением уровня безопасности атомных станций в мире. Однако, несмотря на все приложенные усилия, даже самые современные и на первый взгляд кажущиеся безопасными объёкты, не выдерживают натиска стихий. Именно по причине эндогенной катастрофы, которая проявилась в форме землетрясения и последовавшего за ним цунами в 2011 году произошла авария на станции Фукусима – 1.
Атомный блэкаут
Классификация АЭС
Атомные станции классифицируются по двум признакам, по виду энергии которую они выпускают и по типу реакторов. В зависимости от типа реактора определяется количество вырабатываемой энергии, уровень безопасности, а также то, какое именно сырьё применяется на станции.
По типу энергии, которую производят станции, они делятся на два вида:
Атомные электростанции. Их основной функцией является выработка электрической энергии.
Атомные теплоэлектростанции. За счёт установленных там теплофикационных установок, использующих тепловые потери, которые неизбежны на станции, становится возможен нагрев сетевой воды. Таким образом, данные станции помимо электроэнергии вырабатывают тепловую энергию.
Исследовав множество вариантов, учёные пришли к выводу, что наиболее рациональными являются три их разновидности, которые в настоящее время и применяются во всём мире. Они отличаются по ряду признаков:
- Используемое топливо;
- Применяемые теплоносители;
- Активные зоны, эксплуатируемые для поддержания необходимой температуры;
- Тип замедлителей, определяющий снижение скорости нейтронов, которые выделяются при распаде и так необходимые, для поддержки цепной реакции.
Самым распространённым типом, является реактор, использующий в качестве топлива обогащённый уран. В качестве теплоносителя и замедлителя здесь используется обыкновенная или лёгкая вода. Такие реакторы называют лёгководными, их известно две разновидности. В первом, пар служащий для вращения турбин, образуется в активной зоне, называемой кипящим реактором. Во втором, образование пара происходит во внешнем контуре, который связан с первым контуром посредством теплообменников и парогенераторов. Данный реактор, начали разрабатывать в пятидесятых годах прошлого столетия, основой для них, были армейские программы США. Параллельно, примерно в эти же сроки, в Союзе разработали кипящий реактор, в качестве замедлителя у которого, выступал графитовый стержень.
Именно тип реактора с замедлителем данного типа и нашёл применение на практике. Речь идёт о газоохлаждаемом реакторе. Его история началась в конце сороковых, начале пятидесятых годов XX века, первоначально разработки данного типа использовались при производстве ядерного оружия. В связи с этим, для него подходят два вида топлива, это оружейный плутоний и природный уран.
Последним проектом, которому сопутствовал коммерческий успех, стал реактор, где в качестве теплоносителя применяется тяжёлая вода, в качестве топлива используется уже хорошо нам знакомый природный уран. Первоначально, такие реакторы проектировали несколько стран, но в итоге их производство сосредоточилось в Канаде, чему служит причиной, наличие в этой стране массовых залежей урана.
Ториевые АЭС -- энергетика будущего?
История совершенствования типов ядерных реакторов
Реактор первой на планете АЭС, представлял собой весьма разумную и жизнеспособную конструкцию, что и было доказано в ходе многолетней и безупречной работы станции. Среди его составных элементов выделяли:
- боковую водную защиту;
- кожух кладки;
- верхнее перекрытие;
- сборный коллектор;
- топливный канал;
- верхнюю плиту;
- графитовую кладку;
- нижнюю плиту;
- распределительный коллектор.
Основным конструкционным материалом для оболочек ТВЭЛ и технологических каналов была избрана нержавеющая сталь, на тот момент, не было известно о циркониевых сплавах, которые могли бы, подходить по свойствам для работы с температурой 300°С. Охлаждение такого реактора осуществлялось водой, при этом давление под которым она подавалась, составляло 100ат. При этом выделялся пар с температурой 280°С, что является вполне умеренным параметром.
Каналы ядерного реактора были сконструированы таким образом, чтобы была возможность их полностью заменить. Это связано с ограничением ресурса, которое обусловлено временем нахождения топлива в зоне активности. Конструкторы не нашли оснований рассчитывать на то, что конструкционные материалы расположенные в зоне активности под облучением, смогут выработать весь свой ресурс, а именно порядка 30 лет.
Что касается конструкции ТВЭЛ, то было решено принять трубчатый вариант с односторонним механизмом охлаждения
Это уменьшало вероятность того, что продукты деления попадут в контур в случае повреждения ТВЭЛ. Дл регуляции температуры оболочки ТВЭЛ, применили топливную композицию ураномолибденового сплава, который имел вид крупки, диспергированной посредством тепловодной матрицы. Обработанное таким образом ядерное горючее позволило получить высоконадёжные ТВЭЛ. которые были способны работать при высоких тепловых нагрузках.
Примером следующего витка развития мирных ядерных технологий может, послужить печально известная Чернобыльская АЭС. На тот момент технологии, применённые при её строительстве, считались наиболее передовыми, а тип реактора современнейшим в мире. Речь идёт о реакторе РБМК – 1000.
Тепловая мощность одного такого реактора достигала 3200МВт, при этом он располагает двумя турбогенераторами, электрическая мощность которых, достигает 500МВт, таким образом, один энергоблок обладает электрической мощностью 1000МВт. В качестве топлива для РБМК использовалась обогащённая двуокись урана. В исходном состоянии перед началом процесса одна тонна такого топлива содержит порядка 20кг горючего, а именно урана – 235. При стационарной загрузке двуокиси урана в реактор масса вещества составляет 180т.
Но процесс загрузки не представляет собой навал, в реактор помещают тепловыделяющие элементы, уже хорошо нам известные ТВЭЛ. По сути, они являются трубками, для создания которых применён циркониевый сплав. В качестве содержимого, в них помещаются таблетки двуокиси урана, обладающие цилиндрической формой. В зоне активности реактора их помещают в тепловыделяющие сборки, каждая из которых объединяет 18 ТВЭЛ.
Таких сборок в подобном реакторе насчитывается до 1700 штук, и размещаются они в графитовой кладке, где специально для этих целей сконструированы технологические каналы вертикальной формы. Именно в них происходит циркуляция теплоносителя, роль которого, в РМБК, выполняет вода. Водоворот воды происходит при воздействии циркуляционных насосов, коих насчитывается восемь штук. Реактор находится внутри шахты, а графическая кладка находится в цилиндрическом корпусе толщиной в 30мм. Опорой всего аппарата является бетонное основание, под которым находится бассейн – барботер, служащий для локализации аварии.
Третье поколение реакторов использует тяжёлую воду
Основным элементом которой, является дейтерий. Наиболее распространённая конструкция носит название CANDU, она была разработана в Канаде и широко применяется по всему миру. Ядро таких реакторов располагается в горизонтальном положении, а роль нагревательной камеры играют резервуары цилиндрической формы. Топливный канал тянется через всю нагревательную камеру, каждый из таких каналов, обладает двумя концентрическими трубками. Существуют внешняя и внутренняя трубки.
Во внутренней трубке, топливо находится под давлением теплоносителя, что позволяет дополнительно заправлять реактор в процессе работы. Тяжёлая вода с формулой D20 используется в качестве замедлителя. В ходе замкнутого цикла происходит прокачка воды по трубам реактора, содержащего пучки топлива. В результате ядерного деления выделяется тепло.
Цикл охлаждения при использовании тяжёлой воды заключается в прохождении через парогенераторы, где от выделяемого тяжёлой водой тепла закипает обыкновенная вода, в результате чего, образуется пар, выходящий под высоким давлением. Он распределяется обратно в реактор, в результате чего возникает замкнутый цикл охлаждения.
Именно по такому пути, происходило пошаговое совершенствование типов ядерных реакторов, которые использовались и используются в различных странах мира.
Атомная энергетика - одна из самых развивающихся областей промышленности, что продиктовано постоянным ростом потребляемой электроэнергии. Очень многие страны имеют свои источники выработки энергии при помощи «мирного атом».
Карта атомных электростанции России (РФ)
Россия входит в это число. История АЭС России начинается с далекого 1948 года, когда изобретатель советской атомной бомбы И.В. Курчатов инициировал проектирование первой атомной электростанции на территории тогда еще Советского Союза. Атомные станции России берут свое начало с постройки Обнинской АЭС, которая стала не только первой в России, но первой в мире атомной станцией.
Россия уникальная страна, которая обладает технологией полного цикла атомной энергетики, что подразумевает под собой все этапы, от добычи руды до конечного получения электроэнергии. При этом благодаря своим большим территориям, Россия обладает достаточным запасом урана, как в виде земных недр, так и в виде оружейного оснащения.
На настоящий момент ядерные электростанции в России включают в себя 10 действующих объектов, которые обеспечивают мощность в 27 ГВт (ГигаВатт), что составляет примерно 18% в энергетическом балансе стране. Современное развитие технологии позволяет сделать атомные электростанции России безопасными для окружающей среды объектами, несмотря на то, что использование атомной энергии является наиболее опасным производством с точки зрения промышленной безопасности.
Карта ядерных электростанции (АЭС) России включает в себя не только действующие станции, но также строящиеся, которых насчитывается порядка 10 штук. При этом к строящимся относятся не только полноценные атомные станции, но также перспективные разработки в виде создания плавучей атомной станции, которая отличается мобильностью.
Список атомных электростанций России имеет следующий вид:
Современное состояние атомной энергетики России позволяет говорить о наличии большого потенциала, который в обозримом будущем может реализоваться в создании и проектировании реакторов нового типа, позволяющих вырабатывать большие объемы энергии при меньших затратах.
В какой стране появилась первая в мире АЭС? Кто и как создавал первопроходца в области атомной энергетики? Сколько АЭС в мире? Какая ядерная станция считается самой большой и мощной? Хотите узнать? Мы обо всем расскажем!
Предпосылки к созданию первой в мире АЭС
Изучение реакции атомов велось с начала 20го века во всех развитых странах мира. О том, что людям удалось подчинить себе энергию атома, первыми заявили в США, когда 6 августа 1945 года провели испытания, сбросив атомную бомбу, на японские города Хиросима и Нагасаки. Параллельно велось изучение применения атома в мирных целях. Разработки такого рода были и в СССР.
Именно в СССР появилась первая в мире АЭС. Ядерный потенциал был использован не в военных, а в мирных целях.
Еще в 40е Курчатов говорил о необходимости мирного изучения атома в целях извлечения его энергии на благо людей. Но попытки создания атомной энергетики прерывал Лаврентий Берия, в те годы именно он курировал проекты изучения атома. Берия считал, что атомная энергия может быть сильнейшим оружием в мире, способным сделать СССР непобедимой державой. Ну, собственно по поводу сильнейшего оружия он не ошибался…
После взрывов в Херосиме и Нагасаке в СССР началось усиленное изучение ядерной энергетики. Ядерное оружие в тот момент было гарантом безопасности страны. После испытаний советского ядерного оружия на Семипалатинском полигоне, в СССР началось активное развитие ядерной энергетики. Ядерное оружие уже было создано и испытано, можно было сосредоточиться на использовании атома в мирных целях.
Как создавалась первая в мире АЭС?
Для атомного проекта СССР в 1945 — 1946 годах были созданы 4 лаборатории ядерной энергетики. Первая и четвертая в Сухуми, вторая – в Снежинске и третья вблизи станции Обнинская в Калужской области, называлась она лаборатория В. Сегодня это физико-энергетический институт им. Лейпуцкого.
Первая в мире АЭС называлась Обнинской.
Она создавалась с участием немецких физиков, которых после окончания войны добровольно — принудительно выписывали из Германии для работы в атомных лабораториях Союза, точно так же с немецкими учеными поступали и в США. Одним из прибывших был физик-ядерщик Хайнс Позе, который какое-то время возглавлял Обнинскую лабораторию В. Так что своим открытием первая атомная станция обязана не только советским, но и немецким ученым.
Разрабатывалась первая в мире АЭС в Курчатовской лаборатории №2 и в «НИИхиммаше» под руководством Николая Доллежаля. Доллежаль был назначен главным конструктором ядерного реактора будущей АЭС. Создавали первую АЭС мира в Обнинской лаборатории В, все работы курировал сам Игорь Васильевич Курчатов, которого считали «отцом атомной бомбы», а теперь хотели сделать и отцом ядерной энергетики.
В начале 1951 года проект АЭС находился только на стадии разработки, но здание под атомную станцию уже начали строить. Тяжелые конструкции из железа и бетона, которые невозможно переделать или расширить, уже существовали, а ядерный реактор все еще не был до конца спроектирован. Позже у строителей появится еще одна головная боль – вставить ядерную установку в уже готовое здание.
Интересно то, что первая АЭС в мире проектировалась так, что в ТВЭЛы – тонкие трубки, которые помещаются в ядерную установку, помещались не урановые таблетки, как сегодня, а урановый порошок, из сплавов урана и молибдена. Первые 512 ТВЭЛов для запуска АЭС были сделаны на заводе в городе Электросталь, каждый из них проходил проверку на прочность, делали это вручную. В ТВЭЛ заливалась горячая вода нужной температуры, по покраснению трубки, ученые определяли, выдерживает ли металл высокую температуру. В первых партиях ТВЭЛов было очень много бракованных изделий.
Интересные факты о первой в мире АЭС
- Обнинская атомная станция, первая АЭС в СССР, была снабжена ядерным реактором, который назвали АМ. Сначала расшифровывали эти буквы как «атом морской», т.к. планировали использовать установку и на атомных подводных лодках, но позже выяснилось, что конструкция слишком большая и тяжелая для подводной лодки и АМ стали расшифровывать как «атом мирный».
- Первая в мире АЭС была построена в рекордно короткие сроки. С момента начала стройки до сдачи ее в эксплуатацию прошло всего 4 года.
- По проекту первая атомная станция стоила 130 миллионов рублей. В пересчете на наши деньги это около 4х миллиардов рублей. Именно такую сумму выделили на ее проектировку и строительство.
Запуск первой в мире АЭС
Пуск первой в мире атомной электростанции состоялся 9 мая 1954 года, работала АЭС в холостом режиме. 26 июня 1954 она дала первый электрический ток, был осуществлен энергетический пуск.
Какую мощность выдавала первая атомная станция в СССР? Всего 5 МВт – на такой небольшой мощности работала первая атомная электростанция.
Мировое сообщество восприняло новость о том, что первая в мире АЭС была запущена, с гордостью и ликованием. Впервые в мире человек использовал энергию атома в мирных целях, это открывало большие перспективы и возможности для дальнейшего развития энергетики. Физики-ядерщики мира называли запуск Обнинской станции началом новой эры.
За время работы, первая АЭС в мире множество раз выходила из строя, приборы внезапно ломались и давали сигнал для аварийной остановки ядерного реактора. Интересно, что по инструкции, для нового запуска реактора необходимо 2 часа, но работники станции научились заново запускать механизм за 15-20 минут.
Такая быстрая реакция была необходима. И не, потому что подачу электроэнергии не хотелось прекращать, а потому что первая АЭС в мире стала своего рода выставочным экспонатом и почти ежедневно туда приезжали зарубежные ученые, изучавшие работу станции. Показать, что механизм не работает – значит получить большие проблемы.
Последствия запуска первой в мире АЭС
На Женевской конференции 1955 года советские ученые объявили, о том, что впервые в мире построили промышленную атомную станцию. После доклада зал аплодировал физикам стоя, даже несмотря на то, что аплодисменты были запрещены правилами собрания.
После того, как первая атомная электростанция была запущена, начались активные исследования в области применения ядерных реакций. Появились проекты атомных автомобилей и самолетов, энергию атомов даже собирались применять в борьбе с вредителями зерна и для стерилизации медицинских материалов.
Обнинская АЭС стала своеобразным толчком к открытию атомных станций по всему миру. Изучая ее модель, можно было проектировать новые станции и совершенствовать их работу. Кроме того, используя схемы работы АЭС был спроектирован атомный ледокол и усовершенствована атомная подводная лодка.
Первая атомная станция проработала 48 лет. В 2002 году ее ядерный реактор остановили. Сегодня на территории Обнинской АЭС существует своеобразный музей атомной энергетики, который с экскурсиями посещают как рядовые школьники, так и известные личности. К примеру, недавно на Обнинскую АЭС приезжал английский принц Майкл Кентский. В 2014 году первая атомная электростанция отпраздновала свое 60летие.
Открытие АЭС мира
Первая АЭС в СССР стала началом длинной цепи открытий новых АЭС мира. Новые атомные станции использовали все более усовершенствованные и мощные ядерные реакторы. Атомная электростанция мощностью 1000МВт стала привычным явлением в современном мире электроэнергетики.
Первая АЭС в мире работала с графито-водным ядерным реактором. После многие страны стали экспериментировать с устройством ядерных реакторов и изобрели новые их типы.
- В 1956 году открылась первая в мире АЭС с газоохлаждаемым реактором – АЭС Калдер-холл в США.
- В 1958 году в США открыли АЭС Шиппингпорт, но уже с водо-водяным реактором.
- Первая атомная электростанция с кипящим ядерным реактором – АЭС Дрезден, открытая в США В 1960.
- В 1962 году канадцы построили атомную станцию с тяжеловодным реактором.
- А в 1973 свет узрел Шевченковскую АЭС, построенную в СССР – это первая атомная электростанция с реактором-размножителем.
Атомная энергетика сегодня
Сколько атомных станций в мире? 192 атомных станции. Сегодня карта АЭС мира охватывает 31 страну. Во всех странах мира существуют 450 энергоблоков, еще 60 энергоблоков находятся на стадии строительства. Все атомные станции мира имеют общую мощность в 392 082 МВт.
Атомные электростанции в мире сосредоточены в основном в США, Америка является лидером по установленной мощности, однако в этой стране на долю атомной энергетики приходится лишь 20% всей энергосистемы. 62 АЭС США дают общую мощность в 100 400 МВт.
Второе место по установленной мощности занимает лидер АЭС в Европе – Франция. Ядерная энергетика в этой стране является национальным приоритетом и занимает 77% доли от всей добычи электроэнергии. Всего во Франции 19 атомных станций общей мощностью 63 130 МВт.
Во Франции также находится АЭС с самыми мощными в мире реакторами. На атомной станции Сиво работают два водо-водяных энергоблока. Мощность каждого из них – 1561 МВт. Настолько сильными реакторами не может похвастаться ни одна АЭС мира.
Третье место в рейтинге самых «продвинутых» стран в атомной энергетике занимает Япония. Именно в Японии находится самая мощная АЭС в мире по общему количеству вырабатываемой на АЭС энергии.
Первая АЭС в России
Вешать ярлык «первая АЭС в России» на Обнинскую АЭС было бы неправильно, т.к. над ее созданием трудились советские ученые, приехавшие со всего СССР и даже из-за его пределов. После распада Союза в 1991 году все атомные мощности стали принадлежать тем уже независимым странам, на территории коих они находились.
После распада СССР независимой России в наследство достались 28 ядерных ректоров общей мощностью 20 242 МВт. С момента обретения независимости россияне открыли еще 7 энергоблоков общей мощностью 6 964 МВт.
Сложно определить, где была открыта первая АЭС в России, т.к. в основном российские ядерщики открывают новые реакторы в уже имеющихся атомных станциях. Единственная станция, все энергоблоки которой были открыты в независимой России – Ростовская АЭС, она то и может носить название «первая АЭС в России».
Первая АЭС в России проектировалась и строилась еще во времена СССР, в 1977 были начаты строительные работы, в 1979 был окончательно утвержден ее проект. Да, мы ничего не перепутали, работы на Ростовской АЭС начинались раньше, чем ученые доделали итоговый проект. В 1990 году строительство было заморожено, и это при том, что 1й блок станции был готов на 95%.
Возобновили строительство Ростовской АЭС только в 2000 году. В марте 2001 первая АЭС в России официально начала работать, правда, пока с одним ядерным реактором вместо планирующихся четырех. В 2009 начал работать второй энергоблок станции, в 2014 – третий. В 2015 году первая атомная станция независимой России обзавелась 4м энергоблоком, который, к слову, еще не достроен и не введен в эксплуатацию.
Первая АЭС в России находится в Ростовской области недалеко от города Волгодонска.
АЭС США
Если первая атомная станция в СССР появилась в 1954 году, то ядерными станциями Америки карта АЭС пополнилась только в 1958. Учитывая непрекращающееся соревнование Советского Союза и США в области энергетики, (да и не только энергетики) 4 года являлись серьезным отставанием.
Первая АЭС США — АЭС Шиппингпорт в Пенсильвании. Первая АЭС в СССР имела мощность всего в 5МВт, американцы пошли дальше, и Шиппингпорт имела уже 60МВт мощности.
Активное строительство АЭС США продолжалось до 1979 года, тогда случилась авария на станции Три-Майл-Айленд, из-за ошибок работников станции расплавилось ядерное топливо. Устраняли аварию на этой АЭС США целых 14 лет, на это ушло более миллиарда долларов. Авария на Три-Майл-Айленд на время приостановила разработку ядерной энергетики в Америке. Однако сегодня в США находится наибольшее количество АЭС в мире.
По состоянию на июнь 2016 карта атомных станций США включает в себя 100 ядерных реакторов, общей мощностью 100,4 ГВт. На стадии строительства находятся еще 4 реактора общей мощностью 5ГВт. Атомные станции США вырабатывают 20% всей электроэнергии в этой стране.
Самая мощная АЭС США на сегодня – АЭС Пало Верде, она может обеспечить электроэнергией 4 миллиона человек и дать мощность в 4 174МВт. Кстати, АЭС США Пало Верде входит и в топ «Крупнейшие атомные электростанции мира». Там эта ядерная станция на 9м месте.
Крупнейшие АЭС мира
Атомная электростанция мощностью 1000Вт когда-то казалась недосягаемой вершиной ядерной науки. Сегодня карта АЭС мира включает в себя огромных гигантов атомной энергетики мощностями под 6, 7, 8 тысяч мегаватт. Какие они, самые крупные атомные электростанции в мире?
К самым большим и мощным АЭС в мире сегодня относят:
- АЭС Палюэль во Франции. Эта атомная станция работает на 4х энергоблоках, общая мощность которых составляет 5 528МВт.
- Французская АЭС Гравлин. Эта АЭС на севере Франции считается самой большой и мощной в своей стране. На этой АЭС работают 6 реакторов общей мощностью в 5 460МВт.
- АЭС Ханбит (другое название Йонгван) находится на юго-западе Южной Кореи на побережье Желтого моря. 6 ее ядерных реакторов дают мощность в 5 875 МВт. Интересно, что переименовали АЭС Йонгван в Ханбит по просьбе рыбаков местечка Йонгван, где находится станция. Продавцы рыбы не хотели, чтобы их продукция ассоциировалась во всем мире с атомной энергетикой и радиацией. Это снижало им прибыль.
4. АЭС Ханул (ранее – АЭС Хульчин) тоже южнокорейская атомная электростанция. Примечательно, что АЭС Ханбит, она превосходит всего в 6МВт. Таким образом, мощность станции Ханул составляет 5 881 МВт.
5. Запорожская АЭС — самая мощная АЭС в Европе, Украине и на всем постсоветском пространстве. Находится эта станция в городе Энергодар. 6 ядерных реакторов дают мощность в 6000 МВт. Строить Запорожскую АЭС начали еще в 1981 году, в 1984 году ее ввели в эксплуатацию. Сегодня эта станция генерирует пятую часть всей электроэнергии Украины и половину всей атомной энергии страны.
Самая мощная АЭС в мире
АЭС Касивадзаки-Карива – такое замысловатое название носит самая мощная АЭС. Она эксплуатирует 5 кипящих ядерных реакторов и два улучшенных кипящих ядерных реактора. Их суммарная мощность составляет 8 212 МВт (для сравнения, мы знаем, что первая АЭС в мире была мощностью всего в 5МВТ). Строилась самая мощная АЭС мира с 1980 по 1993 год. Вот несколько интересных фактов об этой атомной станции.
- В результате мощного землетрясения в 2007 году Касивадзаки-Карива получила множество различных повреждений, опрокинулись несколько ёмкостей с отходами низкой радиоактивности, произошла утечка радиоактивной воды в море. Из-за землетрясения повредились фильтры АЭС и радиоактивная пыль вышла за пределы станции.
- Общий ущерб от землетрясения в Японии 2007 года оценивается в 12 с половиной миллиардов долларов. Из них 5,8 миллиардов убытков «забрала» на ремонт самая мощная АЭС мира Касивадзаки-Карива.
- Интересно, что до 2011 года самой мощной АЭС можно было назвать другую японскую атомную станцию. Фукусима 1 и Фукусима 2 по сути являлись одной атомной мощностью и вместе вырабатывали 8 814МВт.
- Большая общая мощность АЭС совсем не значит, что в ней используются сильнейшие ядерные реакторы. Максимальная мощность одного из реакторов на Касивадзаки-Карива – 1315 МВт. Большой итоговой мощности станция добивается за счет того, что работают в ней 7 ядерных реакторов.
С того момента, как открылась первая АЭС в мире прошло больше 60ти лет. За это время атомная энергетика шагнула далеко вперед, разработав новые типы ядерных реакторов и в тысячи раз увеличив мощность атомных станций. Сегодня атомные станции мира – это огромная энергетическая империя, все более развивающаяся с каждым днем. Мы уверены, что состояние АЭС мира сегодня – это далеко не предел. За ядерной энергетикой большое и светлое будущее.
Одной из самых глобальных проблем человечества является энергетика. Гражданская инфраструктура, промышленность, вооруженные силы - все это требует огромного количества электричества, а для его выработки ежегодно выделяется масса полезных ископаемых. Проблема состоит в том, что эти ресурсы не бесконечны, и уже сейчас, пока ситуация более или менее стабильна, нужно задуматься о будущем. Огромные надежды возлагались на альтернативное, чистое электричество, однако, как показывает практика, конечный результат далек от желаемого. Затраты на солнечные или ветряные электростанции огромны, а количество энергии - минимально. И именно поэтому сейчас атомные электростанции считаются самым перспективным вариантом дальнейшего развития.
История АЭС
Первые идеи касательно использования атома для выработки электроэнергии появились в СССР примерно в 40-х годах XX века, почти за 10 лет до создания собственного оружия массового поражения на этой основе. В 1948 году был разработан принцип работы АЭС и тогда же получилось впервые в мире запитать приборы от атомной энергии. В 1950-м США заканчивает строительство небольшого атомного реактора, который можно считать на тот момент единственной электростанцией на планете такого типа. Правда, он был экспериментальным и мощности выдавал всего 800 Вт. В то же время в СССР закладывается фундамент первой в мире полноценной АЭС, хотя после введения в строй она все же не выдавала электричество в промышленных масштабах. Использовался этот реактор больше для оттачивания технологии.
С этого момента началось массовое строительство атомных электростанций по всему миру. Помимо традиционных лидеров в этой «гонке», США и СССР, первые реакторы появлялись в:
- 1956 г. - Великобритания.
- 1959 г. - Франция.
- 1961 г. - Германия.
- 1962 г. - Канада.
- 1964 г. - Швеция.
- 1966 г. - Япония.
Количество возводимых АЭС постоянно увеличивалось, вплоть до Чернобыльской катастрофы, после чего строительство начало замораживаться и постепенно многие страны стали отказываться от атомной энергии. На данный момент новые такие электростанции появляются в основном в России и Китае. Некоторые страны, ранее планировавшие перейти на энергию другого типа, постепенно возвращаются в программу и в ближайшем будущем возможен очередной скачок строительства АЭС. Это обязательный этап развития человечества, по крайней мере до тех пор, пока не будут найдены другие эффективные варианты производства энергии.
Особенности атомной энергетики
Самый главный плюс заключается в выработке огромного количества энергии с минимальными затратами топлива при практически полностью отсутствующих загрязнениях. Принцип работы атомного реактора АЭС основан на простом паровом двигателе и в качестве основного элемента использует воду (не считая самого топлива), потому с точки зрения экологии вред получается минимальным. Потенциальная опасность электростанций такого типа сильно преувеличена. Причины катастрофы в Чернобыле до сих пор достоверно не установлены (об этом ниже) и более того, вся собранная в рамках расследования информация позволила модернизировать уже имеющиеся станции, исключив даже маловероятные варианты выбросов радиации. Экологи иногда говорят, что такие станции являются мощным источником теплового загрязнения, но это тоже не совсем верно. Действительно, горячая вода из второго контура попадает в водоемы, но чаще всего используются их искусственные варианты, созданные специально для этого, а в остальных случаях доля такого повышения температуры не идет ни в какое сравнение с загрязнениями от других источников энергии.
Проблема топлива
Не последнюю роль в популярности АЭС играет топливо - уран-235. Его требуется значительно меньше, чем любых других видов с одновременным огромным выбросом энергии. Принцип работы реактора АЭС подразумевает использование этого топлива в виде специальных «таблеток», уложенных в стержни. Фактически, единственная сложность в данном случае заключается в создании именно такой формы. Тем не менее в последнее время начинает появляться информация, что текущих мировых запасов тоже не хватит надолго. Но и это уже предусмотрено. Самые новые трехконтурные реакторы работают на уране-238, которого очень много, и проблема дефицита топлива исчезнет надолго.
Принцип работы двухконтурной АЭС
Как уже было сказано выше, в основе лежит обычный паровой двигатель. Если кратко, принцип работы АЭС заключается в нагреве воды из первого контура, которая в свою очередь нагревает воду второго контура до состояния пара. Он проступает в турбину, вращая лопасти, в результате чего генератор вырабатывает электричество. «Отработанный» пар попадает в конденсатор и вновь превращается в воду. Таким образом получается практически замкнутый цикл. В теории все это могло работать еще проще, при помощи только одного контура, однако это уже действительно небезопасно, так как вода в нем в теории может подвергаться заражению, что исключено при использовании стандартной для большинства АЭС системы с двумя изолированными друг от друга циклами воды.
Принцип работы трехконтурной АЭС
Это уже более современные электростанции, которые работают на уране-238. Его запасы составляют более 99 % всех радиоактивных элементов в мире (отсюда и следуют огромные перспективы использования). Принцип работы и устройство АЭС такого типа заключается уже в наличии целых трех контуров и активном применении жидкого натрия. В целом, все остается примерно таким же, но с небольшими дополнениями. В первом контуре, нагреваясь непосредственно от реактора, циркулирует этот жидкий натрий при высокой температуре. Второй круг нагревается от первого и также использует ту же самую жидкость, но не настолько разогретую. И только потом, уже в третьем контуре, используется вода, которая нагревается от второго до состояния пара и вращает турбину. Система получается более сложной технологически, но построить такую АЭС нужно только один раз, а потом останется только наслаждаться плодами труда.
Чернобыль
Принцип работы АЭС «Чернобыль», как считается, стал главной причиной катастрофы. Официально существуют две версии случившегося. По одной проблема возникла из-за неправильных действий операторов реактора. По второй - из-за неудачной конструкции электростанции. Однако принцип работы Чернобыльской АЭС использовался и в других станциях такого типа, которые исправно функционируют и по сей день. Есть мнение, что произошла цепь случайностей, повторить которую практически невозможно. Это и небольшое землетрясение в том районе, проведение эксперимента с реактором, мелкие проблемы самой конструкции и так далее. Все вместе это стало причиной взрыва. Тем не менее до сих пор неизвестна причина, вызвавшая резкое возрастание мощности работы реактора тогда, когда он этого не должен был делать. Было даже мнение о возможной диверсии, но доказать что-либо не удалось и по сей день.
Фукусима
Это еще один пример глобальной катастрофы с участием атомной электростанции. И в данном случае также причиной стала цепь случайностей. Станция была надежно защищена от землетрясений и цунами, которые не редкость на Японском побережье. Мало кто мог предположить, что оба эти события произойдут одновременно. Принцип работы генератора АЭС «Фукусима» предполагал использование внешних источников энергии для поддержания в работоспособности всего комплекса безопасности. Это разумная мера, так как получить энергию от самой станции в процессе аварии было бы затруднительно. Из-за землетрясения и цунами все эти источники вышли из строя, из-за чего реакторы расплавились и произошла катастрофа. Сейчас проводятся меры по устранению ущерба. По оценкам специалистов, на это уйдет еще около 40 лет.
Несмотря на всю свою эффективность, атомная энергия все еще остается достаточно дорогой, ведь принципы работы парогенератора АЭС и остальных ее компонентов подразумевает огромные затраты на строительство, которые нужно окупить. Сейчас электричество от угля и нефти пока еще обходится дешевле, но эти ресурсы уже в ближайшие десятилетия закончатся, и в течение следующих нескольких лет атомная энергия будет обходиться дешевле, чем что-либо. На данный момент экологически чистое электричество из альтернативных источников энергии (ветряные и солнечные электростанции) обходится примерно в 20 раз дороже.
Считается, что принцип работы АЭС не дает строить такие станции быстро. Это неправда. На возведение среднестатистического объекта подобного типа уходит примерно 5 лет.
Станции отлично защищены не только от потенциальных выбросов радиации, но и от большинства внешних факторов. К примеру, если бы террористы вместо башен-близнецов выбрали любую АЭС, то они смогли бы нанести только минимальный вред окружающей инфраструктуре, что никак не повлияет на работу реактора.
Итоги
Принцип работы АЭС практически не отличается от принципов работы большинства других традиционных электростанций. Везде используется энергия пара. В гидроэлектростанциях применяется напор текущей воды, и даже в тех моделях, которые работают от энергии солнца, также используется жидкость, нагреваемая до состояния кипения и вращающая турбины. Единственное исключение из этого правила - ветряные станции, в которых лопасти крутятся за счет движения воздушных масс.
Атомная электростанция (АЭС) - комплекс технических сооружений , предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.
В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции - ядерном реакторе.
Реактор смонтирован в стальном корпусе, рассчитанном на высокое давление - до 1,6 х 107 Па, или 160 атмосфер.
Основными частями ВВЭР-1000 являются:
1. Активная зона, где находится ядерное топливо, протекает цепная реакция деления ядер и выделяется энергия.
2. Отражатель нейтронов, окружающий активную зону.
3. Теплоноситель.
4. Система управления защиты (СУЗ).
5. Радиационная защита.
Теплота в реакторе выделяется за счет цепной реакции деления ядерного топлива под действием тепловых нейтронов. При этом образуются продукты деления ядер, среди которых есть и твердые вещества, и газы - ксенон, криптон. Продукты деления обладают очень высокой радиоактивностью, поэтому топливо (таблетки двуокиси урана) помещают в герметичные циркониевые трубки - ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Эти трубки объединяются по несколько штук рядом в единую тепловыделяющую сборку. Для управления и защиты ядерного реактора используются регулирующие стержни, которые можно перемещать по всей высоте активной зоны. Стержни изготавливаются из веществ, сильно поглощающих нейтроны - например, из бора или кадмия. При глубоком введении стержней цепная реакция становится невозможной, поскольку нейтроны сильно поглощаются и выводятся из зоны реакции. Перемещение стержней производится дистанционно с пульта управления. При небольшом перемещении стержней цепной процесс будет либо развиваться, либо затухать. Таким способом регулируется мощность реактора.
Схема станции - двухконтурная. Первый, радиоактивный, контур состоит из одного реактора ВВЭР 1000 и четырех циркуляционных петель охлаждения. Второй контур, нерадиоактивный, включает в себя парогенераторную и водопитательную установки и один турбоагрегат мощностью 1030 МВт. Теплоносителем первого контура является некипящая вода высокой чистоты под давлением в 16 МПа с добавлением раствора борной кислоты - сильного поглотителя нейтронов, что используется для регулирования мощности реактора.
1. Главными циркуляционными насосами вода прокачивается через активную зону реактора, где она нагревается до температуры 320 градусов за счет тепла, выделяемого при ядерной реакции.
2. Нагретый теплоноситель отдает свою теплоту воде второго контура (рабочему телу), испаряя ее в парогенераторе.
3. Охлажденный теплоноситель вновь поступает в реактор.
4. Парогенератор выдает насыщенный пар под давлением 6,4 МПа, который подается к паровой турбине.
5. Турбина приводит в движение ротор электрогенератора.
6. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе и вновь подается в парогенератор конденсатным насосом. Для поддержания постоянного давления в контуре установлен паровой компенсатор объема.
7. Теплота конденсации пара отводится из конденсатора циркуляционной водой, которая подается питательным насосом из пруда охладителя.
8. И первый, и второй контур реактора герметичны. Это обеспечивает безопасность работы реактора для персонала и населения.
В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях).
Безопасность и экологичность работы реактора обеспечиваются жестким выполнением регламента (правил эксплуатации) и большим количеством контрольного оборудования. Все оно предназначено для продуманного и эффективного управления реактором.
Аварийная защита ядерного реактора - совокупность устройств, предназначенная для быстрого прекращения цепной ядерной реакции в активной зоне реактора.
Активная аварийная защита автоматически срабатывает при достижении одним из параметров ядерного реактора значения, которое может привести к аварии. В качестве таких параметров могут выступать: температура, давление и расход теплоносителя, уровень и скорость увеличения мощности.
Исполнительными элементами аварийной защиты являются, в большинстве случаев, стержни с веществом, хорошо поглощающим нейтроны (бором или кадмием). Иногда для остановки реактора жидкий поглотитель впрыскивают в контур теплоносителя.
Дополнительно к активной защите, многие современные проекты включают также элементы пассивной защиты . Например, современные варианты реакторов ВВЭР включают "Систему аварийного охлаждения активной зоны" (САОЗ) - специальные баки с борной кислотой, находящиеся над реактором. В случае максимальной проектной аварии (разрыва первого контура охлаждения реактора), содержимое этих баков самотеком оказываются внутри активной зоны реактора и цепная ядерная реакция гасится большим количеством борсодержащего вещества, хорошо поглощающего нейтроны.
Согласно "Правилам ядерной безопасности реакторных установок атомных станций", по крайней мере одна из предусмотренных систем остановки реактора должна выполнять функцию аварийной защиты (АЗ). Аварийная защита должна иметь не менее двух независимых групп рабочих органов. По сигналу АЗ рабочие органы АЗ должны приводиться в действие из любых рабочих или промежуточных положений.
Аппаратура АЗ должна состоять минимум из двух независимых комплектов.
Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы в диапазоне изменения плотности нейтронного потока от 7% до 120% номинального обеспечивалась защита:
1. По плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами;
2. По скорости нарастания плотности нейтронного потока - не менее чем тремя независимыми каналами.
Каждый комплект аппаратуры АЗ должен быть спроектирован таким образом, чтобы во всем диапазоне изменения технологических параметров, установленном в проекте реакторной установки (РУ), обеспечивалась аварийная защита не менее чем тремя независимыми каналами по каждому технологическому параметру, по которому необходимо осуществлять защиту.
Управляющие команды каждого комплекта для исполнительных механизмов АЗ должны передаваться минимум по двум каналам. При выводе из работы одного канала в одном из комплектов аппаратуры АЗ без вывода данного комплекта из работы для этого канала должен автоматически формироваться аварийный сигнал.
Срабатывание аварийной защиты должно происходить как минимум в следующих случаях:
1. При достижении уставки АЗ по плотности нейтронного потока.
2. При достижении уставки АЗ по скорости нарастания плотности нейтронного потока.
3. При исчезновении напряжения в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ и шинах электропитания СУЗ.
4. При отказе любых двух из трех каналов защиты по плотности нейтронного потока или по скорости нарастания нейтронного потока в любом не выведенном из работы комплекте аппаратуры АЗ.
5. При достижении уставок АЗ технологическими параметрами, по которым необходимо осуществлять защиту.
6. При инициировании срабатывания АЗ от ключа с блочного пункта управления (БПУ) или резервного пункта управления (РПУ).
Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников