Poruka o nuklearnoj energiji. Korištenje energije nuklearne reakcije

one. u onim industrijaliziranim zemljama gdje su prirodni izvori energije nedostatni. Te zemlje proizvode između četvrtine i polovice električne energije iz nuklearnih elektrana. Sjedinjene Države proizvode samo osminu svoje električne energije iz nuklearnih elektrana, ali to je otprilike jedna petina globalne proizvodnje.

Nuklearna energija i dalje je predmet intenzivnih rasprava. Pristaše i protivnici nuklearne energije oštro se razlikuju u procjenama njezine sigurnosti, pouzdanosti i ekonomske učinkovitosti. Osim toga, rašireno je uvjerenje da nuklearno gorivo može iscuriti iz proizvodnje električne energije i koristiti se za proizvodnju nuklearno oružje.

Ciklus nuklearnog goriva.

Nuklearna energija je složena industrija koja uključuje mnoge industrijske procese koji zajedno čine ciklus goriva. Postoje različite vrste gorivnih ciklusa, ovisno o vrsti reaktora i načinu na koji se odvija završna faza ciklusa.

Obično se ciklus goriva sastoji od sljedećih procesa. U rudnicima se vadi uranova ruda. Ruda se drobi kako bi se odvojio uranov dioksid, a radioaktivni otpad se odlaže. Nastali uranov oksid (žuti kolač) pretvara se u uranov heksafluorid, plinoviti spoj. Kako bi se povećala koncentracija urana-235, uranov heksafluorid se obogaćuje u postrojenjima za odvajanje izotopa. Obogaćeni uran zatim se pretvara natrag u čvrsti uranov dioksid, koji se koristi za izradu gorivih kuglica. Gorivi elementi (gorivi elementi) skupljaju se iz kuglica, koje se spajaju u sklopove za umetanje u jezgru nuklearnog reaktora nuklearne elektrane. Istrošeno gorivo uklonjeno iz reaktora ima visoka razina zračenja i nakon hlađenja na području elektrane šalje se u posebno skladište. Također je predviđeno uklanjanje niskoradijacijskog otpada koji se nakuplja tijekom rada i održavanja postrojenja. Na kraju radnog vijeka sam reaktor mora se staviti izvan pogona (uz dekontaminaciju i zbrinjavanje komponenti reaktora). Svaka faza ciklusa goriva regulirana je kako bi se osigurala sigurnost ljudi i zaštita okruženje.

Nuklearni reaktori.

Industrijski nuklearni reaktori u početku su se razvijali samo u zemljama s nuklearnim oružjem. Aktivno su istraživali SAD, SSSR, Velika Britanija i Francuska različite opcije nuklearni reaktori. Međutim, kasnije su tri glavna tipa reaktora počela dominirati industrijom nuklearne energije, koji se uglavnom razlikuju po gorivu, rashladnoj tekućini koja se koristi za održavanje željene temperature jezgre i moderatoru koji se koristi za smanjenje brzine neutrona koji se oslobađaju tijekom procesa raspada i potrebnog za održavanje lančane reakcije.

Među njima, prvi (i najčešći) tip je reaktor obogaćenog urana, u kojem je obična ili "laka" voda i rashladno sredstvo i moderator (lakovodni reaktor). Postoje dvije glavne vrste lakovodnih reaktora: reaktor u kojem se para koja rotira turbine stvara izravno u jezgra(kipući reaktor), te reaktor u kojem se para stvara u vanjskom, odnosno drugom krugu spojenom s prvim krugom izmjenjivačima topline i generatorima pare (vodeno hlađeni energetski reaktor - VVER). Razvoj lakovodnog reaktora započeo je u okviru programa američkih oružanih snaga. Tako su 1950-ih General Electric i Westinghouse razvili lakovodne reaktore za podmornice i nosače zrakoplova američke mornarice. Te su tvrtke također bile uključene u vojne programe za razvoj tehnologija za regeneraciju i obogaćivanje nuklearnog goriva. U istom desetljeću, Sovjetski Savez je razvio reaktor s kipućom vodom s grafitom.

Drugi tip reaktora koji je našao praktičnu primjenu je plinom hlađeni reaktor (s grafitnim moderatorom). Njegovo stvaranje također je bilo usko povezano s ranim programima nuklearnog oružja. U kasnim 1940-ima i ranim 1950-ima, Velika Britanija i Francuska, nastojeći stvoriti vlastite atomske bombe, usredotočile su se na razvoj plinom hlađenih reaktora koji prilično učinkovito proizvode plutonij za oružje, a također mogu raditi na prirodnom uranu.

Treći tip reaktora, koji je imao komercijalni uspjeh, je reaktor u kojem je i rashladno sredstvo i moderator teška voda, a gorivo također prirodni uran. Na početku nuklearnog doba, potencijalne prednosti reaktora na tešku vodu istraživane su u nizu zemalja. Međutim, proizvodnja takvih reaktora tada se prvenstveno koncentrirala u Kanadi, dijelom zbog njezinih golemih rezervi urana.

Razvoj nuklearne industrije.

Od Drugog svjetskog rata deseci milijardi dolara uloženi su u sektor električne energije diljem svijeta. Ovaj građevinski bum potaknut je brzo rastućom potražnjom za električnom energijom, daleko nadmašujući rast stanovništva i nacionalnog dohotka. Glavni naglasak bio je na termoelektranama (TE) na ugljen i manjim dijelom na naftu i plin te hidroelektranama. Prije 1969. nije bilo nuklearnih elektrana industrijskog tipa. Do 1973. gotovo sve industrijalizirane zemlje iscrpile su resurse velike hidroelektrane. Porast cijena energije nakon 1973., brzi rast potražnje za električnom energijom i sve veća zabrinutost zbog gubitka nacionalne energetske neovisnosti pridonijeli su viđenju nuklearne energije kao jedinog održivog alternativnog izvora energije u doglednoj budućnosti. Arapski naftni embargo 1973. – 1974. generirao je dodatni val narudžbi i optimističnih prognoza za razvoj nuklearne energije.

Ali svaka sljedeća godina napravila je svoje prilagodbe tim prognozama. S jedne strane, nuklearna energija imala je svoje pristaše u vladama, industriji urana, istraživačkim laboratorijima i utjecajnim energetskim tvrtkama. S druge strane, pojavila se snažna opozicija koja je ujedinila skupine koje su branile interese stanovništva, čistoću okoliša i prava potrošača. Rasprava, koja traje do danas, uglavnom se usredotočila na štetne učinke različitih faza gorivnog ciklusa na okoliš, vjerojatnost reaktorskih nesreća i njihov moguće posljedice, organizacija izgradnje i rada reaktora, prihvatljive mogućnosti zbrinjavanja nuklearnog otpada, potencijal za sabotaže i terorističke napade na nuklearne elektrane, kao i pitanja umnožavanja nacionalnih i međunarodnih napora u području nuklearnog neširenja.

Sigurnosna pitanja.

Katastrofa u Černobilu i druge nesreće nuklearnih reaktora 1970-ih i 1980-ih, među ostalim, jasno su pokazale da su takve nesreće često nepredvidive. Na primjer, u Černobilu je reaktor 4. bloka bio ozbiljno oštećen kao posljedica oštrog strujnog udara koji se dogodio tijekom planiranog gašenja. Reaktor je bio u betonskom omotaču i bio je opremljen sustavom za hitno hlađenje i drugim moderni sustavi sigurnosti. Ali nikome nije palo na pamet da bi pri gašenju reaktora moglo doći do naglog skoka snage i da bi vodik nastao u reaktoru nakon takvog skoka, pomiješan sa zrakom, eksplodirao tako da bi uništio zgradu reaktora. Od posljedica nesreće umrlo je više od 30 ljudi, više od 200.000 ljudi u Kijevu i susjednim regijama primilo je velike doze zračenja, a zalihe vode u Kijevu bile su zagađene. Sjeverno od mjesta katastrofe - izravno na putu radijacijskog oblaka - nalaze se goleme Pripjatske močvare, koje su vitalne za ekologiju Bjelorusije, Ukrajine i zapadne Rusije.

U Sjedinjenim Američkim Državama, objekti za izgradnju i rad nuklearnih reaktora također su se suočili s brojnim sigurnosnim problemima koji su usporili izgradnju, nametnuli brojne promjene dizajna i radnih standarda te povećali troškove i troškove energije. Čini se da su postojala dva glavna izvora ovih poteškoća. Jedan od njih je nedostatak znanja i iskustva u ovom novom energetskom sektoru. Drugi je razvoj tehnologije nuklearnih reaktora, što postavlja nove probleme. No, stari također ostaju, kao što je korozija cijevi generatora pare i pucanje cjevovoda reaktora kipuće vode. Ostala sigurnosna pitanja nisu u potpunosti riješena, kao što je šteta uzrokovana naglim promjenama protoka rashladnog sredstva.

Ekonomika nuklearne energije.

Ulaganje u nuklearnu energiju, kao i ulaganje u druga područja proizvodnje električne energije, ekonomski je opravdano ako su ispunjena dva uvjeta: cijena kilovatsata nije više od najjeftinije alternativne metode proizvodnje, a očekivana potražnja za električnom energijom je dovoljno visoka da proizvedena energija se može prodati po cijeni većoj od njezine cijene. Početkom 1970-ih globalni gospodarski izgledi izgledali su vrlo povoljno za nuklearnu energiju: i potražnja za električnom energijom i cijene glavnih goriva, ugljena i nafte, brzo su rasle. Što se tiče cijene izgradnje nuklearne elektrane, gotovo svi stručnjaci bili su uvjereni da će ona biti stabilna ili čak početi padati. Međutim, početkom 1980-ih postalo je jasno da su te procjene bile pogrešne: rast potražnje za električnom energijom je zaustavljen, cijene prirodnog goriva ne samo da više nisu rasle, nego su čak počele padati, a gradnja nuklearnih elektrana bila je znatno veća. skuplje nego što se očekivalo u najpesimističnijoj prognozi. Zbog toga je nuklearna energija posvuda ušla u razdoblje ozbiljnih gospodarskih poteškoća, a one su bile najozbiljnije u zemlji u kojoj je nastala i najintenzivnije se razvijala – u Sjedinjenim Državama.

Ako provedete komparativna analiza ekonomije nuklearne energije u Sjedinjenim Američkim Državama, postaje jasno zašto je ova industrija izgubila svoju konkurentnost. Od ranih 1970-ih, troškovi nuklearnih elektrana su naglo porasli. Troškovi konvencionalne termoelektrane sastoje se od izravnih i neizravnih kapitalnih ulaganja, troškova goriva, pogonskih troškova i održavanje. Tijekom životnog vijeka termoelektrane na ugljen troškovi goriva u prosjeku iznose 50-60% svih troškova. Kod nuklearnih elektrana dominiraju kapitalna ulaganja koja čine oko 70% svih troškova. Kapitalni troškovi novih nuklearnih reaktora u prosjeku značajno premašuju troškove goriva elektrana na ugljen tijekom cijelog njihovog radnog vijeka, što poništava prednost uštede goriva u slučaju nuklearnih elektrana.

Izgledi nuklearne energije.

Među onima koji inzistiraju na potrebi nastavka potrage za sigurnim i isplativim načinima razvoja nuklearne energije mogu se razlikovati dva glavna smjera. Zagovornici prvog smatraju da sve napore treba usmjeriti na uklanjanje nepovjerenja javnosti u sigurnost nuklearne tehnologije. Da bi se to postiglo, potrebno je razviti nove reaktore koji su sigurniji od postojećih lakovodnih. Ovdje su od interesa dva tipa reaktora: “tehnološki izuzetno siguran” reaktor i “modularni” visokotemperaturni plinom hlađeni reaktor.

Prototip modularnog plinom hlađenog reaktora razvijen je u Njemačkoj, kao iu SAD-u i Japanu. Za razliku od lakovodnog reaktora, konstrukcija modularnog plinom hlađenog reaktora je takva da je sigurnost njegova rada osigurana pasivno – bez izravnih radnji operatera ili električnih ili mehaničkih zaštitnih sustava. Tehnološki iznimno sigurni reaktori koriste i sustav pasivne zaštite. Takav reaktor, čija je ideja predložena u Švedskoj, očito nije napredovao dalje od faze projektiranja. No dobio je snažnu potporu u SAD-u među onima koji vide potencijalne prednosti u odnosu na modularne plinom hlađene reaktore. Ali budućnost obiju opcija neizvjesna je zbog neizvjesnih troškova, poteškoća u razvoju i kontroverzne budućnosti same nuklearne energije.

Pristaše drugog smjera smatraju da sve do trenutka kada razvijenih zemalja Bit će potrebne nove elektrane, a ostalo je još malo vremena za razvoj novih reaktorskih tehnologija. Prema njihovom mišljenju, prvi prioritet je poticanje ulaganja u nuklearnu energiju.

No, uz ove dvije perspektive razvoja nuklearne energije pojavilo se i sasvim drugačije gledište. Nade polaže u potpunije iskorištenje dobavljene energije, obnovljive izvore energije (solarni paneli i dr.) i štednju energije. Prema pristašama ovog gledišta, ako napredne zemlje prijeđu na razvoj ekonomičnijih izvora svjetlosti, kućanskih električnih uređaja, opreme za grijanje i klima uređaja, tada će ušteđena električna energija biti dovoljna da se bez svih postojećih nuklearnih elektrana. Uočeno značajno smanjenje potrošnje električne energije pokazuje da učinkovitost može biti važan čimbenik u ograničavanju potražnje električne energije.

Dakle, nuklearna energija još nije prošla ispite učinkovitosti, sigurnosti i dobre volje javnosti. Njegova budućnost sada ovisi o tome koliko će se učinkovito i pouzdano vršiti kontrola izgradnje i rada nuklearnih elektrana, kao i koliko će se uspješno rješavati niz drugih problema, poput problema odlaganja radioaktivnog otpada. Budućnost nuklearne energije također ovisi o održivosti i ekspanziji njezinih jakih konkurenata - termoelektrana na ugljen, novih tehnologija za uštedu energije i obnovljivih izvora energije.

"Nuklearna energija"

Uvod

Energetika je najvažnija grana nacionalnog gospodarstva koja obuhvaća izvore energije, proizvodnju, transformaciju, prijenos i korištenje razne vrste energije. To je temelj gospodarstva države.

U svijetu se odvija proces industrijalizacije koji zahtijeva dodatnu potrošnju materijala, što povećava troškove energije. S porastom stanovništva rastu i troškovi energije za obradu tla, žetvu, proizvodnju gnojiva itd.

Trenutno se iscrpljuju mnogi prirodni, lako dostupni resursi planeta. Sirovine se moraju vaditi na velikim dubinama ili na morskim policama. Čini se da ograničene svjetske rezerve nafte i plina izlažu čovječanstvo mogućnosti energetske krize. Međutim, korištenje nuklearne energije daje čovječanstvu priliku da to izbjegne, budući da rezultati temeljna istraživanja Nuklearni fizičari omogućuju otklanjanje prijetnje energetske krize korištenjem energije koja se oslobađa tijekom određenih reakcija atomskih jezgri.

Povijest razvoja nuklearne energije

Godine 1939. bilo je moguće prvi put razdvojiti atom urana. Prošle su još 3 godine, au SAD-u je stvoren reaktor za provedbu kontroliranog nuklearna reakcija. Zatim je 1945. proizveden i testiran atomska bomba, a 1954. godine kod nas je puštena u rad prva nuklearna elektrana u svijetu. U svim tim slučajevima korištena je ogromna energija raspada atomske jezgre. Više više energija se oslobađa kao rezultat spajanja atomskih jezgri. Godine 1953. u SSSR-u je prvi put testirana termonuklearna bomba, a čovjek je naučio reproducirati procese koji se odvijaju na suncu. Za sada se nuklearna fuzija ne može koristiti u miroljubive svrhe, ali ako to postane moguće, ljudi će si osigurati jeftinu energiju milijardama godina. Ovaj problem jedno je od najvažnijih područja moderna fizika u proteklih 50 godina.

Sve do otprilike 1800. drvo je bilo glavno gorivo. Energija drva dobiva se iz sunčeve energije pohranjene u biljkama tijekom njihova života. Od industrijske revolucije ljudi ovise o mineralima poput ugljena i nafte, čija je energija također dolazila iz pohranjene sunčeve energije. Kada se gorivo kao što je ugljen sagorijeva, atomi vodika i ugljika sadržani u ugljenu spajaju se s atomima kisika u zraku. Kada se pojavi vodik ili ugljični dioksid, oslobađa se visoka temperatura, ekvivalentna približno 1,6 kilovat-sati po kilogramu ili približno 10 elektron volti po ugljikovom atomu. Ova količina energije tipična je za kemijske reakcije koje dovode do promjena u elektronskoj strukturi atoma. Dio energije koja se oslobađa u obliku topline dovoljan je za održavanje reakcije.

U SSSR-u je 27. lipnja 1954. u Obninsku puštena u rad prva pilot nuklearna elektrana u svijetu snage 5 MW. Prije toga se energija atomske jezgre koristila prvenstveno u vojne svrhe. Puštanje u rad prve nuklearne elektrane označilo je otvaranje novog pravca u energetici, koji je dobio priznanje na 1. međunarodnoj znanstveno-tehničkoj konferenciji o uporabi atomske energije u miroljubive svrhe (kolovoz 1955., Ženeva).

Godine 1958. pušten je u rad 1. stupanj Sibirske nuklearne elektrane snage 100 MW (ukupni projektirani kapacitet 600 MW). Iste godine započela je izgradnja industrijske nuklearne elektrane Beloyarsk, a 26. travnja 1964. generator 1. stupnja (agregat od 100 MW) opskrbio je strujom energetski sustav Sverdlovsk, 2. blok kapaciteta 200 MW je pušten u rad u listopadu 1967. Posebnost Beloyarsk NPP-a je pregrijavanje pare (dok se ne postignu potrebni parametri) izravno u nuklearnom reaktoru, što je omogućilo korištenje konvencionalnih modernih turbina na njemu gotovo bez ikakvih modifikacija.

U rujnu 1964. puštena je u rad 1. jedinica NE Novovoronež snage 210 MW. Trošak 1 kWh električne energije (najvažniji ekonomski pokazatelj rad bilo koje elektrane) u ovoj nuklearnoj elektrani sustavno se smanjivao: iznosio je 1,24 kopejke. 1965. godine 1,22 kopejke. 1966. godine 1,18 kopejki. 1967. godine 0,94 kopejke. 1968. godine. Prva jedinica NE Novovoronež izgrađena je ne samo za industrijsku upotrebu, već i kao demonstracijski objekt za demonstraciju mogućnosti i prednosti nuklearne energije, pouzdanosti i sigurnosti nuklearnih elektrana. U studenom 1965. u gradu Melekess, Ulyanovsk region, puštena je u rad nuklearna elektrana s reaktorom vode-vode tipa "kipuće" snage 50 MW; reaktor je sastavljen prema dizajnu s jednim krugom , olakšavajući izgled stanice. U prosincu 1969. puštena je u rad druga jedinica NE Novovoronež (350 MW).

U inozemstvu je prva industrijska nuklearna elektrana snage 46 MW puštena u pogon 1956. u Calder Hallu (Engleska). Godinu dana kasnije proradila je nuklearna elektrana u Shippingportu (SAD) snage 60 MW.

Osnove nuklearne energije

Atomska jezgra karakteriziran nabojem Ze, masom M, spinom J, magnetskim i električnim kvadrupolnim momentom Q, određenim radijusom R, izotopskim spinom T i sastoji se od nukleona - protona i neutrona. Sve atomske jezgre dijele se na stabilne i nestabilne. Svojstva stabilnih jezgri ostaju nepromijenjena neograničeno dugo. Nestabilne jezgre prolaze različite vrste transformacija.

Fenomen radioaktivnosti, odnosno spontanog raspada jezgri, otkrio je francuski fizičar A. Becquerel 1896. On je otkrio da uran i njegovi spojevi emitiraju zrake ili čestice koje prodiru kroz neprozirna tijela i mogu osvijetliti fotografsku ploču; Intenzitet zračenja je proporcionalan samo koncentraciji urana i ne ovisi o vanjskim uvjetima (temperatura, tlak) io tome nalazi li se uran u nekom kemijskom spoju.

Alfa raspad

Energija vezanja jezgre karakterizira njenu otpornost na raspad na sastavne dijelove. Ako je energija vezanja jezgre manja od energije vezanja produkata njezinog raspada, to znači da se jezgra može spontano raspasti. Tijekom alfa raspada, alfa čestice odnose gotovo svu energiju, a samo 2% odlazi u sekundarnu jezgru. Tijekom alfa raspada, maseni broj se mijenja za 4 jedinice, a atomski broj za dvije jedinice.

Početna energija alfa čestice je 4-10 MeV. Budući da alfa čestice imaju veliku masu i naboj, njihov srednji slobodni put u zraku je kratak. Na primjer, srednji slobodni put u zraku za alfa čestice koje emitira jezgra urana je 2,7 cm, a za one koje emitira radij je 3,3 cm.

Beta raspad

To je proces transformacije atomske jezgre u drugu jezgru s promjenom atomskog broja bez promjene masenog broja. Postoje tri vrste beta raspada: elektron, pozitron i zarobljavanje orbitalnog elektrona od strane atomske jezgre. Posljednja vrsta raspadanja također se naziva DO-hvatanje, budući da će u tom slučaju najvjerojatnije biti apsorbiran elektron najbliži jezgri DOškoljke. Apsorpcija elektrona iz L I Mškoljke je također moguće, ali manje vjerojatno. Poluživot b-aktivnih jezgri varira u vrlo širokom rasponu.

Broj beta-aktivnih jezgri trenutno poznatih je oko tisuću i pol, ali samo 20 od njih su prirodni beta-radioaktivni izotopi. Svi ostali dobiveni su umjetnim putem.

Kontinuirana raspodjela kinetičke energije elektrona emitiranih tijekom raspada objašnjava se činjenicom da se uz elektron emitira i antineutrino. Kad ne bi bilo antineutrina, tada bi elektroni imali striktno definiran impuls, jednak momentu zaostale jezgre. Oštar prekid u spektru opaža se pri vrijednosti kinetičke energije jednakoj energiji beta raspada. U tom slučaju kinetičke energije jezgre i antineutrina jednake su nuli i elektron sa sobom odnosi svu energiju koja se oslobađa tijekom reakcije.

Tijekom elektronskog raspada, rezidualna jezgra ima broj reda za jedan veći od izvorne, zadržavajući maseni broj. To znači da se u rezidualnoj jezgri broj protona povećao za jedan, a broj neutrona, naprotiv, postao manji: N= A– (Z+1).

Gama raspad

Stabilne jezgre su u stanju koje odgovara najnižoj energiji. Ovo stanje se naziva bazičnim. Međutim, ozračivanjem atomskih jezgri raznim česticama ili visokoenergetskim protonima, određena energija se može prenijeti na njih i, prema tome, prenijeti u stanja koja odgovaraju višoj energiji. Prelazeći nakon nekog vremena iz pobuđenog stanja u osnovno stanje, atomska jezgra može emitirati ili česticu, ako je energija pobude dovoljno visoka, ili elektromagnetsko zračenje visoke energije - gama kvant. Budući da je pobuđena jezgra u diskretnim energetskim stanjima, gama zračenje karakterizira linijski spektar.

Izvanredno i izuzetno važno svojstvo fisijske reakcije je da se višestruki neutroni proizvode kao rezultat fisije. Ova okolnost omogućuje stvaranje uvjeta za održavanje stacionarne ili razvojne lančane reakcije nuklearne fisije. Doista, ako u mediju koji sadrži fisijske jezgre jedan neutron izazove fisijsku reakciju, tada neutroni koji nastanu tom reakcijom mogu s određenom vjerojatnošću izazvati nuklearnu fisiju, koja pod odgovarajućim uvjetima može dovesti do razvoja nekontroliranog fisijskog procesa.

Nuklearni reaktori

Prilikom fisije teške jezgre nastaje nekoliko slobodnih neutrona. To omogućuje organiziranje takozvane fisijske lančane reakcije, kada neutroni, šireći se u mediju koji sadrži teške elemente, mogu izazvati svoju fisiju uz emisiju novih slobodnih neutrona. Ako je okolina takva da se povećava broj novonastalih neutrona, tada se proces fisije povećava poput lavine. U slučaju kada se broj neutrona smanjuje tijekom sljedećih fisija, nuklearna lančana reakcija blijedi.

Da bi se dobila stacionarna nuklearna lančana reakcija, očito je potrebno stvoriti uvjete da svaka jezgra koja apsorbira neutron pri fisiji oslobodi u prosjeku jedan neutron koji ide prema fisiji druge teške jezgre.

Nuklearni reaktor je uređaj u kojem se provodi i održava kontrolirana lančana reakcija fisije određenih teških jezgri.

Nuklearna lančana reakcija u reaktoru može se dogoditi samo kada određeni iznos fisijske jezgre koje mogu fisirati pri bilo kojoj energiji neutrona. Od fisijskih materijala najvažniji je izotop 235U, čiji udio u prirodnom uranu iznosi samo 0,714%.

Iako 238U fisiraju neutroni čija energija prelazi 1,2 MeV, samoodrživa lančana reakcija na brzim neutronima u prirodnom uranu nije moguća zbog velike vjerojatnosti neelastične interakcije jezgri 238U s brzim neutronima. U tom slučaju energija neutrona postaje ispod praga fisijske energije jezgri 238U.

Korištenje moderatora dovodi do smanjenja rezonantne apsorpcije u 238U, budući da neutron može proći kroz područje rezonantnih energija kao rezultat sudara s moderatorskim jezgrama i biti apsorbiran od strane jezgri 235U, 239Pu, 233U, presjeka fisije koja se značajno povećava sa smanjenjem energije neutrona. Kao moderatori koriste se materijali s malim masenim brojem i malim presjekom apsorpcije (voda, grafit, berilij i dr.).

PAGE_BREAK--

Za karakterizaciju lančane reakcije fisije koristi se veličina koja se naziva faktor množenja DO. To je omjer broja neutrona određene generacije prema broju neutrona prethodne generacije. Za stacionarnu fisijsku lančanu reakciju DO=1. Sustav za uzgoj (reaktor) u kojem DO=1 nazivamo kritičnim. Ako DO>1 povećava se broj neutrona u sustavu i u tom se slučaju naziva superkritičnim. Na DO< 1 происходит уменьшение числа нейтронов и система называется подкритической. В стационарном состоянии реактора число вновь образующихся нейтронов равно числу нейтронов, покидающих реактор (нейтроны утечки) и поглощающихся в его пределах. В критическом реакторе присутствуют нейтроны всех энергий. Они образуют так называемый энергетический спектр нейтронов, который характеризует число нейтронов различных энергий в единице объема в любой точке реактора. Средняя энергия спектра нейтронов определяется долей замедлителя, делящихся ядер (ядра горючего) и других материалов, которые входят в состав активной зоны реактора. Если большая часть делений происходит при поглощении тепловых нейтронов, то такой реактор называется реактором на тепловых нейтронах. Энергия нейтронов в такой системе не превышает 0.2 эВ. Если большая часть делений в реакторе происходит при поглощении быстрых нейтронов, такой реактор называется реактором на быстрых нейтронах.

U jezgri termoneutronskog reaktora, uz nuklearno gorivo, postoji značajna masa moderatorske tvari, koju karakterizira veliki presjek raspršenja i mali presjek apsorpcije.

Aktivna zona reaktora je gotovo uvijek, s izuzetkom posebnih reaktora, okružena reflektorom koji višestrukim raspršenjem vraća dio neurona u aktivnu zonu. Kod brzih neuronskih reaktora aktivna zona je okružena zonama reprodukcije. Akumuliraju fisibilne izotope. Osim toga, zone reprodukcije služe i kao reflektor. U nuklearnom reaktoru nakupljaju se produkti fisije, koji se nazivaju troska. Prisutnost troske dovodi do dodatnih gubitaka slobodnih neutrona.

Nuklearni reaktori, ovisno o međusobnom rasporedu goriva i moderatora, dijele se na homogene i heterogene. U homogenom reaktoru jezgra je homogena masa goriva, moderatora i rashladnog sredstva u obliku otopine, smjese ili taline. Reaktor u kojem se gorivo u obliku blokova ili gorivih sklopova nalazi u moderatoru, tvoreći u njemu pravilnu geometrijsku rešetku, naziva se heterogenim.

Značajke nuklearnog reaktora kao izvora topline

Tijekom rada reaktora u gorivim elementima (gorivim šipkama), kao i u svim njegovim konstruktivni elementi toplina se oslobađa u različitim količinama. To je, prije svega, zbog usporavanja fisijskih fragmenata, njihovog beta i gama zračenja, kao i interakcije jezgri s neutronima i, konačno, usporavanja brzih neutrona. Fragmenti fisije gorive jezgre klasificirani su prema brzinama koje odgovaraju temperaturama od stotina milijardi stupnjeva.

Doista, E= m u 2= ​​​​3RT, gdje je E – kinetička energija fragmenata, MeV; R = 1,38·10-23 J/K – Boltzmannova konstanta. Uzimajući u obzir da je 1 MeV = 1,6 10-13 J, dobivamo 1,6 10-6 E = 2,07 10-16 T, T = 7,7 109E. Najvjerojatnije vrijednosti energije za fisijske fragmente su 97 MeV za lagani fragment i 65 MeV za teški. Tada je odgovarajuća temperatura za lagani fragment 7,5 1011 K, za teški fragment 5 1011 K. Iako je temperatura koja se može postići u nuklearnom reaktoru teoretski gotovo neograničena, u praksi su ograničenja određena maksimalnom dopuštenom temperaturom konstrukcijskih materijala i goriva. elementi.

Osobitost nuklearnog reaktora je u tome što se 94% energije fisije trenutno pretvara u toplinu, tj. tijekom vremena tijekom kojeg se snaga reaktora ili gustoća materijala u njemu ne stignu osjetno promijeniti. Stoga, kada se snaga reaktora promijeni, oslobađanje topline prati proces fisije goriva bez odgode. Međutim, kada se reaktor isključi, kada se brzina fisije smanji za više desetaka puta, u njemu ostaju izvori odgođenog oslobađanja topline (gama i beta zračenje produkata fisije), koji postaju prevladavajući.

Snaga nuklearnog reaktora proporcionalna je gustoći toka neurona u njemu, pa je svaka snaga teoretski ostvariva. U praksi, najveća snaga određena je brzinom odvođenja topline koja se oslobađa u reaktoru. Specifično odvođenje topline u modernim energetskim reaktorima iznosi 102 – 103 MW/m3, u vrtložnim reaktorima – 104 – 105 MW/m3.

Toplina se uklanja iz reaktora rashladnim sredstvom koje cirkulira kroz njega. Karakteristična značajka reaktora je oslobađanje zaostale topline nakon zaustavljanja reakcije fisije, što zahtijeva odvođenje topline dugo vremena nakon gašenja reaktora. Iako je raspadna toplinska snaga znatno manja od nazivne snage, cirkulacija rashladnog sredstva kroz reaktor mora biti vrlo pouzdano osigurana, budući da se raspadna toplina ne može kontrolirati. Uklanjanje rashladne tekućine iz reaktora koji radi neko vrijeme strogo je zabranjeno kako bi se izbjeglo pregrijavanje i oštećenje gorivih elemenata.

Projektiranje energetskih nuklearnih reaktora

Nuklearni energetski reaktor je uređaj u kojem se provodi kontrolirana lančana reakcija fisije jezgri teških elemenata, a toplinska energija koja se pri tom oslobađa oslobađa rashladnim sredstvom. Glavni element nuklearnog reaktora je jezgra. U njemu se nalazi nuklearno gorivo i provodi lančana reakcija fisije. Jezgra je skup gorivih elemenata koji sadrže nuklearno gorivo postavljeno na određeni način. Reaktori s toplinskim neutronima koriste moderator. Rashladno sredstvo se pumpa kroz jezgru radi hlađenja gorivih elemenata. U nekim tipovima reaktora ulogu moderatora i rashladnog sredstva ima ista tvar, na primjer obična ili teška voda.

Za upravljanje radom reaktora u jezgru se uvode kontrolne šipke izrađene od materijala s velikim presjekom apsorpcije neutrona. Jezgra energetskih reaktora okružena je reflektorom neutrona - slojem moderatorskog materijala za smanjenje istjecanja neutrona iz jezgre. Osim toga, zahvaljujući reflektoru, gustoća neutrona i oslobađanje energije izjednačeni su u cijelom volumenu jezgre, što omogućuje postizanje veće snage za određenu veličinu zone, postizanje ravnomjernijeg izgaranja goriva, povećanje vremena rada reaktora. bez preopterećenja goriva i pojednostaviti sustav odvođenja topline. Reflektor se zagrijava zbog energije usporavanja i apsorbiranih neutrona i gama kvanta, pa je osigurano njegovo hlađenje. Jezgra, reflektor i drugi elementi smješteni su u zatvoreno kućište ili kućište, obično okruženo biološkom zaštitom.

Klasifikacija reaktora

Reaktori se klasificiraju prema razini energije neutrona koji sudjeluju u reakciji fisije, prema principu smještaja goriva i moderatora, namjeni, vrsti moderatora i rashladnog sredstva te njihovom agregatnom stanju.

Prema razini energetskih neutrona: reaktori mogu raditi na brze neutrone, na toplinske i na neutrone srednjih (rezonantnih) energija te se u skladu s tim dijele na rektore na toplinske, brze i srednje neutrone (ponekad su radi sažetosti nazivaju se toplinska, brza i srednja).

U reaktor toplinskih neutrona Većina nuklearne fisije događa se kada jezgre fisijskih izotopa apsorbiraju toplinske neutrone. Reaktori u kojima nuklearnu fisiju uglavnom izvode neutroni s energijama većim od 0,5 MeV nazivaju se brzi neutronski reaktori. Reaktori u kojima većina fisija nastaje kao rezultat apsorpcije intermedijarnih neutrona od strane jezgri fisijskih izotopa nazivaju se intermedijarni (rezonantni) neutronski reaktori.

Trenutačno su najrašireniji reaktori s toplinskim neutronom. Toplinske reaktore karakteriziraju koncentracije nuklearnog goriva 235U u jezgri od 1 do 100 kg/m3 i prisutnost velikih masa moderatora. Reaktor na brzim neutronima karakteriziraju koncentracije nuklearnog goriva 235U ili 239U reda veličine 1000 kg/m3 i nepostojanje moderatora u jezgri.

U srednjim neutronskim reaktorima u jezgri je vrlo malo moderatora, a koncentracija nuklearnog goriva 235U u njoj je od 100 do 1000 kg/m3.

U reaktorima s toplinskim neutronima također dolazi do fisije jezgri goriva kada brzi neutroni budu zahvaćeni jezgrom, ali je vjerojatnost tog procesa beznačajna (1 – 3%). Potreba za moderatorom neutrona je zbog činjenice da su efektivni presjeci fisije jezgri goriva puno veći pri niskim energijama neutrona nego pri velikim.

Jezgra toplinskog reaktora mora sadržavati moderator – tvar čije jezgre imaju mali maseni broj. Kao moderator koriste se grafit, teška ili laka voda, berilij i organske tekućine. Termalni reaktor može raditi čak i na prirodnom uranu ako je moderator teška voda ili grafit. Drugi moderatori zahtijevaju upotrebu obogaćenog urana. Potrebne kritične dimenzije reaktora ovise o stupnju obogaćivanja goriva; kako se stupanj obogaćivanja povećava, one postaju manje. Značajan nedostatak reaktora s toplinskim neutronima je gubitak sporih neutrona kao rezultat njihovog hvatanja moderatorom, rashladnim sredstvom, strukturnim materijalima i produktima fisije. Stoga je u takvim reaktorima potrebno koristiti tvari malih presjeka za sporo hvatanje neutrona kao moderator, rashladno sredstvo i konstrukcijske materijale.

U srednji neutronski reaktori, u kojem većinu fisijskih događaja uzrokuju neutroni s energijama iznad toplinske (od 1 eV do 100 keV), masa moderatora je manja nego u termalnim reaktorima. Osobitost rada takvog reaktora je da se presjek fisije goriva s povećanjem fisije neutrona u međupodručju smanjuje manje od presjeka apsorpcije strukturnih materijala i produkata fisije. Stoga se povećava vjerojatnost događaja fisije u usporedbi s događajima apsorpcije. Zahtjevi za neutronska svojstva konstrukcijskih materijala su manje strogi, a njihov raspon je širi. Posljedično, jezgra srednjeg neutronskog reaktora može biti izrađena od izdržljivijih materijala, što omogućuje povećanje specifičnog odvođenja topline s grijaće površine reaktora. Obogaćivanje goriva fisibilnim izotopom u srednjim reaktorima, zbog smanjenja poprečnog presjeka, trebalo bi biti veće nego u toplinskim. Reprodukcija nuklearnog goriva u srednjim neutronskim reaktorima je veća nego u toplinskim neutronskim reaktorima.

Tvari koje slabo ublažuju neutrone koriste se kao rashladna sredstva u međureaktorima. Na primjer, tekući metali. Moderator je grafit, berilij itd.

Jezgra brzog neutronskog reaktora sadrži gorivne šipke s visoko obogaćenim gorivom. Jezgra je okružena zonom razmnožavanja koja se sastoji od gorivih elemenata koji sadrže sirovine goriva (osiromašeni uran, torij). Neutroni koji izlaze iz jezgre bivaju uhvaćeni u zoni razmnožavanja od strane jezgri sirovina goriva, što rezultira stvaranjem novog nuklearnog goriva. Posebna prednost brzih reaktora je mogućnost organiziranja proširene reprodukcije nuklearnog goriva u njima, tj. istovremeno s proizvodnjom energije proizvesti novo nuklearno gorivo umjesto izgorjelog nuklearnog goriva. Brzi reaktori ne zahtijevaju moderator, a rashladno sredstvo ne treba usporavati neutrone.

Nastavak
--PAGE_BREAK--

Ovisno o načinu postavljanja goriva u jezgru, reaktori se dijele na homogene i heterogene.

U homogeni reaktor nuklearno gorivo, rashladno sredstvo i moderator (ako postoji) temeljito su izmiješani i u istom su agregatnom stanju, tj. Jezgra potpuno homogenog reaktora je tekuća, kruta ili plinovita homogena smjesa nuklearnog goriva, rashladnog sredstva ili moderatora. Homogeni reaktori mogu biti toplinski ili brzi neutronski. U takvom reaktoru cijela aktivna zona nalazi se unutar čeličnog sfernog tijela i predstavlja tekuću homogenu smjesu goriva i moderatora u obliku otopine ili tekuće legure (npr. otopina uranil sulfata u vodi, otopina uran u tekućem bizmutu), koji istovremeno služi i kao rashladno sredstvo.

Reakcija nuklearne fisije događa se u otopini goriva unutar kuglaste posude reaktora, što rezultira povećanjem temperature otopine. Zapaljiva otopina iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline, gdje predaje toplinu vodi sekundarnog kruga, hladi se i kružnom pumpom šalje natrag u reaktor. Kako bi se osiguralo da se nuklearna reakcija ne dogodi izvan reaktora, volumeni cjevovoda kruga, izmjenjivača topline i pumpe su odabrani tako da je volumen goriva koji se nalazi u svakom dijelu kruga mnogo manji od kritičnog. Homogeni reaktori imaju niz prednosti u odnosu na heterogene. To je jednostavan dizajn jezgre i njezinih minimalnih dimenzija, mogućnost kontinuiranog uklanjanja produkata fisije i dodavanja svježeg nuklearnog goriva tijekom rada bez zaustavljanja reaktora, jednostavnost pripreme goriva, a također i činjenica da se reaktorom može upravljati promjenom koncentracija nuklearnog goriva.

Međutim, homogeni reaktori također imaju ozbiljne nedostatke. Homogena smjesa koja kruži duž kruga emitira jaku radioaktivno zračenje, što zahtijeva dodatnu zaštitu i komplicira upravljanje reaktorom. Samo se dio goriva nalazi u reaktoru i koristi se za proizvodnju energije, dok se drugi dio nalazi u vanjskim cjevovodima, izmjenjivačima topline i pumpama. Kružna smjesa uzrokuje jaku koroziju i eroziju sustava i uređaja reaktora i krugova. Nastanak eksplozivne eksplozivne smjese u homogenom reaktoru kao rezultat radiolize vode zahtijeva uređaje za njeno naknadno izgaranje. Sve je to dovelo do činjenice da se homogeni reaktori ne koriste široko.

U heterogeni reaktor gorivo u obliku blokova stavlja se u moderator, tj. gorivo i moderator su prostorno odvojeni.

Trenutno su samo heterogeni reaktori dizajnirani za energetske svrhe. Nuklearno gorivo u takvom reaktoru može se koristiti u plinovitom, tekućem i krutom stanju. Međutim, sada heterogeni reaktori rade samo na kruto gorivo.

Ovisno o moderirajućoj tvari, heterogeni reaktori se dijele na grafitne, lakovodne, teškovodne i organske. Prema vrsti rashladnog sredstva heterogeni reaktori su lakovodni, teškovodni, plinoviti i tečnometalni. Tekuća rashladna sredstva unutar reaktora mogu biti u jednofaznom i dvofaznom stanju. U prvom slučaju rashladna tekućina unutar reaktora ne ključa, ali u drugom ključa.

Reaktori u kojima je temperatura tekućeg rashladnog sredstva ispod točke vrelišta nazivaju se reaktori s stlačnom vodom, a reaktori u kojima rashladno sredstvo ključa unutra nazivaju se reaktori s kipućom vodom.

Ovisno o moderatoru i korištenom rashladnom sredstvu, heterogeni reaktori su projektirani prema različitim izvedbama. U Rusiji su glavni tipovi nuklearnih reaktora vodeno hlađeni i vodeno-grafitni.

Prema izvedbi reaktori se dijele na posude i kanale. U brodski reaktori tlak rashladne tekućine nosi kućište. Unutar reaktorske posude teče zajednički tok rashladnog sredstva. U kanalni reaktori Rashladna tekućina se zasebno dovodi u svaki kanal sa sklopom goriva. Reaktorska posuda nije opterećena tlakom rashladne tekućine; ovaj tlak nosi svaki pojedinačni kanal.

Nuklearni reaktori prema namjeni mogu biti energetski, pretvarački i oplodnjački, istraživački i višenamjenski, transportni i industrijski.

Reaktori za nuklearnu energiju koriste se za proizvodnju električne energije u nuklearnim elektranama, u brodskim elektranama, u nuklearnim kombiniranim toplinskim i elektranama (CHP), kao iu nuklearnim toplinskim postrojenjima (HE).

Reaktori namijenjeni proizvodnji sekundarnog nuklearnog goriva iz prirodnog urana i torija nazivaju se pretvarači ili uzgajivači. U konvertorskom reaktoru sekundarno nuklearno gorivo proizvodi manje od onoga što je inicijalno potrošeno. U oplodnom reaktoru provodi se proširena reprodukcija nuklearnog goriva, tj. ispadne više nego što je potrošeno.

Istraživački reaktori služe za proučavanje procesa interakcije neutrona s materijom, proučavanje ponašanja reaktorskih materijala u intenzivnim poljima neutronskog i gama zračenja, radiokemijska i biološka istraživanja, proizvodnju izotopa, eksperimentalna istraživanja fizike nuklearnih reaktora. Reaktori imaju različite snage, stacionarni ili impulsni način rada. Najrašireniji su istraživački reaktori s vodom pod tlakom koji koriste obogaćeni uran. Toplinska snaga istraživačkih reaktora varira u širokom rasponu i doseže nekoliko tisuća kilovata.

Višenamjenski nazivaju se reaktori koji služe u nekoliko svrha, na primjer, za proizvodnju energije i dobivanje nuklearnog goriva.

Nuklearna energija: za i protiv

Bez njega je nezamisliva moderna civilizacija električna energija. Proizvodnja i korištenje električne energije raste svake godine, ali bauk buduće energetske gladi već se nazire pred čovječanstvom zbog iscrpljivanja ležišta fosilnih goriva i sve većih gubitaka u okolišu pri dobivanju električne energije.
Energija koja se oslobađa u nuklearnim reakcijama milijunima je puta veća od one koju proizvode konvencionalne. kemijske reakcije(primjerice, reakcija izgaranja), tako da se kalorična vrijednost nuklearnog goriva pokazuje nemjerljivo većom od one konvencionalnog goriva. Korištenje nuklearnog goriva za proizvodnju električne energije izuzetno je primamljiva ideja.
Prednosti nuklearnih elektrana (NE) u odnosu na termoelektrane (CHP) i hidroelektrane (HE) su očite: nema otpada, nema emisija plinova, nema potrebe za izvođenjem velikih količina izgradnje, izgradnjom brana i zakopati plodne zemlje na dnu rezervoara. Možda jedine ekološki prihvatljivije od nuklearnih elektrana su elektrane koje koriste energiju sunca ili vjetra. Ali i vjetroturbine i solarne elektrane još uvijek su male snage i ne mogu zadovoljiti potrebe ljudi za jeftinom električnom energijom - a ta potreba raste sve brže i brže. Pa ipak, izvedivost izgradnje i rada nuklearnih elektrana često se dovodi u pitanje zbog štetnog djelovanja radioaktivnih tvari na okoliš i ljude.

Svjetska iskustva i perspektive razvoja nuklearne energije

Prema podacima IAEA-e, trenutno se više od 18% svjetske električne energije proizvodi u nuklearnim reaktorima, koji osim toga, za razliku od elektrana na fosilna goriva, ne zagađuju atmosferu. Neosporna prednost nuklearne energije je njezina cijena koja je niža od većine drugih vrsta elektrana. Prema različitim procjenama, u svijetu postoji oko 440 nuklearnih reaktora ukupne snage preko 365 tisuća MW, koji se nalaze u više od 30 zemalja. Trenutno se u 12 zemalja gradi 29 reaktora ukupne snage oko 25 tisuća MW.

Prema stručnjacima IAEA-e, do 2030. godine svjetske potrebe za energijom povećat će se za najmanje 50-60%. Usporedo s rastom potrošnje energije, dolazi do katastrofalno brzog iscrpljivanja najdostupnijih i najpovoljnijih organskih energenata – plina i nafte. Prema izračunima predviđanja, kako navodi Informativno-analitički centar pod upravom šefa države, životni vijek njihovih rezervi je 50-100 godina. Rastuća potražnja za energentima neminovno dovodi do njihovog progresivnog poskupljenja.

Nuklearna energija je jedan od glavnih svjetskih izvora energije. Prema istoj Međunarodnoj agenciji za atomsku energiju, samo u razdoblju 2000–2005. Pušteno je u rad 30 novih reaktora. Glavni proizvodni kapaciteti koncentrirani su u zapadnoj Europi i SAD-u.

Energetska strategija Rusije za razdoblje do 2020. godine, odobrena dekretom vlade Ruska Federacija od 28. kolovoza 2003. br. 1234-r utvrđuje ciljeve, ciljeve, glavne smjerove i parametre za razvoj bilance goriva i energije, osiguravajući prevladavanje tendencije da prirodni plin dominira domaćim energetskim tržištem uz smanjenje njegovog udjela u ukupnoj potrošnji goriva i energetskih resursa, posebice zbog povećanja proizvodnje električne energije u nuklearnim i hidroelektranama (s 10,8 na 12%).

Kao rezultat optimizacije bilance goriva i energije, utvrđeni su prioriteti za teritorijalni smještaj proizvodnih kapaciteta: u europskom dijelu Rusije preporučljivo je razviti elektroprivredu kroz tehničku obnovu postojeće termoelektrane. elektrana, stvaranje kombiniranih elektrana i maksimalni razvoj nuklearnih elektrana, koje će u velikoj mjeri pokriti povećane potrebe ovog kraja za električnom energijom.

U optimističnom scenariju gospodarskog razvoja Proizvodnja energije NEK trebala bi porasti na 200 milijardi kWh u 2010. (1,4 puta) i na 300 milijardi kWh u 2020. (2 puta). Osim toga, planira se razviti proizvodnja toplinske energije iz nuklearnih izvora energije na 30 milijuna Gcal godišnje.

Uz umjerenu verziju gospodarskog razvoja Potreba za proizvodnjom električne energije u nuklearnim elektranama mogla bi 2020. godine doseći i do 230 milijardi kWh. Mogućnost povećanja proizvodnje energije u nuklearnim elektranama na 270 milijardi kWh povezana je s izgradnjom nuklearnih elektrana – crpnih elektrana, povećanjem obujma proizvodnje i potrošnje toplinske energije u područjima gdje postoje postojeće i nove nuklearne elektrane i nalaze se nuklearne elektrane (do 30 milijuna Gcal godišnje), kao i s prijenosom plinskih crpnih stanica magistralnih cjevovoda za električni pogon iz nuklearnih elektrana, razvojem energetski intenzivnih industrija (aluminij, ukapljeni plin, sintetičko tekuće gorivo , itd.).

Udio proizvodnje električne energije u nuklearnim elektranama u europskom dijelu Rusije povećat će se na 32% do 2020. godine.

Uz stopu rasta proizvodnje električne energije u Rusiji veću od 2% godišnje, nuklearna energija ima zadatak osigurati godišnji porast proizvodnje energije od više od 4% uz stopu povećanja proizvodnje električne energije na 8 milijardi kWh i topline. do 1,5 milijuna Gcal godišnje.

Ruski nuklearni energetski kompleks ima potencijal za dinamičan razvoj u skladu s parametrima utvrđenim Ruskom energetskom strategijom za razdoblje do 2020. godine.

Državno planiranje SSSR-a 80-ih godina 20. stoljeća odredilo je početkom 21. stoljeća stvaranje nuklearnih elektrana u Rusiji do 50 GW sa stopom rasta do 2 GW godišnje i proizvodnjom topline do 40 milijuna Gcal godišnje. Osim toga, bila je predviđena izgradnja nuklearki – crpnih akumulacijskih elektrana (do 10 GW vršne snage). Naime, puštena je u pogon oko polovica planiranog kapaciteta nuklearne elektrane (ostvarena stopa rasta je do 1 GW godišnje). Trenutačno je više od dvadesetak nuklearnih jedinica ukupne snage oko 20 GW u različitim fazama nedovršene izgradnje (ulaganja iznose više od 2,5 milijardi dolara ili oko 15% ukupnih kapitalnih troškova za stvaranje tih kapaciteta).

Kako bi se osigurale predviđene razine potrošnje električne i toplinske energije u scenariju maksimalne potražnje, potrebno je u tekućem desetljeću pustiti u rad proizvodne kapacitete nuklearnih elektrana do 6 GW (elektrana 3 NE Kalinin, jedinica 5 Kursk NE, elektrana 2 NE Volgodonsk, elektrane 5 i 6 NE Balakovo, elektrana 4 NE Beloyarsk ) i najmanje 15 GW do 2020. (uzimajući u obzir reprodukciju jedinica prve generacije - 5,7 GW ), kao i do 2 GW nuklearnih elektrana. Kao rezultat toga, ukupni instalirani kapacitet nuklearnih elektrana u Rusiji trebao bi porasti na 40 GW s prosječnim faktorom kapaciteta od oko 85% (razina vodećih zemalja s razvijenom nuklearnom energijom).

Nastavak
--PAGE_BREAK--

Sukladno tome, glavni ciljevi razvoja nuklearne energije su:

Modernizacija i produljenje radnog vijeka energetskih jedinica postojećih nuklearnih elektrana za 10-20 godina;

Povećanje učinkovitosti proizvodnje energije i korištenja energije nuklearnih elektrana;

Stvaranje kompleksa za obradu radioaktivnog otpada iz nuklearnih elektrana i sustava za rukovanje ozračenim nuklearnim gorivom;

Reprodukcija povučenih energetskih jedinica prve generacije, uključujući obnovu nakon završetka njihovog produženog radnog vijeka (uz pravovremeno stvaranje rezervi);

Proširena reprodukcija kapaciteta (prosječna stopa rasta - približno 1 GW godišnje) i rezerve izgradnje za buduća razdoblja;

Ovladavanje obećavajućim tehnologijama reaktora (BN-800, VVER-1500, ATPP, itd.) s razvojem odgovarajuće baze goriva.

Rješavanje ovih problema zahtijeva razvoj građevinsko-instalacijskog kompleksa i nuklearne energetike (povećati stopu puštanja u rad kapaciteta s 0,2 na 1,5 GW godišnje), kao i povećanje ljudskih resursa.

Najvažniji čimbenici razvoja nuklearne energetike su povećanje učinkovitosti proizvodnje energije u nuklearnim elektranama smanjenjem jediničnih troškova proizvodnje (unutarnje rezerve) i širenje tržišta za prodaju energije iz nuklearnih elektrana (vanjski potencijal).

DO unutarnje rezerve nuklearnih elektrana(oko 20% proizvodnje energije) uključuju:

Povećanje NIUM-a na 85% sa stopom rasta do 2% godišnje u prosjeku zbog kraćih vremena popravka i povećanja razdoblja preokreta, produljenja ciklusa goriva, smanjenja broja kvarova opreme tijekom njezine modernizacije i obnove, što će osigurati dodatna proizvodnja električne energije u operativnim nuklearnim elektranama od oko 20 milijardi kWh godišnje (ekvivalentno puštanju instaliranog kapaciteta do 3 GW uz specifične kapitalne troškove do 150 USD/kW);

Povećanje učinkovitosti energetskih jedinica poboljšanjem radnih karakteristika i načina s dodatnom proizvodnjom u postojećim nuklearnim elektranama više od 7 milijardi kWh godišnje (ekvivalentno puštanju u pogon 1 GW snage uz specifične kapitalne troškove od oko 200 USD/kW);

Smanjeni troškovi proizvodnje, uključujući smanjenje potrošnje energije za vlastite potrebe (na projektirane vrijednosti od oko 6%) i smanjenje specifičnog broja osoblja.

Vanjski potencijal– proširenje postojećih i stvaranje novih tržišta korištenja energije i kapaciteta nuklearnih elektrana (više od 20% proizvodnje energije):

Razvoj proizvodnje toplinske energije i opskrbe toplinom (uključujući izgradnju nuklearnih elektrana), akumulacije električne topline za opskrbu toplinom velikih gradova, korištenje otpadne niskokvalitetne topline;

Pretvorba kompresorskih stanica plinskih transportnih sustava ukupnog kapaciteta većeg od 3 GW na električni pogon iz nuklearnih elektrana, čime će se osigurati ušteda plina veća od 7 milijardi m3 godišnje;

Sudjelovanje u pokrivanju neravnomjernosti dnevnog rasporeda opterećenja stvaranjem energetskih kompleksa nuklearnih elektrana – crpnih akumulacijskih elektrana – vršne snage do 5 GW;

Razvoj energetski intenzivne proizvodnje aluminija, ukapljenog plina, sintetskog tekućeg goriva, vodika korištenjem nuklearnih elektrana.

Planirani parametri razvoja nuklearne energije određuju umjereno povećanje tarifa za proizvodnju električne energije iz nuklearnih elektrana na 2,4 centa za 1 kWh do 2015. godine. Radna komponenta tarife TE (oko 3 centa/(kWh) – uglavnom troškovi goriva) predviđa se da će biti viša od tarife nuklearnih elektrana. Prosječna marža konkurentnosti nuklearnih elektrana bit će veća od 1,5 centi/(kWh), odnosno oko 30%. Procjene pokazuju da će maksimalni razvoj nuklearne energije do 2020. godine osigurati stabilizaciju prodajne tarife za potrošače i spriječiti njezino povećanje na 10% u slučaju obustave razvoja nuklearnih elektrana.

Postizanje utvrđenih parametara za strateški razvoj nuklearne energije u Rusiji uključuje provedbu:

Potencijal maksimiziranja učinkovitosti nuklearnih elektrana, reprodukcija (obnova) i razvoj kapaciteta nuklearnih elektrana;

Dugoročna politika ulaganja u državni nuklearni sektor gospodarstva;

Učinkoviti izvori i mehanizmi za dostatno i pravovremeno osiguranje investicija.

Potencijalne mogućnosti, osnovna načela i pravci budućeg razvoja nuklearne energije u Rusiji, uzimajući u obzir mogućnosti baze goriva, određeni su Strategijom razvoja nuklearne energije u Rusiji u prvoj polovici 21. stoljeća, odobrenom 2000. godine od strane Vlade Ruske Federacije.

Istražene i potencijalne zalihe prirodnog urana, akumulirane zalihe urana i plutonija, postojeći kapaciteti nuklearnog gorivnog ciklusa uz ekonomski zdravu investicijsku i izvozno-uvoznu politiku osiguravaju maksimalan razvoj nuklearne energije do 2030. godine korištenjem uglavnom reaktora tipa VVER u otvorenom nuklearnom gorivnom ciklusu. .

Izgledi za dugoročni razvoj nuklearne energije povezani su s realnom mogućnošću obnove i regeneracije nuklearne energije. izvori goriva bez gubitka konkurentnosti i sigurnosti nuklearne energije. Industrijska tehnološka politika predviđa evolucijsko uvođenje u razdoblju od 2010. do 2030. novih tehnologija nuklearne energije četvrte generacije na brzim reaktorima sa zatvorenim ciklusima nuklearnog goriva i uran-plutonijevim gorivom, čime se uklanjaju ograničenja na sirovine za gorivo u doglednoj budućnosti.

Razvoj nuklearne energije će optimizirati ravnotežu goriva i energetskih resursa, obuzdati porast cijene električne i toplinske energije za potrošače, a također će pridonijeti učinkovitom gospodarskom rastu i rastu BDP-a, povećavajući tehnološki potencijal za dugoročni energetski razvoj temeljen na o sigurnim i isplativim nuklearnim elektranama.

Ekologija

Čak i ako nuklearna elektrana radi savršeno i bez ikakvih kvarova, njezin rad neizbježno dovodi do nakupljanja radioaktivnih tvari. Stoga, ljudi moraju odlučiti vrlo ozbiljan problem, čije je ime sigurno skladištenje otpada.

Otpad iz bilo koje industrije s ogromnim opsegom proizvodnje energije, raznih proizvoda i materijala stvara veliki problem. Zagađenje okoliša i atmosfere u mnogim područjima našeg planeta izaziva brigu i zabrinutost. Radi se o o mogućnosti očuvanja životinje i Flora ne više u izvornom obliku, ali barem u granicama minimalnih ekoloških standarda.

Radioaktivni otpad nastaje u gotovo svim fazama nuklearnog ciklusa. Akumuliraju se u obliku tekućih, krutih i plinovitih tvari s različitim razinama aktivnosti i koncentracije. Većina otpada je niske razine: voda koja se koristi za čišćenje reaktorskih plinova i površina, rukavice i cipele, kontaminirani alati i pregorjele žarulje iz radioaktivnih prostorija, istrošena oprema, prašina, plinski filteri i još mnogo toga.

Plinovi i kontaminirana voda prolaze kroz posebne filtere dok ne postignu čistoću atmosferski zrak I vode za piće. Filteri koji su postali radioaktivni recikliraju se zajedno s čvrstim otpadom. Pomiješaju se s cementom i pretvaraju u blokove ili ulijevaju u čelične posude zajedno s vrućim bitumenom.

Najteže je pripremiti za dugotrajno skladištenje visokoradioaktivni otpad. Najbolje je takvo "smeće" pretvoriti u staklo i keramiku. Da bi se to postiglo, otpad se kalcinira i spaja sa tvarima koje tvore staklokeramičku masu. Računa se da će trebati najmanje 100 godina da se 1 mm površinskog sloja takve mase otopi u vodi.

Za razliku od mnogih kemijskih otpada, opasnost od radioaktivnog otpada s vremenom se smanjuje. Većina radioaktivnih izotopa ima poluživot od oko 30 godina, tako da će unutar 300 godina gotovo potpuno nestati. Dakle, za konačno zbrinjavanje radioaktivnog otpada potrebno je izgraditi takva dugotrajna skladišta koja bi pouzdano izolirala otpad od prodiranja u okoliš do potpunog raspada radionuklida. Takvi skladišni objekti nazivaju se grobištima.

Mora se uzeti u obzir da visokoradioaktivni otpad dugotrajno stvara značajnu količinu topline. Stoga se najčešće uklanjaju u duboke zone zemljina kora. Oko skladišta uspostavljena je kontrolirana zona u kojoj su nametnute ograničenja za ljudske aktivnosti, uključujući bušenje i rudarenje.

Predložen je i drugi način rješavanja problema radioaktivnog otpada – slanje u svemir. Doista, količina otpada je mala, pa se može ukloniti u svemirske orbite koje se ne sijeku sa Zemljinom orbitom, a radioaktivna kontaminacija bit će zauvijek eliminirana. Međutim, ova ruta je odbijena zbog rizika da se raketa-nosač neočekivano vrati na Zemlju u slučaju bilo kakvih problema.

Neke zemlje ozbiljno razmatraju način zakopavanja čvrstog radioaktivnog otpada u duboke oceane. Ova metoda impresionira svojom jednostavnošću i isplativošću. Međutim, ova metoda izaziva ozbiljne primjedbe na temelju korozivnih svojstava morske vode. Postoji bojazan da će korozija brzo uništiti cjelovitost spremnika, radioaktivne tvari dospjeti u vodu, a morske struje proširiti aktivnost po moru.

Rad nuklearnih elektrana prati ne samo opasnost od onečišćenja zračenjem, već i druge vrste utjecaja na okoliš. Glavni učinak je toplinski učinak. Ona je jedan i pol do dva puta veća nego iz termoelektrana.

Tijekom rada nuklearne elektrane postoji potreba za hlađenjem otpadne vodene pare. Najviše na jednostavan način je hlađenje vodom iz rijeke, jezera, mora ili posebno izgrađenih bazena. Voda zagrijana za 5–15 °C vraća se u isti izvor. Ali ova metoda sa sobom nosi opasnost od pogoršanja ekološke situacije u vodenom okolišu na lokacijama nuklearnih elektrana.

Širu primjenu ima sustav vodoopskrbe pomoću rashladnih tornjeva u kojima se voda hladi djelomičnim isparavanjem i hlađenjem.

Mali gubici nadoknađuju se stalnim dopunjavanjem svježe vode. S takvim sustavom hlađenja u atmosferu se ispušta ogromna količina vodene pare i kapljične vlage. To može dovesti do povećanja količine oborine, učestalosti stvaranja magle i naoblake.

U posljednjih godina Počeli su koristiti sustav zračnog hlađenja vodene pare. U ovom slučaju nema gubitka vode, a ekološki je najprihvatljiviji. Međutim, takav sustav ne radi pri visokim prosječnim temperaturama okoline. Osim toga, trošak električne energije značajno raste.

Zaključak

Energetski problem jedan je od najvažnijih problema koje čovječanstvo danas mora riješiti. Takva dostignuća znanosti i tehnologije kao što su sredstva trenutne komunikacije, brzi transport, razvoj svemir. Ali sve to zahtijeva ogromne količine energije. Nagli porast proizvodnje i potrošnje energije aktualizirao je novi akutni problem onečišćenja okoliša koji predstavlja ozbiljnu opasnost za čovječanstvo.

Svjetske potrebe za energijom brzo će se povećati u nadolazećim desetljećima. Ni jedan izvor energije ih neće moći osigurati, stoga je potrebno razvijati sve izvore energije i učinkovito koristiti energetske resurse.

U sljedećoj fazi razvoja energetike (prva desetljeća 21. stoljeća) najperspektivnije će ostati energija ugljena i nuklearna energija s toplinskim i brzim neutronskim reaktorima. No, možemo se nadati da čovječanstvo neće stati na putu napretka povezanog s potrošnjom energije u sve većim količinama.

Popis korištene literature

1) Kessler “Nuklearna energija” Moskva: Energoizdat, 1986.

2) Kh. Margulova “Nuklearna energija danas i sutra” Moskva: Viša škola, 1989

3) J. Collier, J. Hewitt “Uvod u nuklearnu energiju” Moskva: Energoatomizdat, 1989.

Trenutačno nisu samo nuklearni fizičari shvatili da je nuklearna energija izvor energije koji otvara temeljno nove mogućnosti i nove probleme za razvoj čovječanstva. Prije više od 60 godina, u svom izvješću američkom Kongresu, Enrico Fermi je napisao da je nuklearna energija ( nuklearna energija) novi je izvor koji će, ako se pravilno koristi, na temelju reaktora za razmnožavanje brzih neutrona (BR), odnosno reaktora koji proizvode više goriva nego što sagorijevaju (nisu slučajno što ih Francuzi zovu “Feniksi”), stvoriti gotovo čist i neograničen izvor energije u smislu razvoja. Na primjer, jedna stanica na ugljen od 1000 megavata zahtijeva 7 vlakova ugljena dnevno, isti reaktor od 1000 megavata zahtijeva jedan automobil godišnje. Vagon i ovi vlakovi, milijuni tona - to je otpad. Sav otpad iz nuklearne elektrane koji trenutno postoji u svijetu može se skupiti na jednom stadionu, to će biti kocka 50x50x50 m.

1

Prirodne rezerve urana i torija - sirovine za nuklearno gorivo uzgajivača - dovoljne su za energetski razvoj našeg planeta stotinama godina.

Ali ispada da su to prednosti koje dolaze s nedostacima. Nuklearna energija omogućuje prikupljanje sav radioaktivni otpad na jednom mjestu, ali nitko ne želi dati teritorij za odlaganje. Jedine dvije zemlje koje su odlučile napraviti vječno skladište pod morskim dnom u granitnom pojasu su Švedska i Finska. Te su zemlje izabrale put vječnog skladištenja, iako su nuklearni znanstvenici od samog početka otkrili da je moguće reciklirati gorivo i izdvojiti sekundarni element, što je i smisao razvoja nuklearne energije. Činjenica je da prirodni uran sadrži samo 0,7% urana-235, fisibilnog elementa koji može poslužiti i za bombe i kao fitilj za reaktor. Preostalih 99,3% je sirovina uran-238. Nemoguće je stvoriti kritični reaktor ili napraviti bombu na njemu, ali ako se u njemu apsorbira neutron, nastaje plutonij - izotop koji još više obećava i za bombe i za energiju. Reaktori koji su zamišljeni kao budućnost energije su breeder reaktori (breeders, vrsta brzog neutronskog reaktora).

Jedini brzi neutronski reaktor u Rusiji danas radi na postaji Beloyarsk (još jedan je u izgradnji), ali, nažalost, rade na uransko gorivo. U 90-ima su obustavljeni radovi na njihovom razvoju i izgradnji. Sada se vraćamo realizaciji tog programa, kao što je, primjerice, Indija, koja bi krajem 2013. trebala pustiti u rad brzi reaktor - oplemenjivač plutonija - i počinje graditi seriju istih reaktora.

2

Postoji i druga strana ovog problema: ako nuklearna država želi reći "više ne koristim nuklearnu energiju", onda je to fundamentalno nemoguće. Ne možete otići u nuklearnu elektranu, zaključati je i reći da više ne postoji. Ima, prvo, zaostalu toplinu koja se mora ukloniti, postoji SNF - istrošeno nuklearno gorivo koje sadrži produkte fisije, ovo je radioaktivni otpad, postoji plutonij, koji se mora skladištiti milijunima godina ako nemate reaktor, ili spaliti kao najatraktivnije gorivo u reaktoru na brze neutrone. Nuklearna tehnologija je jedina prava prilika da se u budućnosti riješi dugotrajnog radioaktivnog naslijeđa svog razvoja, uključujući obrambeno nasljeđe.

Ako nastavimo razvijati nuklearnu energiju koristeći reaktore postojeće generacije, tada su naše rezerve urana-235 2-3 puta manje od nafte. Ako gradimo brze neutronske reaktore, onda je to neograničen izvor energije. Ali osim brzog reaktora, mora se zatvoriti i ciklus goriva; gorivo ispušteno iz reaktora mora se preraditi i ponovno upotrijebiti. Takve se tehnologije koriste u Francuskoj. (Sada, nakon stavljanja izvan pogona svojih prvih brzih reaktora PHENIX i SUPER-PHENIX, nastavljaju koristiti plutonij samo u obliku uran-plutonijevog goriva u toplinskim reaktorima. To je neučinkovito.)

3

Sjedinjene Države bile su pionir u ovom području, već su 1946. godine pokrenule prvi brzi reaktor, proizvele su prvu "nuklearnu" električnu energiju u brzom reaktoru EBR-1 1951. godine i pokazale sposobnost skladištenja više plutonija nego njegovog spaljivanja.

Oni su 1968. demonstrirali zatvoreni ciklus nuklearnog goriva u reaktoru EBR-2. Ali onda je američka administracija odlučila da je BR preopasan izvor plutonija za oružje za širenje, pa je BR program u SAD-u zatvoren. Sada, 30 godina kasnije, kada smo suočeni s problemom resursa u nuklearnoj energiji, međunarodna zajednica je organizirala međunarodni GIF projekt ( Međunarodni forum generacije IV) razviti vrste reaktora koji će uštedjeti nuklearnu energiju, vratiti se svojim korijenima i utjeloviti ideje pionira. Međunarodna zajednica je odabrala šest najboljih tipova reaktora, od kojih su četiri reaktora na brze neutrone, uključujući i ovaj koji radi kod nas, tip BN.

4

Danas Sjedinjene Države shvaćaju da bez brzih reaktora nema budućnosti nuklearne energije, ali ova je zemlja izgubila znanstvenu školu nuklearne energije. U Rusiji je ovaj smjer istraživanja sačuvan, a izgradnja reaktora BN-800 je najbolji način spasi BR školu. Kina od nas kupuje reaktore, Indija se samostalno razvija, Francuska je, nakon što su zaustavili svoj reaktor SUPER-PHENIX pod pritiskom “zelene” vlade, zatvorila razvoj i sada ga pokušava nastaviti. Pojavljuju se alternativni pravci. Ali, na ovaj ili onaj način, problem ostaje: brzi reaktor je najbolji proizvođač plutonija za oružje. Zatvoreni ciklus goriva uključuje ponovnu preradu istrošenog goriva kako bi se izvuklo ono što je najkorisnije (plutonij i drugi aktinodi) i ono što je najštetnije (produkti fisije), što znači da bi s trenutnom tehnologijom ponovne prerade to moglo predstavljati rizik širenja. S povećanjem razmjera energije povećava se promet gorivnog ciklusa, transporta, osoblja i širenja znanja. Imaju li sve zemlje pravo razvijati takvu nuklearnu industriju i razvijati takvu tehnologiju?

5

Tijekom najnovijih događaja u Japanu – nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima-1 – dogodila se teška nesreća na četiri reaktora i tri skladišta – sedam teških nesreća u isto vrijeme. I vjerovali smo da će nakon Černobila naša nuklearna energija postati praktički sigurna. Novi reaktori koji se razvijaju su sigurniji, ali od 440 reaktora koji rade, 60% je izgrađeno prije Černobila. Poboljšani su, poboljšani su, ali to su reaktori starog tipa.

Primjerice, reaktori tipa RBMK nisu zaštićeni od posljedica nesreće; nesreća je moguća na svakom reaktoru, a izjave o ultrasigurnim reaktorima su blef. Siguran reaktor je onaj u kojem, ako se dogodi nesreća, neće biti negativnih posljedica za stanovništvo, a takvi se reaktori sada razvijaju. Za Kinu i Indiju, gdje ima samo ugljena, a nema nafte i plina, nuklearna energija je jedini put do spasa. I Kina radi iskorak: do sada su se u Kini gradili samo provjereni reaktori, primjerice VVER-1000, sada se grade reaktori koji još nigdje nisu radili, inovativni (AP-1000 Westinghouse i EPR, francuska Areva - to su novi reaktori, III+ generacija, priprema za četvrtu generaciju).

Šest reaktora budućnosti (GIF-4), osim brzih reaktora, uključuje i reaktore ultravisokih temperatura, koji će omogućiti proizvodnju umjetnog goriva. I vodeno hlađeni reaktori s "superkritičnim" parametrima (to jest, s učinkovitošću na razini moderne proizvodnje energije iz fosilnih goriva - do 45%).

U kombinaciji s brzim reaktorima, takva višekomponentna nuklearna energija može postati temelj naše energetske sigurnosti. Postavlja se pitanje kako implementirati ciklus nuklearnog goriva i zatvoreni ciklus nuklearnog goriva uz zadržavanje režima neproliferacije.

6

Rješenje za ovaj problem traži se na razne načine, uključujući i osnivanje IAEA-e (Međunarodne agencije za atomsku energiju) 1957. godine. Sada, uvođenjem Dodatnog protokola (nakon 1993.), inspektori IAEA-e mogu ići provjeriti što se događa u pojedinoj zemlji i uzeti uzorke. Riječ je o uvođenju strožeg režima kontrole. Razvija se institucionalni režim i nove organizacijske mjere.

Potrebno je tehnološki i tehnički razviti metode koje sprječavaju “istjecanje osjetljivih” materijala (ako nema čistog plutonija, već plutonija pomiješanog s izotopima aktinida, ne može se koristiti za bombu). Ako se riješimo obogaćivanja - a brzi reaktor ne zahtijeva obogaćivanje - tada će čovječanstvo moći doći do ideje o sigurnosti s gledišta širenja nuklearne energije. Na Milenijskom summitu UN-a 2000. godine naša je zemlja iznijela inicijativu: nuklearna energija bez obogaćivanja, bez slobodnog plutonija, kao osnova za stabilan energetski razvoj u svijetu.

U našoj priči nalazi se primjer rješenja problema: Sovjetski Savez organizirao regionalni ciklus nuklearnog goriva - razvio reaktore, proizveo gorivo i preradio ga. zemlje Istočna Europa dobile su nuklearne elektrane, ali nisu bile uključene u ciklus goriva; sav opasni otpad i sve plutonijevo gorivo vraćeni su u SSSR. Zemlje su dobile novi učinkoviti izvor energije, ali su svi “osjetljivi” materijali, tehnologije i znanja ostali unutar granica i pod kontrolom “nuklearne” sile – SSSR-a.

7

Dakle, stvaranje međunarodnog režima zahtijeva stvaranje regionalnih (međunarodnih) centara ciklusa nuklearnog goriva. Na primjer, međunarodni centri za nuklearno obogaćivanje, poput centara za preradu SNF-a i centara za BR, moraju biti uspostavljeni i djelovati pod međunarodnom kontrolom. Sama niti jedna država, pa čak ni jedna od “velikih” sila, do sada nije uspjela napraviti komercijalnu nuklearnu elektranu s brzim oplodnim reaktorom koji radi u zatvorenom ciklusu nuklearnog goriva.

Ali potrebno je proći i ovaj dug i težak put razvoja međunarodne suradnje u području miroljubive uporabe nuklearne tehnologije. velika vrijednost ima nuklearnu tehnologiju za gospodarstvo i sigurnost zemalja koje su njome ovladale.

Prvi koraci se već poduzimaju - ova ideja se razvija u IAEA u okviru novog međunarodnog projekta INPRO, nastalog na inicijativu naše zemlje. Započela je realizacija ideje o stvaranju Međunarodnog centra za nuklearno obogaćivanje na temelju tvornice u Angarsku.

Članak je napisan na temelju materijala IAEA-e i Svjetske nuklearne udruge

Neke činjenice:

Prve industrijske nuklearne elektrane počele su raditi 1950-ih.
Danas postoji više od 430 industrijskih nuklearnih reaktora u 31 zemlji svijeta, koji imaju ukupnu snagu od 370.000 MW. Oko 70 nuklearnih reaktora je u izgradnji.
Oni daju više od 11% svjetske električne energije bez emisije ugljika.
Postoji ukupno oko 240 istraživačkih reaktora i još 180 nuklearnih reaktora koji rade u 56 zemalja, zajedno s oko 150 brodova i podmornica.

Iz povijesti

Nuklearna tehnologija koristi energiju koja se oslobađa cijepanjem atoma određenih elemenata. Ova je tehnologija prvi put razvijena 1940-ih tijekom Drugog svjetskog rata, s istraživanjem usmjerenim na proizvodnju bombi korištenjem izotopa urana ili plutonija za fisiju.

U 1950-ima pozornost se usmjerila na miroljubive svrhe nuklearne fisije, posebice na proizvodnju električne energije. Mnoge su zemlje izgradile istraživačke reaktore kako bi osigurale izvor za znanstveno istraživanje i proizvodnja medicinskih i industrijskih izotopa.Danas je poznato da samo osam zemalja u svijetu ima nuklearno oružje.

Stanje nuklearne energije u svijetu

U 56 zemalja u razvoju radi oko 240 istraživačkih reaktora. Oko 70 novih nuklearnih reaktora je u izgradnji, što je ekvivalentno 20% postojećeg kapaciteta, a planira se još 160 reaktora, što je ekvivalentno polovici sadašnjeg kapaciteta.

Šesnaest zemalja dobiva četvrtinu električne energije iz nuklearnih elektrana.Francuska dobiva oko tri četvrtine svoje električne energije iz nuklearnih elektrana.Dok u Belgiji, Češkoj, Mađarskoj, Slovačkoj, Švedskoj, Švicarskoj, Sloveniji i Ukrajini primaju trećinu ili više.

Južna Koreja, Bugarska i Finska dobivaju oko 30% nuklearne energije.U SAD-u, Velikoj Britaniji, Španjolskoj i Rusiji gotovo petina energije je nuklearna.

Najmanje o nuklearnoj energiji ovise Italija i Danska, gdje je udio nuklearne energije 10%.

Osim što je nuklearna energija jeftinija od energije iz minerala, postoje i druge prednosti. Nuklearne elektrane mogu brzo reagirati na promjene u potrošnji električne energije i ne ovise izravno o zalihama goriva. Osim toga, nuklearne elektrane ne emitiraju CO 2, pa stoga ne doprinose globalno zagrijavanje. Zahvaljujući navedenim prednostima, udio nuklearne energije svake godine raste.

Svake godine postojeće elektrane se moderniziraju, zahvaljujući čemu proizvode više električne energije. A uvođenje reaktora 4. generacije ne samo da će poboljšati energetsku učinkovitost već i smanjiti količinu radioaktivnog otpada.

Od 1990. do 2010. kapacitet nuklearne energije u cijelom svijetu porastao je za 57 GW, što je povećanje od približno 17%. Oko 36% dobiveno je izgradnjom novih nuklearnih elektrana, 57% proširenjem postojećih elektrana, a 7% modernizacijom.

Kako se razvija nuklearna energetika u svijetu?

Kina

Kineska vlada planira povećati nuklearni proizvodni kapacitet s 30 GW na 58 GW do 2020. godine.

Od 2002. do 2013. Kina je dovršila izgradnju i počela s radom 17 novih nuklearnih reaktora,oko 30 novih reaktora je u izgradnji.

To uključuje četiri moderna Westinghouse AP1000 visokotemperaturna reaktora hlađena plinom.

Indija

Indija planira imati 14,5 GW nuklearne energije do 2020. kao dio svoje nacionalne energetske politike. U izgradnji je sedam reaktora

Rusija

Rusija planira povećati svoje nuklearne kapacitete na 30,5 GW do 2020. koristeći svoje lakovodne reaktore svjetske klase. Rusija je aktivno uključena u izgradnju i financiranje novih nuklearnih elektrana u nizu zemalja.

Europi

Brojne zemlje istočne Europe trenutno imaju programe izgradnje novih nuklearnih elektrana (Bugarska, Češka, Mađarska, Rumunjska, Slovačka, Slovenija i Turska).

Vlada UK odobrila je zamjenu zastarjele flote nuklearnih reaktora u zemlji sredinom 2006. godine.

Švedska je odustala od svojih planova ranog stavljanja izvan pogona svojih reaktora i sada aktivno ulaže u njihovu modernizaciju. Mađarska, Slovačka i Španjolska ne planiraju graditi nove nuklearne elektrane, već samo modernizirati stare. Njemačka je pristala produljiti vijek trajanja svojih nuklearnih elektrana, poništivši prethodne planove za njihovo zatvaranje.

Poljska razvija nuklearni program, planirajući dobiti 6000 MW energije. Bjelorusija je započela izgradnju svog prvog reaktora.

SAD

U SAD-u je u izgradnji pet reaktora, od kojih su četiri novi dizajni AP1000.

Južna Amerika

Argentina i Brazil imaju nuklearne reaktore koji proizvode električnu energiju i reaktore koji su u izgradnji. Čile ima istraživački reaktor i planira izgradnju industrijskih reaktora.

Južna Koreja

Južna Koreja planira graditi nuklearne reaktore. Zemlja je također uključena u intenzivno istraživanje dizajna reaktora.

Jugoistočna Azija

Vijetnam namjerava izgraditi svoj prvi nuklearni reaktor u suradnji s Rusijom. Indonezija i Tajland planiraju nuklearne programe.

Južna Azija

Bangladeš je odobrio ruski prijedlog izgradnje prve nuklearne elektrane na svom teritoriju. Pakistan, uz kinesku pomoć, gradi tri mala reaktora i sprema se izgraditi dva veća u blizini Karachija.

središnja Azija

Kazahstan, sa svojim obiljem urana, blisko surađuje s Rusijom u planiranju razvoja novih reaktora za vlastitu potrošnju i izvoz..

Bliski istok

Ujedinjen Ujedinjeni Arapski Emirati gradnja prva dva od četiri reaktora snage 1450 MW. Vrijednost investicije je oko 20 milijardi dolara.

Prvi reaktor u Iranu je u funkciji; daljnja izgradnja nije planirana.

Saudijska Arabija, Jordan i Egipat također idu prema nuklearnoj energiji.

Afrika

Nigerija je tražila potporu Međunarodne agencije za atomsku energiju u razvoju planova za izgradnju dva nuklearna reaktora od 1000 MW.

Nove zemlje

U rujnu 2012. Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA) očekuje pokretanje nuklearnih programa u 7 zemalja u bliskoj budućnosti. Najizgledniji kandidati: Litva, UAE, Turska, Bjelorusija, Vijetnam, Poljska.

Nuklearna energija vidi Nuklearna energija. U stranoj literaturi koriste se precizniji izrazi “nuklearna energija” i “nuklearna elektrana”. Kod nas su se udomaćili pojmovi “nuklearna energija” i “nuklearna elektrana”. Atomski pojmovi..... Pojmovi nuklearne energije

NUKLEARNA ENERGIJA- grana energetike u kojoj je izvor dobivene korisne energije (električne, toplinske) nuklearna energija, pretvorena u korisnu energiju nuklearnom energijom. instalacije: nuklearne elektrane (NPP), nuklearne kombinirane toplinske i elektrane (CHPP)… … Fizička enciklopedija

nuklearna energija- Grana energetike vezana uz korištenje nuklearne energije za proizvodnju toplinske i električne energije. [GOST 19431 84] nuklearna energija (nuklearna energija) je grana energetike koja koristi nuklearnu energiju za elektrifikaciju i... ... Vodič za tehničke prevoditelje

Nuklearna energija- grana energetike koja se bavi pretvorbom nuklearne energije u druge vrste energije u svrhu praktična primjena. Temelj nuklearne energije su nuklearne elektrane. Sinonimi: Nuklearna energija Vidi također: Energy Financial... ... Financijski rječnik

NUKLEARNA ENERGIJA- (nuklearna energija) energetski sektor koji koristi nuklearnu energiju za elektrifikaciju i grijanje; polje znanosti i tehnologije koje razvija metode i sredstva za pretvaranje nuklearne energije u električnu i toplinsku energiju. Osnova nuklearnog... ... velika Enciklopedijski rječnik

nuklearna energija- Grana narodnog gospodarstva koja kao izvor energije koristi energiju lančane nuklearne reakcije; poseban oblik energija koja koristi nuklearne reakcije za okretanje generatora i proizvodnju električne energije. Sin.: nuklearna energija; nuklearna energija... Rječnik geografije

NUKLEARNA ENERGIJA- industrija (vidi), koja koristi (vidi (20)) za elektrifikaciju i daljinsko grijanje; polje znanosti i tehnologije koje razvija metode i sredstva za pretvaranje nuklearne energije u električnu i toplinsku energiju. Osnova Ya. nuklearne elektrane... Velika politehnička enciklopedija

Nuklearna energija- 5. Nuklearna energija Grana energetike povezana s korištenjem nuklearne energije za proizvodnju toplinske i električne energije Izvor: GOST 19431 84: Energetika i elektrifikacija. Pojmovi i definicije izvorni dokument... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

nuklearna energija- jedna od grana goriva i energetskog kompleksa koja koristi nuklearnu energiju za proizvodnju toplinske i električne energije; područje znanosti i tehnologije koje proučava načine i sredstva pretvaranja nuklearne energije u druge oblike energije. Osnova... Enciklopedija tehnike

nuklearna energija- (nuklearna energija), grana energetike koja koristi nuklearnu energiju za elektrifikaciju i grijanje; polje znanosti i tehnologije koje razvija metode i sredstva za pretvaranje nuklearne energije u električnu i toplinsku energiju. Osnova nuklearnog... ... Enciklopedijski rječnik

knjige

• , G.A. Tata. Nuklearna energija. Osnove teorije i metode proračuna nuklearnih reaktora. Godina izdanja: 1982. Autori: G. A. Bat, G. G. Bartolomei, V. D. Baibakov, M. S. Alkhutov. Reproducirano u... Kupite za 2252 UAH (samo Ukrajina)
• Osnove teorije i metode za proračun nuklearnih energetskih reaktora, Bat G.A.. Nuklearna energija. Osnove teorije i metode proračuna nuklearnih reaktora. Godina izdanja: 1982. Autori: G. A. Bat, G. G. Bartolomei, V. D. Baibakov, M. S. Alkhutov. Reproducirano u…