Nükleer santraller. Ukrayna'nın nükleer santralleri. Rusya'daki nükleer santraller

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

İnsanlığın modern enerji ihtiyaçları devasa bir hızla artıyor. Şehirleri aydınlatmak, endüstriyel ve ulusal ekonominin diğer ihtiyaçları için tüketimi artıyor. Buna göre, yanan kömür ve fuel oil'den giderek daha fazla kurum atmosfere salınmakta ve sera etkisi artmaktadır. Ayrıca son yıllarda elektrik tüketiminin artmasına da katkı sağlayacak elektrikli araçların tanıtımı hakkında giderek daha fazla konuşuluyor.

Maalesef çevre dostu HES'ler bu kadar büyük ihtiyaçları karşılayamıyor ve termik santrallerin ve termik santrallerin sayısının daha da artması kesinlikle tavsiye edilmez. Bu durumda ne yapmalı? Ve aralarından seçim yapabileceğiniz pek bir şey yok: nükleer santraller, düzgün bir şekilde işletilirse, enerji çıkmazından mükemmel bir çıkış yolu.

Çernobil'de olanlara rağmen, hattaJaponların son zamanlardaki başarısızlıklarının farkında olan dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, barışçıl atomun bugün yaklaşan enerji krizine tek çözüm olduğunu kabul ediyor. Yaygın olarak reklamı yapılan alternatif enerji kaynakları, dünyanın her gün ihtiyaç duyduğu elektriğin yüzde birini bile sağlayamıyor.

Ayrıca Çernobil'deki nükleer santralin patlaması bile çevreye verilen zararın yüzde birine bile neden olmadı, ki bu bir petrol platformunda bir felaketle bile not edilir. BP olayı bunun açık bir teyididir.

Nükleer reaktörün çalışma prensibi

Isı kaynağı yakıt elementleridir - TVEL. Aslında bunlar, atomların aktif fisyon bölgesinde bile biraz dejenerasyona maruz kalan zirkonyum alaşımından yapılmış tüplerdir. İçine uranyum dioksit tabletleri veya bir uranyum ve molibden alaşımının taneleri yerleştirilir. Reaktörün içinde, bu tüpler, her biri 18 yakıt elemanı içeren tertibatlar halinde birleştirilir.

Toplamda yaklaşık iki bin düzenek olabilir ve bunlar grafit duvarın içindeki kanallara yerleştirilir. Serbest kalan ısı bir soğutucu vasıtasıyla toplanır ve modern nükleer santrallerde iki sirkülasyon devresi vardır. İkincisi, su, reaktör çekirdeği ile hiçbir şekilde etkileşime girmez, bu da bir bütün olarak yapının güvenliğini önemli ölçüde artırır. Reaktörün kendisi bir şafta yerleştirilmiştir ve aynı zirkonyum alaşımından (30 mm kalınlığında) grafit duvarcılık için özel bir kapsül oluşturulmuştur.

Bütün yapı, altında havuzun bulunduğu son derece büyük, yüksek dayanımlı beton bir temel üzerine oturmaktadır. Nükleeri soğutmaya hizmet eder.kaza durumunda yakıt.

Çalışma prensibi basittir: yakıt elemanları ısıtılır, onlardan gelen ısı birincil soğutucuya (sıvı sodyum, döteryum) aktarılır, ardından enerji, içinde suyun altında dolaştığı ikincil devreye aktarılır. muazzam baskı. Hemen kaynar ve buhar jeneratörlerin türbinlerini döndürür. Bundan sonra buhar, yoğuşma cihazlarına girer, tekrar sıvı hale gelir ve ardından tekrar ikincil devreye gönderilir.

Yaratılış Tarihi

1940'ların ikinci yarısında, SSCB'de atom enerjisinin barışçıl kullanımını içeren projeler oluşturmak için her türlü çaba gösterildi. SBKP Merkez Komitesi'nin olağan toplantısında konuşan ünlü akademisyen Kurchatov, ülkenin korkunç bir savaştan kurtularak şiddetle ihtiyaç duyduğu elektrik üretmek için atom enerjisini kullanma önerisini öne sürdü.

1950'de Kaluga bölgesindeki Obninskoye köyünde atılan bir nükleer santralin (bu arada dünyada ilk) inşaatı başladı. Dört yıl sonra 5 MW kapasiteli bu istasyon başarıyla devreye alındı. Olayın benzersizliği, ülkemizin dünyada atomu yalnızca barışçıl amaçlarla etkin bir şekilde kullanmayı başaran ilk devlet olması gerçeğinde de yatmaktadır.

Çalışmaya devam edin

Zaten 1958'de, Sibirya NGS'nin tasarımı üzerinde çalışmalar başladı. Tasarım kapasitesi hemen 20 kat artarak 100 MW'a ulaştı. Ancak durumun benzersizliği bunda bile değil. İstasyon teslim edildiğinde getirisi 600 MW idi. Bilim adamları sadece bir çiftyıllar projeyi bu kadar geliştirmeyi başardı ve son zamanlarda böyle bir performans tamamen imkansız görünüyordu.

Ancak, Birliğin geniş alanlarındaki nükleer santraller o zaman mantardan daha kötü büyümedi. Böylece, Sibirya nükleer santralinden birkaç yıl sonra Beloyarsk nükleer santrali piyasaya sürüldü. Yakında Voronej'de bir istasyon inşa edildi. 1976'da, reaktörleri 2004'te ciddi şekilde modernize edilen Kursk nükleer santrali işletmeye alındı.

Genel olarak, nükleer santraller savaş sonrası dönem boyunca planlı bir şekilde inşa edildi. Yalnızca Çernobil felaketi bu süreci yavaşlatabilir.

Yurtdışında işler nasıldı

Bu tür gelişmelerin sadece bizim ülkemizde yapıldığı sanılmamalıdır. İngilizler nükleer santrallerin ne kadar önemli olabileceğini çok iyi biliyorlardı ve bu nedenle aktif olarak bu yönde çalıştılar. Böylece, 1952'de nükleer santraller geliştirmek ve inşa etmek için kendi projelerini başlattılar. Dört yıl sonra, Calder Hall kasabası, kendi 46 MW'lık elektrik santraline sahip ilk İngiliz nükleer şehri oldu. 1955 yılında, Amerika'nın Shippingport şehrinde bir nükleer santral ciddiyetle devreye alındı. Gücü 60 MW'a eşitti. O zamandan beri nükleer santraller dünya çapında zafer yürüyüşlerine başladılar.

Barışçıl atoma yönelik tehditler

Atomun evcilleştirilmesinden kaynaklanan ilk coşkunun yerini kısa süre sonra endişe ve korku aldı. Tabii ki, Çernobil nükleer santrali en ciddi felaketti, ancak Mayak santrali, nükleer deniz altılardaki nükleer reaktörlerle ilgili kazalar ve birçoğu muhtemelen asla bilemeyeceğimiz diğer olaylar vardı. Bu kazaların sonuçlarıinsanları atom enerjisi kullanımında kültür düzeyini yükseltmeyi düşünmeye zorladı. Ayrıca insanlık, doğanın temel güçlerine karşı koyamayacaklarını bir kez daha anladı.

Dünya biliminin birçok aydını uzun süredir nükleer santrallerin nasıl daha güvenli hale getirilebileceğini tartışıyor. 1989'da Moskova'da, toplantının sonuçlarına dayanarak bir dünya meclisi toplandı, nükleer enerji üzerindeki kontrolü radikal bir şekilde sıkılaştırma ihtiyacı hakkında sonuçlar çıkarıldı.

Bugün, küresel topluluklar tüm bu anlaşmalara nasıl uyulduğunu yakından izliyor. Ancak, hiçbir gözlem ve kontrol, doğal afetlerden veya banal aptallıktan kurtaramaz. Bu, bir kez daha Fukushima-1'deki kazayla doğrulandı ve bunun sonucunda yüz milyonlarca ton radyoaktif su Pasifik Okyanusu'na döküldü. Genel olarak nükleer santralin sanayinin ve nüfusun devasa ihtiyacını karşılamanın tek yolu olduğu Japonya, nükleer santral inşaat programından vazgeçmedi.

Sınıflandırma

Tüm nükleer santraller, ürettikleri enerjinin türüne ve reaktörlerinin modeline göre sınıflandırılabilir. Güvenlik derecesi, inşaat türü ve diğer önemli parametreler de dikkate alınır.

Ürettikleri enerji türüne göre şu şekilde sınıflandırılırlar:

• Nükleer santraller. Ürettikleri tek enerji elektriktir.
• Nükleer termik santraller. Elektriğe ek olarak, bu tesisler aynı zamanda ısı üretir ve bu da onları kuzey şehirlerinde dağıtım için özellikle değerli kılar. Orada, bir nükleer santralin işletilmesibölgenin diğer bölgelerden gelen yakıt kaynaklarına olan bağımlılığını keskin bir şekilde az altmaya olanak tanır.

Kullanılan yakıt ve diğer özellikler

En yaygın olanı, yakıt olarak zenginleştirilmiş uranyum kullanan nükleer reaktörlerdir. Soğutma sıvısı hafif sudur. Bu tür reaktörlere hafif su reaktörleri denir ve bunların iki türü vardır. İlk durumda türbinleri döndürmek için kullanılan buhar reaktör çekirdeğinde oluşturulur.

İkinci durumda buhar oluşumu için, çekirdeğe su girmediği için bir ısı emici sistemi kullanılır. Bu arada, bu sistemin gelişimi geçen yüzyılın 50'li yıllarında başladı ve Amerikan askeri gelişmeleri bunun temeli oldu. Aynı zamanda, SSCB ilk tipte bir reaktör geliştirdi, ancak rolünde grafit çubukların kullanıldığı bir moderatör sistemi vardı.

Rusya'daki birçok nükleer santral tarafından kullanılan gaz soğutmalı reaktör böyle ortaya çıktı. Bu özel modelin istasyonlarının inşasının hızlı hızlanması, reaktörlerin yan ürün olarak silah sınıfı plütonyum üretmesinden kaynaklanıyordu. Ayrıca ülkemizde yatakları çok büyük olan sıradan doğal uranyum bile bu çeşit için yakıt olarak uygundur.

Dünyada oldukça yaygın olan bir diğer reaktör türü, doğal uranyumla çalışan ağır su modelidir. İlk başta, bu tür modeller nükleer reaktörlere erişimi olan hemen hemen tüm ülkeler tarafından oluşturuldu, ancakbugün, bağırsaklarında en zengin doğal uranyum yataklarının bulunduğu sömürücüler arasında yalnızca Kanada var.

Reaktörler nasıl iyileştirildi?

İlk olarak, yakıt çubuğu kaplamalarının ve sirkülasyon kanallarının imalatı için sıradan çelik kullanıldı. O zamanlar bu tür amaçlar için çok daha uygun olan zirkonyum alaşımları hakkında henüz bilinmiyordu. Reaktör, 10 atmosfer basınç altında sağlanan su ile soğutuldu.

Aynı anda çıkan buharın sıcaklığı 280 dereceydi. Yakıt çubuklarının yerleştirildiği tüm kanallar, nispeten sık değiştirilmeleri gerektiğinden çıkarılabilir hale getirildi. Gerçek şu ki, nükleer yakıtın faaliyet bölgesinde, malzemeler oldukça hızlı bir şekilde deformasyona ve tahribata maruz kalıyor. Aslında çekirdekteki yapısal elemanlar 30 yıl için tasarlanmış ama bu gibi durumlarda iyimserlik kabul edilemez.

Yakıt çubukları

Bu durumda, bilim adamları tek taraflı boru şeklinde soğutmalı bir varyant kullanmaya karar verdiler. Bu tasarım, yakıt elemanının hasar görmesi durumunda bile, fisyon ürünlerinin ısı değişim devresine girme şansını önemli ölçüde az altır. Aynı nükleer yakıt, bir uranyum ve molibden alaşımıdır. Bu çözüm, önemli ölçüde yüksek sıcaklıklarda bile kararlı bir şekilde çalışabilen nispeten ucuz ve güvenilir ekipman oluşturmayı mümkün kıldı.

Çernobil

Garip görünebilir, ancak nükleer santrali geçen yüzyılın insan kaynaklı felaketlerin sembolü haline gelen kötü şöhretli Çernobil, bilimin gerçek bir zaferiydi. O zamanlar, yapımında ve tasarımında en ileri teknolojiler kullanıldı. Reaktörün gücü tek başına 3200 MW'a ulaştı. Yakıt da yeniydi: Çernobil nükleer santralinde ilk kez zenginleştirilmiş doğal uranyum dioksit kullanıldı. Bu tür bir yakıtın bir tonu sadece 20 kilogram uranyum-235 içerir. Reaktöre toplamda 180 ton uranyum dioksit yüklendi. İstasyonda olası tüm güvenlik kurallarına aykırı bir deneyi kimin ve hangi amaçla yapmaya karar verdiği hala tam olarak bilinmiyor.

Rusya'daki nükleer santraller

Çernobil felaketi olmasaydı, ülkemizde (muhtemelen) en geniş ve en yaygın nükleer santral inşaatı programı hala devam edecekti. Her durumda, SSCB'de planlanan yaklaşım buydu.

Genel olarak, Çernobil'den hemen sonra, birçok program büyük ölçüde kısıtlanmaya başladı ve bu da birçok "çevre dostu" ısı taşıyıcı sınıfının fiyatlarında hemen bir artışa yol açtı. Birçok bölgede, (dahil) kömürle çalışan ve büyük şehirlerin atmosferini canavarca kirletmeye devam eden termik santrallerin inşaatına geri dönmek zorunda kaldılar.

2000'lerin ortalarında, hükümet yine de nükleer programı geliştirme ihtiyacını fark etti, çünkü onsuz ülkemizin birçok bölgesine gerekli miktarda enerji sağlamak imkansız olurdu.

Bugün ülkemizde kaç tane nükleer santralimiz var? Sadece on. Evet, bunların hepsi Rus nükleer santralleri. Ancak bu sayı bile tüketilen enerjinin %16'sından fazlasını üretiyor.vatandaşlarımız. Bu nükleer santrallerin bir parçası olarak faaliyet gösteren 33 güç ünitesinin tamamının kapasitesi 25,2 GW'dır. Kuzey bölgelerimizin elektrik ihtiyacının yaklaşık %37'si nükleer santrallerden karşılanmaktadır.

En ünlülerinden biri, 1973'te inşa edilen Leningrad nükleer santralidir. Şu anda, çıktı kapasitesini (4 bin MW) en az iki kez artırmayı sağlayacak ikinci aşamanın yoğun inşaatı devam ediyor.

Ukrayna Nükleer Santralleri

Sovyetler Birliği, sendika cumhuriyetlerinde enerjinin geliştirilmesi de dahil olmak üzere çok şey yaptı. Böylece, bir zamanlar Litvanya sadece mükemmel bir altyapı ve birçok sanayi kuruluşu değil, aynı zamanda 2005 yılına kadar gerçek bir “Pockmarked Chicken” olan Ignalina NPP'yi de aldı ve neredeyse tüm B altık bölgesine ucuz (ve kendi!) Enerji.

Ama asıl hediye aynı anda dört santral alan Ukrayna'ya yapıldı. Zaporozhye NPP, bir kerede 6 GW enerji sağlayan, genellikle Avrupa'nın en güçlüsüdür. Genel olarak, Ukrayna'nın nükleer santralleri, kendisine Litvanya'nın artık övünemeyeceği elektriği bağımsız olarak sağlama fırsatı veriyor.

Şimdi aynı dört istasyonun tümü çalışıyor: Zaporozhye, Rivne, Güney-Ukrayna ve Khmelnitsky. Sanılanın aksine Çernobil nükleer santralinin üçüncü bloğu 2000 yılına kadar çalışmaya devam etti ve bölgeye düzenli olarak elektrik sağladı. Şu anda, tüm Ukrayna elektriğinin %46'sı Ukrayna nükleer santralleri tarafından üretiliyor.

Ülkedeki yetkililerin tuhaf siyasi hırsları, 2011 yılındaRus yakıt unsurlarının Amerikan yakıtlarıyla değiştirilmesine karar verildi. Deney tamamen başarısız oldu ve Ukrayna endüstrisine yaklaşık 200 milyon dolarlık zarar verildi.

Öngörüler

Bugün barışçıl atomun faydaları tüm dünyada bir kez daha anılıyor. Yılda yaklaşık 2 ton yakıt tüketen küçük ve ilkel bir nükleer santralden bütün bir şehre enerji sağlanabilir. Aynı dönemde ne kadar gaz veya kömür yakılması gerekecek? Bu nedenle teknolojinin beklentileri çok büyük: geleneksel enerji türlerinin fiyatları sürekli artıyor ve sayıları azalıyor.