I mitten av 1900-talet arbetade mänsklighetens bästa hjärnor hårt med två uppgifter samtidigt: på skapandet av en atombomb, och även på hur man använder atomens energi för fredliga syften. Så här såg världens första kärnkraftverk upp. Vad är principen för driften av ett kärnkraftverk? Och var i världen finns de största av dessa kraftverk?
Kärnkraftens historia och egenskaper
"Energy is the head of everything" - så här kan du parafrasera ett välkänt ordspråk, med tanke på 2000-talets objektiva realiteter. Med varje ny omgång av tekniska framsteg behöver mänskligheten en ökande mängd av det. Idag används energin från den "fredliga atomen" aktivt i ekonomin och produktionen, och inte bara inom energisektorn.
El som genereras av så kallade kärnkraftverk (som fungerar enligt en mycket enkel princip) används i stor utsträckning inom industri, rymdutforskning, medicin och jordbruk.
Kärnenergi är en gren av tung industri som utvinner värme och elektricitet från atomens kinetiska energi.
När dök de uppde första kärnkraftverken? Sovjetiska forskare studerade principen för driften av sådana kraftverk redan på 40-talet. Förresten, parallellt uppfann de också den första atombomben. Således var atomen både "fredlig" och dödlig.
År 1948 föreslog I. V. Kurchatov att den sovjetiska regeringen skulle börja utföra direkt arbete med utvinning av atomenergi. Två år senare, i Sovjetunionen (i staden Obninsk, Kaluga-regionen), började byggandet av det allra första kärnkraftverket på planeten.
Principen för driften av alla kärnkraftverk är likartad, och det är inte alls svårt att förstå den. Detta kommer att diskuteras vidare.
NPP: funktionsprincip (foto och beskrivning)
Allt kärnkraftverks arbete är baserat på en kraftfull reaktion som sker under klyvningen av en atoms kärna. Uran-235 eller plutoniumatomer är oftast involverade i denna process. Atomernas kärna delar neutronen som kommer in i dem utifrån. I det här fallet produceras nya neutroner, liksom fissionsfragment, som har en enorm kinetisk energi. Just denna energi är huvudprodukten och nyckelprodukten från alla kärnkraftverk
Så här kan du beskriva principen för driften av en kärnkraftverksreaktor. På nästa bild kan du se hur det ser ut från insidan.
Det finns tre huvudtyper av kärnreaktorer:
- högeffektkanalreaktor (förkortas RBMK);
- tryckvattenreaktor (VVER);
- snabb neutronreaktor (FN).
Separat är det värt att beskriva principen för driften av kärnkraftverk som helhet. Hur det fungerar kommer att diskuteras.i nästa artikel.
NPP-driftprincip (diagram)
Kärnkraftverket fungerar under vissa förhållanden och i strikt definierade lägen. Utöver en kärnreaktor (en eller flera) innefattar strukturen av ett kärnkraftverk andra system, speciella anläggningar och högt kvalificerad personal. Vad är principen för drift av kärnkraftverk? Det kan kort beskrivas enligt följande.
Huvudelementet i ett kärnkraftverk är en kärnreaktor, där alla huvudprocesser äger rum. Vi skrev om vad som händer i reaktorn i föregående avsnitt. Kärnbränsle (vanligtvis oftast uran) i form av små svarta pellets matas in i denna enorma kittel.
Den energi som frigörs under reaktionerna som äger rum i en kärnreaktor omvandlas till värme och överförs till kylvätskan (vanligtvis vatten). Det bör noteras att under denna process får kylvätskan också en viss stråldos.
Vidare överförs värmen från kylvätskan till vanligt vatten (genom speciella enheter - värmeväxlare), vilket kokar som ett resultat. Den resulterande vattenångan driver turbinen. En generator är ansluten till den senare, som genererar elektrisk energi.
Enligt principen för driften av ett kärnkraftverk är detta alltså samma värmekraftverk. Den enda skillnaden är hur ångan produceras.
Kärnkraftens geografi
De fem bästa länderna inom produktion av kärnenergi är följande:
- USA.
- Frankrike.
- Japan.
- Ryssland.
- Sydkorea.
Samtidigt producerar USA, som genererar cirka 864 miljarder kWh per år, upp till 20 % av världens el.
Tot alt driver 31 stater i världen kärnkraftverk. Av alla kontinenter på planeten är bara två (Antarktis och Australien) helt fria från kärnenergi.
I dag finns det 388 kärnreaktorer i drift i världen. Det är sant att 45 av dem inte har genererat el på ett och ett halvt år. De flesta kärnreaktorerna finns i Japan och USA. Deras fullständiga geografi presenteras på följande karta. Länder med kärnreaktorer i drift är markerade med grönt, deras totala antal i ett visst tillstånd anges också.
Utveckling av kärnkraft i olika länder
I allmänhet, från och med 2014, har det skett en allmän nedgång i utvecklingen av kärnkraft. Ledarna i byggandet av nya kärnreaktorer är tre länder: Ryssland, Indien och Kina. Dessutom planerar ett antal stater som inte har kärnkraftverk att bygga dem inom en snar framtid. Dessa inkluderar Kazakstan, Mongoliet, Indonesien, Saudiarabien och ett antal nordafrikanska länder.
Å andra sidan har ett antal stater inlett en gradvis minskning av antalet kärnkraftverk. Dessa inkluderar Tyskland, Belgien och Schweiz. Och i vissa länder (Italien, Österrike, Danmark, Uruguay) är kärnkraft förbjuden på lagstiftningsnivå.
Kärnkraftens huvudproblem
Det finns ett betydande miljöproblem i samband med utvecklingen av kärnenergi. Detta är den så kallade termiska föroreningen av miljön. Enligt många experter avger alltså kärnkraftverk mer värme än termiska kraftverk med samma kapacitet. Särskilt farlig är termisk vattenförorening, som stör de naturliga livsvillkoren för biologiska organismer och leder till att många fiskarter dör.
En annan brännande fråga relaterad till kärnkraft rör kärnsäkerhet i allmänhet. För första gången tänkte mänskligheten på allvar över detta problem efter Tjernobyl-katastrofen 1986. Principen för driften av kärnkraftverket i Tjernobyl skilde sig inte mycket från andra kärnkraftverk. Detta räddade henne dock inte från en stor och allvarlig olycka, som fick mycket allvarliga konsekvenser för hela Östeuropa.
Dessutom är faran med kärnenergi inte begränsad till möjliga olyckor orsakade av människor. Så stora problem uppstår med bortskaffandet av kärnavfall.
Fördelar med kärnkraft
Ändå nämner anhängare av utvecklingen av kärnenergi också de tydliga fördelarna med kärnkraftverk. Således har i synnerhet World Nuclear Association nyligen publicerat sin rapport med mycket intressanta data. Enligt honom är antalet dödsoffer i samband med produktionen av en gigawatt el vid kärnkraftverk 43 gånger mindre än vid traditionella värmekraftverk.
Det finns andra lika viktiga fördelar. Nämligen:
- billig elproduktion;
- miljömässig renhet av kärnenergi (med undantag för termisk vattenförorening);
- brist på strikt geografisk hänvisning av kärnkraftverk till stora bränslekällor.
Istället för en slutsats
År 1950 byggdes världens första kärnkraftverk. Principen för drift av kärnkraftverk är klyvning av en atom med hjälp av en neutron. Denna process frigör en enorm mängd energi.
Det verkar som att kärnenergi är en exceptionell välsignelse för mänskligheten. Men historien har visat motsatsen. I synnerhet två stora tragedier – olyckan vid det sovjetiska kärnkraftverket i Tjernobyl 1986 och olyckan vid det japanska kraftverket Fukushima-1 2011 – visade på faran som den "fredliga" atomen utgör. Och många länder i världen idag började fundera på att delvis eller till och med helt förkasta kärnenergi.
