I midten av det tjuende århundre jobbet menneskehetens beste hjerner hardt med to oppgaver samtidig: på å lage en atombombe, og også på hvordan man kan bruke energien til atomet til fredelige formål. Slik fremsto verdens første atomkraftverk. Hva er prinsippet for drift av et kjernekraftverk? Og hvor i verden er de største av disse kraftverkene plassert?
Historie og trekk ved kjernekraft
"Energy is the head of everything" - slik kan du parafrasere et velkjent ordtak, gitt de objektive realitetene i det 21. århundre. Med hver ny runde med teknologiske fremskritt trenger menneskeheten en økende mengde av det. I dag brukes energien til det "fredelige atomet" aktivt i økonomien og produksjonen, og ikke bare i energisektoren.
Elektrisitet generert av såk alte kjernekraftverk (som opererer etter et veldig enkelt prinsipp) er mye brukt i industri, romutforskning, medisin og landbruk.
Kjernekraft er en gren av tungindustrien som utvinner varme og elektrisitet fra atomets kinetiske energi.
Når dukket de oppde første atomkraftverkene? Sovjetiske forskere studerte prinsippet om drift av slike kraftverk tilbake på 40-tallet. Parallelt oppfant de forresten også den første atombomben. Dermed var atomet både "fredelig" og dødelig.
I 1948 foreslo I. V. Kurchatov at den sovjetiske regjeringen skulle begynne å utføre direkte arbeid med utvinning av atomenergi. To år senere, i Sovjetunionen (i byen Obninsk, Kaluga-regionen), begynte byggingen av det aller første atomkraftverket på planeten.
Prinsippet for drift av alle kjernekraftverk er likt, og det er slett ikke vanskelig å forstå det. Dette vil bli diskutert videre.
NPP: operasjonsprinsipp (bilde og beskrivelse)
Arbeidet til ethvert kjernekraftverk er basert på en kraftig reaksjon som skjer under fisjon av kjernen til et atom. Uran-235 eller plutonium atomer er oftest involvert i denne prosessen. Atomkjernen deler nøytronet som kommer inn i dem fra utsiden. I dette tilfellet produseres nye nøytroner, samt fisjonsfragmenter, som har en enorm kinetisk energi. Bare denne energien er hovedproduktet og nøkkelproduktet til ethvert kjernekraftverk
Slik kan du beskrive prinsippet for drift av en kjernekraftverksreaktor. På det neste bildet kan du se hvordan det ser ut fra innsiden.
Det er tre hovedtyper atomreaktorer:
- høyeffektkanalreaktor (forkortet RBMK);
- trykkvannsreaktor (VVER);
- rask nøytronreaktor (FN).
Separat er det verdt å beskrive prinsippet om drift av kjernekraftverk som helhet. Hvordan det fungerer vil bli diskutert.i neste artikkel.
NPP-operasjonsprinsipp (diagram)
Kjernekraftverk opererer under visse forhold og i strengt definerte moduser. I tillegg til en atomreaktor (en eller flere), inkluderer strukturen til et atomkraftverk andre systemer, spesialanlegg og høyt kvalifisert personell. Hva er prinsippet for drift av kjernekraftverk? Det kan kort beskrives som følger.
Hovedelementet i ethvert atomkraftverk er en atomreaktor, der alle hovedprosessene finner sted. Vi skrev om hva som skjer i reaktoren i forrige avsnitt. Atombrensel (vanligvis oftest uran) i form av små svarte pellets mates inn i denne enorme gryten.
Energien som frigjøres under reaksjonene som finner sted i en atomreaktor, omdannes til varme og overføres til kjølevæsken (vanligvis vann). Det skal bemerkes at under denne prosessen mottar kjølevæsken også en viss dose stråling.
Videre overføres varmen fra kjølevæsken til vanlig vann (gjennom spesielle enheter - varmevekslere), som koker som et resultat. Den resulterende vanndampen driver turbinen. En generator er koblet til sistnevnte, som genererer elektrisk energi.
I henhold til prinsippet om drift av et kjernekraftverk er dette altså det samme termiske kraftverket. Den eneste forskjellen er hvordan dampen produseres.
Geografi av kjernekraft
De fem beste landene innen produksjon av kjernekraft er som følger:
- USA.
- Frankrike.
- Japan.
- Russland.
- Sør-Korea.
Samtidig produserer USA, som produserer rundt 864 milliarder kWh per år, opptil 20 % av verdens elektrisitet.
Tot alt driver 31 stater i verden atomkraftverk. Av alle kontinenter på planeten er det bare to (Antarktis og Australia) som er helt fri for atomenergi.
I dag er det 388 atomreaktorer i drift i verden. Riktignok har 45 av dem ikke produsert strøm på halvannet år. De fleste atomreaktorene er lokalisert i Japan og USA. Deres fullstendige geografi er presentert på følgende kart. Land med atomreaktorer i drift er merket med grønt, deres totale antall i en bestemt stat er også angitt.
Utbygging av kjernekraft i forskjellige land
Generelt har det fra og med 2014 vært en generell nedgang i utbyggingen av kjernekraft. Lederne i byggingen av nye atomreaktorer er tre land: Russland, India og Kina. I tillegg planlegger en rekke stater som ikke har atomkraftverk å bygge dem i nær fremtid. Disse inkluderer Kasakhstan, Mongolia, Indonesia, Saudi-Arabia og en rekke nordafrikanske land.
På den annen side har en rekke stater tatt fatt på en gradvis reduksjon i antall atomkraftverk. Disse inkluderer Tyskland, Belgia og Sveits. Og i noen land (Italia, Østerrike, Danmark, Uruguay) er atomkraft forbudt på lovnivå.
Hovedproblemer med atomkraft
Det er ett betydelig miljøproblem knyttet til utviklingen av kjernekraft. Dette er den såk alte termiske forurensningen av miljøet. Derfor, ifølge mange eksperter, avgir kjernekraftverk mer varme enn termiske kraftverk med samme kapasitet. Spesielt farlig er termisk vannforurensning, som forstyrrer de naturlige livsforholdene til biologiske organismer og fører til døden til mange fiskearter.
En annen brennende sak knyttet til atomkraft gjelder atomsikkerhet generelt. For første gang tenkte menneskeheten seriøst på dette problemet etter Tsjernobyl-katastrofen i 1986. Prinsippet for driften av kjernekraftverket i Tsjernobyl var ikke mye forskjellig fra andre kjernekraftverk. Dette reddet henne imidlertid ikke fra en stor og alvorlig ulykke, som medførte svært alvorlige konsekvenser for hele Øst-Europa.
Dessuten er faren for kjernekraft ikke begrenset til mulige menneskeskapte ulykker. Så det oppstår store problemer med deponering av atomavfall.
Fordeler med kjernekraft
Likevel nevner også tilhengere av utviklingen av kjernekraft de klare fordelene med kjernekraftverk. Derfor har spesielt World Nuclear Association nylig publisert sin rapport med svært interessante data. Ifølge ham er antallet menneskelige skader som følger med produksjonen av én gigawatt elektrisitet ved atomkraftverk 43 ganger mindre enn ved tradisjonelle termiske kraftverk.
Det er andre like viktige fordeler. Nemlig:
- billig strømproduksjon;
- miljørenhet av kjernekraft (med unntak av termisk vannforurensning);
- mangel på streng geografisk referanse for atomkraftverk til store drivstoffkilder.
I stedet for en konklusjon
I 1950 ble verdens første atomkraftverk bygget. Prinsippet for drift av kjernekraftverk er fisjon av et atom ved hjelp av et nøytron. Denne prosessen frigjør en enorm mengde energi.
Det ser ut til at atomenergi er en eksepsjonell velsignelse for menneskeheten. Historien har imidlertid bevist det motsatte. Spesielt to store tragedier – ulykken ved det sovjetiske kjernekraftverket i Tsjernobyl i 1986 og ulykken ved det japanske kraftverket Fukushima-1 i 2011 – demonstrerte faren det «fredelige» atomet utgjør. Og mange land i verden i dag begynte å tenke på delvis eller til og med fullstendig avvisning av kjernekraft.
