NPP: načelo delovanja, značilnosti, zgodovina in zanimivosti

Eden najbolj globalnih problemov človeštva je energija. Civilna infrastruktura, industrija, oborožene sile - vse to zahteva veliko količino električne energije, za njeno proizvodnjo pa se vsako leto nameni masa mineralnih surovin. Težava je v tem, da ti viri niso neskončni in zdaj, medtem ko so razmere bolj ali manj stabilne, morate razmišljati o prihodnosti. Velika alternativa, čista električna energija je bila velika, vendar, kot kaže praksa, končni rezultat še zdaleč ni zaželen. Stroški sončne in vetrne energije so ogromni, količina energije pa je minimalna. In zato zdaj jedrskih elektrarn najobetavnejša možnost za nadaljnji razvoj.

Zgodovina NEK

Prve ideje o uporabi atoma za proizvodnjo električne energije so se pojavile v ZSSR okoli 40. let 20. stoletja, skoraj 10 let pred ustanovitvijo lastnega atoma. orožje za množično uničevanje na tej podlagi. Leta 1948 je bilo razvito načelo delovanja jedrskih elektrarn, hkrati pa se je prvič na svetu pokazalo, da so se naprave napajale iz atomske energije. Leta 1950 so Združene države končale gradnjo majhnega jedrskega reaktorja, ki se je takrat lahko štel za edino elektrarno na tem tipu planeta. Res je, da je bil eksperimentalen in je dal samo 800 vatov moči. Istočasno je ZSSR postavila temelje za prvo polnopravno jedrsko elektrarno na svetu, čeprav po naročilu še vedno ni proizvajala električne energije v industrijskem obsegu. Ta reaktor se je bolj uporabljal za tehnologijo.

Od tega trenutka se je začela množična gradnja jedrskih elektrarn po vsem svetu. Poleg tradicionalnih voditeljev v tej »dirki«, ZDA in ZSSR, so se prvi reaktorji pojavili v:

• 1956 - Velika Britanija.
• 1959 - Francija.
• 1961 - Nemčija.
• 1962 - Kanada.
• 1964 - Švedska.
• 1966 - Japonska.

Število jedrskih elektrarn, ki se gradijo, se je nenehno povečevalo vse do katastrofe v Černobilu, po kateri se je gradnja začela zamrzniti in postopoma so mnoge države začele opuščati jedrsko energijo. Trenutno se takšne nove elektrarne pojavljajo predvsem v Rusiji in na Kitajskem. Nekatere države, ki so že prej načrtovale prehod na drugo vrsto energije, se postopoma vračajo v program, v bližnji prihodnosti pa je možen še en skok pri gradnji jedrskih elektrarn. To je obvezna stopnja človekovega razvoja, vsaj dokler se ne najdejo druge učinkovite možnosti za proizvodnjo energije.

Značilnosti jedrske energije

Glavna prednost je razvoj ogromne količine energije z minimalno porabo goriva s skoraj brez onesnaževanja. Načelo delovanja jedrske elektrarne v jedrski elektrarni temelji na preprostem parnem stroju in uporablja vodo kot glavni element (brez upoštevanja samega goriva), zato je škoda z okoljskega vidika minimalna. Potencialna nevarnost tovrstnih elektrarn je zelo pretirana. Vzroki za katastrofo v Černobilu še niso zanesljivo ugotovljeni (več o tem v nadaljevanju), poleg tega pa so vse informacije, zbrane med preiskavo, omogočile posodobitev obstoječih postaj, pri čemer so bile izključene tudi možnosti za sevalne emisije. Okoljevarstveniki včasih pravijo, da so takšne postaje močan vir toplotnega onesnaženja, vendar to tudi ni povsem res. Topla voda iz drugega kroga dejansko vstopa v rezervoarje, vendar se najpogosteje uporabljajo umetne variante, ustvarjene posebej za to, medtem ko v drugih primerih delež tega povečanja temperature ni mogoče primerjati z onesnaženjem iz drugih virov energije.

Problem z gorivom

Ne zadnjo vlogo pri priljubljenosti jedrskih elektrarn ima gorivo - uran-235. Zahteva veliko manj kot katera koli druga vrsta z istočasnim velikim sproščanjem energije. Načelo delovanja reaktorja jedrske elektrarne vključuje uporabo tega goriva v obliki posebnih "tablet", položenih v palice. Dejansko je edina težava v tem primeru ustvariti takšno obliko. Kljub temu so se v zadnjem času začele pojavljati informacije, da tudi sedanje svetovne rezerve ne bodo dolgo trajale. Ampak to je že zagotovljeno. Najnovejši tri-zančni reaktorji delujejo na uran-238, od katerih jih je veliko, in problem pomanjkanja goriva bo izginil za dolgo časa.

Načelo delovanja dvodelne NEK

Kot že omenjeno, temelji na običajnem parni stroj. Na kratko, načelo delovanja jedrskih elektrarn je ogrevanje vode iz primarnega kroga, ki nato ogreva vodo sekundarnega kroga v stanje pare. Zdi se, da turbina vrti lopatice, zaradi česar generator proizvaja elektriko. "Odpadna" para vstopi v kondenzator in se vrne v vodo. Tako se izkaže skoraj zaprta zanka. Teoretično bi vse to lahko delovalo še lažje, če bi uporabili samo eno vezje, vendar je to že resnično nevarno, saj je voda v njej teoretično lahko izpostavljena kontaminaciji, ki je izključena, če uporabljamo sistemske standarde za večino jedrskih elektrarn z dvema ločenima vodnima cikloma.

Načelo delovanja trikroga NEK

To so že sodobnejše elektrarne, ki delujejo na uran-238. Njegove rezerve predstavljajo več kot 99% vseh radioaktivnih elementov v svetu (zato so velike možnosti za uporabo). Načelo delovanja in zasnove tovrstnih jedrskih elektrarn je že prisotno v treh vezjih in aktivni uporabi tekočega natrija. Na splošno je vse ostalo enako, vendar z majhnimi dodatki. V primarnem krogotoku, ki greje neposredno iz reaktorja, ta tekoči natrij kroži pri visoki temperaturi. Drugi krog se segreje od prvega in uporablja isto tekočino, vendar ne tako vroče. In šele nato, v tretjem krogu, uporabimo vodo, ki se segreje od drugega do stanja pare in zavrti turbino. Izkazalo se je, da je sistem bolj tehnološko dovršen, vendar morate takšno jedrsko elektrarno zgraditi le enkrat, potem pa boste le uživali sadove dela.

Černobil

Načelo jedrske elektrarne v Černobilu naj bi postalo glavni vzrok nesreče. Uradno obstaja dve različici tega, kar se je zgodilo. Eden od problemov je nastal zaradi napačnih dejanj operaterjev reaktorjev. Drugi je posledica neuspešne zasnove elektrarne. Načelo delovanja jedrske elektrarne Černobil je bilo uporabljeno tudi na drugih postajah tega tipa, ki dobro delujejo do danes. Obstaja mnenje, da je prišlo do verige nesreč, ki je skoraj nemogoče ponoviti. Ta in majhen potres na tem območju, ki izvaja eksperiment z reaktorjem, manjše težave samega modela in tako naprej. To je skupaj povzročilo eksplozijo. Kljub temu še vedno ni znan razlog, ki je povzročil močno povečanje moči reaktorja, če tega ni storil. Bilo je celo mnenje o možni sabotaži, toda do danes ni bilo mogoče dokazati ničesar.

Fukušima

To je še en primer globalne katastrofe, ki vključuje jedrsko elektrarno. In v tem primeru je razlog za to bila veriga nesreč. Postaja je bila zanesljivo zaščitena pred potresi in cunamiji, ki na japonski obali niso redki. Malo bi si lahko predstavljalo, da se oba dogodka pojavita hkrati. Načelo delovanja generatorja Jedrska elektrarna Fukušima je prevzela uporabo zunanjih virov energije, da bi ohranila varnost celotnega kompleksa. To je razumen ukrep, saj bi bilo težko prejeti energijo od same postaje med nesrečo. Zaradi potresa in cunamija so vsi ti viri propadli, kar je povzročilo taljenje reaktorjev in katastrofo. Zdaj se izvajajo ukrepi za odpravo škode. Po mnenju strokovnjakov, bo trajalo približno 40 let.

Zanimiva dejstva

Kljub svoji učinkovitosti jedrska energija še vedno ostaja precej draga, saj načeli delovanja jedrskega generatorja jedrske elektrarne in drugih komponent pomenijo velike stroške gradnje, ki jih je treba povrniti. Zdaj je električna energija iz premoga in nafte še vedno cenejša, vendar se bodo ti viri iztekli v prihodnjih desetletjih, v naslednjih nekaj letih pa bo atomska energija cenejša kot karkoli. Trenutno čista električna energija iz alternativnih virov energije (vetrna in sončna energija) stane približno 20-krat dražje.

Domneva se, da načelo delovanja jedrskih elektrarn ne omogoča hitre gradnje takih postaj. To ni res. Gradnja povprečnega objekta te vrste traja približno 5 let.

Postaje so dobro zaščitene ne le zaradi potencialnih emisij sevanja, temveč tudi od večine zunanjih dejavnikov. Na primer, če bi teroristi izbrali katero koli jedrsko elektrarno namesto stolpov dvojčkov, bi lahko povzročili le minimalno škodo okoliški infrastrukturi, kar ne bi vplivalo na delovanje reaktorja.

Rezultati

Načelo delovanja jedrskih elektrarn se praktično ne razlikuje od načela delovanja večine drugih tradicionalnih elektrarn. Povsod se uporablja energija pare. Hidroelektrarne izkoriščajo pritisk pretočne vode in tudi tisti modeli, ki delujejo na sončno energijo, uporabljajo tudi tekoče ogrevane do vrele in rotirajoče turbine. Edina izjema pri tem pravilu so vetrne postaje, v katerih se lopatice vrtijo zaradi gibanja zračnih mas.