Nükleer enerji santrali: cihaz ve çevresel etki

NPP: geçmişten günümüze

Bir nükleer enerji santrali, elektrik enerjisi üretimi için ekipman ve tesislerin kombinasyonu olan bir kuruluştur. Bu tesisatın özgünlüğü, ısı elde etme yönteminde yatmaktadır. Elektrik üretmek için gereken sıcaklık, atomların çürümesi sürecinde ortaya çıkar.

Nükleer santraller için yakıtın rolü en çok 235 (235U) kütleli uranyum tarafından gerçekleştirilir. Kesin olarak, bu radyoaktif eleman bir nükleer zincir reaksiyonunu destekleyebildiği için nükleer santrallerde ve nükleer silahlarda da kullanılıyor.

En fazla sayıda nükleer santral bulunan ülkeler

Dünyanın en büyük nükleer santralleri

Bugün, toplam 314 GW kapasiteye sahip 451 nükleer güç reaktörü kullanan, dünyanın 31 ülkesinde faaliyet gösteren 192 nükleer santral bulunmaktadır. Nükleer santrallerin büyük çoğunluğu Avrupa, Kuzey Amerika, Uzak Doğu Asya ve eski SSCB topraklarında bulunurken, Afrika'da neredeyse hiç yok, Avustralya ve Okyanusya'da ise hiç yok. 41 reaktör daha 1,5 yıldan 20 yıla kadar elektrik üretmedi ve 40 tanesi Japonya'da.

Geçtiğimiz 10 yıl boyunca dünyada 47 adet güç ünitesi devreye alındı; bunların neredeyse tamamı Asya'da (Çin'de 26) veya Doğu Avrupa'da. Halen yapım aşamasında olan reaktörlerin üçte ikisi Çin, Hindistan ve Rusya'da bulunuyor. PRC, yeni NPP'lerin inşası için en iddialı programı uyguluyor, dünyanın dört bir yanında daha fazla ülkede NPP'ler yapıyorlar veya inşaatları için projeler geliştiriyorlar.

Amerika Birleşik Devletleri'ne ek olarak, nükleer enerji alanındaki en gelişmiş ülkelerin listesi şunları içerir:

• Fransa;
• Japonya;
• Rusya;
• Güney Kore

Rusya, 2007 yılında ülkenin ilk kıyı bölgelerinde enerji kıtlığı sorununu çözmesine izin vererek dünyanın ilk yüzen nükleer santralini kurmaya başladı.^[12]. İnşaat gecikmeleri ile karşı karşıya. Çeşitli tahminlere göre, ilk yüzen nükleer enerji santrali 2018-2019'da çalışacak.

Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Güney Kore, Rusya, Arjantin de dahil olmak üzere birçok ülke, bireysel endüstrilerin, konut komplekslerinin ve gelecekteki ısı ve güç tedariki amacıyla, bireysel konutlarda ve konutlarda, yaklaşık 10-20 MW kapasiteli mini-nükleer santraller geliştiriyor. Küçük boyutlu reaktörlerin (örneğin, Hyperion NPP'ye bakınız) nükleer madde kaçağı olasılığını tekrar tekrar azaltan güvenli teknolojiler kullanılarak oluşturulabileceği varsayılmaktadır.^[13]. Arjantin'de küçük boyutlu bir CAREM25 reaktörünün inşaatı devam etmektedir. Mini nükleer santral kullanmanın ilk tecrübesi SSCB (Bilibino NPP) tarafından kazanıldı.

Nükleer santrallerin çalışma prensibi

Bir nükleer santralin çalışma prensibi nükleer (bazen atomik denilen) bir reaktörün çalışmasına dayanır - atomların ayrılması ile enerji salınımının gerçekleştiği özel bir toplu tasarım.

Farklı türlerde nükleer reaktörler var:

1. PHWR ("basınçlı ağır su reaktörü" olarak da bilinir) öncelikle Kanada'da ve Hindistan şehirlerinde kullanılır. Formülü D20 olan suya dayanır. Hem soğutucu hem de nötron moderatörü işlevini yerine getirir. Verimlilik% 29'a yaklaşıyor;
2. VVER (su soğutmalı güç reaktörü). Şu anda, WWER'ler yalnızca BDT'de, özellikle VVER-100 modelinde çalıştırılmaktadır. Reaktör% 33 verime sahiptir;
3. GCR, AGR (grafit suyu). Böyle bir reaktörde bulunan sıvı, soğutucu olarak görev yapar. Bu tasarımda, nötron moderatörü grafittir, dolayısıyla adıdır. Verimlilik yaklaşık% 40'tır.

Cihazın prensibine göre, reaktörler ayrıca şu şekilde ayrılır:

• PWR (basınçlı su reaktörü) - belirli bir basınç altındaki suyun reaksiyonu yavaşlatması ve ısı sağlaması için tasarlanmıştır;
• BWR (cihazın, su devresi olmadan ana bölümünde buhar ve su olacak şekilde tasarlanmıştır);
• RBMK (özellikle yüksek kapasiteye sahip kanal reaktörü);
• BN (sistem nötronların hızlı değişimi nedeniyle çalışır).

Bir nükleer santralin yapısı ve yapısı. Bir nükleer santral nasıl çalışır?

NPP cihazı

Tipik bir nükleer enerji santrali, her biri içinde çeşitli teknik cihazlar bulunan bloklardan oluşur. Bu birimlerden en önemlisi, tüm NPP'nin çalışabilirliğini temin eden bir reaktör salonuna sahip olan komplekstir. Aşağıdaki cihazlardan oluşur:

• reaktör;
• havza (nükleer yakıtta depolanır);
• yakıt yükleme makinaları;
• Kontrol odası (bloklar halinde kontrol paneli, bunun sayesinde operatörler nükleer fisyon sürecini gözlemleyebilir).

Bu binayı bir salon takip ediyor. Buhar jeneratörleri ile donatılmıştır ve ana türbindir. Bunların hemen arkasında, kapasitörlerin yanı sıra, bölge sınırlarının ötesine geçen elektrik iletim hatları bulunmaktadır.

Diğer şeylerin yanı sıra, harcanan yakıt havuzları ve soğutma için tasarlanmış özel üniteler de vardır (buna soğutma kuleleri denir). Ek olarak, sprey havuzları ve doğal rezervuarlar soğutma için kullanılır.

Nükleer santrallerin çalışma prensibi

İstisnasız bütün NES'lerde, 3 elektrik enerjisi dönüşüm aşaması vardır:

• ısıya geçişli nükleer;
• ısıl, mekanik hale getirme;
• mekanik, elektriğe dönüştürülmüş.

Uranyum nötronlardan vazgeçerek ısının büyük miktarlarda serbest kalmasına neden olur. Reaktörden gelen sıcak su, bir buhar jeneratörü yoluyla pompalardan pompalanır, burada biraz ısı verir ve tekrar reaktöre geri döner. Bu su yüksek basınç altında olduğundan, sıvı halde kalır (modern VVER reaktörlerinde ~ 330 ° C'de yaklaşık 160 atmosfer^[7]). Buhar üreticisinde, bu ısı, çok daha düşük basınç altında olan (primer devrenin basıncının yarısı ve daha azı) ikincil devrenin suyuna aktarılır, bu nedenle kaynar. Elde edilen buhar, jeneratörü döndüren buhar türbinine ve daha sonra buharın soğutulduğu kondensere girer, yoğuşur ve tekrar buhar üreticisine girer. Kondansatör, harici bir açık su kaynağından (örneğin bir soğutma havuzu) su ile soğutulur.

Hem birinci hem de ikinci devreler kapalıdır, bu da radyasyon sızıntısı olasılığını azaltır. Primer devre yapılarının boyutları minimize edilir ve bu da radyasyon risklerini azaltır. Buhar türbini ve kondenser, ana devre suyuyla etkileşime girmez; bu, onarımı kolaylaştırır ve istasyonun sökülmesi sırasında radyoaktif atık miktarını azaltır.

NPP koruyucu mekanizmalar

Tüm nükleer enerji santralleri mutlaka entegre güvenlik sistemleriyle donatılmıştır, örneğin:

• yerelleştirme - bir kaza durumunda radyasyon yayılmasına yol açan zararlı maddelerin yayılımını sınırlandırmak;
• sağlanması - sistemlerin kararlı çalışması için belirli miktarda enerjiye hizmet eder;
• Yöneticiler - tüm koruyucu sistemlerin normal şekilde çalışmasını sağlamaya hizmet eder.

Ayrıca, reaktör acil durumlarda çökebilir. Bu durumda, reaktördeki sıcaklık yükselmeye devam ederse, otomatik koruma zincir reaksiyonlarını durduracaktır. Bu önlem daha sonra reaktörü tekrar faaliyete geçirmek için ciddi restorasyon çalışmaları gerektirecektir.

Çernobil Nükleer Santrali'nde meydana gelen tehlikeli kazadan sonra, nedeni kusurlu bir reaktör tasarımı olduğu ortaya çıktı, koruyucu önlemlere daha fazla dikkat etmeye başladılar ve ayrıca reaktörlerin daha fazla güvenilirliğini sağlamak için tasarım çalışmaları yürüttüler.

XXI. Yüzyılda felaket ve sonuçları

"Fukushima-1"

Mart 2011'de Japonya'nın kuzeydoğusunda Fukushima-1 nükleer santralinin 6 reaktöründen 4'üne zarar veren bir tsunamiye neden olan bir deprem meydana geldi.

Bu trajediden iki yıldan az bir süre sonra, kazada meydana gelen resmi ölüm ücreti 1.500'ü geçerken, 20.000'i hala hesaplanmamıştı ve 300.000 kişi daha evlerinden ayrılmak zorunda kaldı.

Çok fazla radyasyon dozu nedeniyle olay yerinden çıkamayan kurbanlar vardı. 2 gün süren onlar için acil bir tahliye düzenlendi.

Bununla birlikte, her yıl nükleer santrallerde kazaları önleme yöntemleri ve ayrıca acil durumların nötralizasyonu artmaktadır - bilim sürekli ilerlemektedir. Bununla birlikte, gelecek açıkça elektrik üretmenin alternatif yollarının heyecanı haline gelecektir - özellikle önümüzdeki 10 yılda devasa yörünge güneş hücrelerinin, devrim niteliğindeki enerji teknolojileri de dahil olmak üzere diğer teknolojilerin yanı sıra ağırlıksız koşullarda oldukça ulaşılabilir olmasını beklemek mantıklı olacaktır.