Tuumaelektrijaamad. Ukraina tuumaelektrijaamad. Tuumaelektrijaamad Venemaal

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Inimkonna tänapäevased energiavajadused kasvavad tohutu kiirusega. Selle tarbimine linnade valgustamiseks, tööstuslikeks ja muudeks rahvamajanduse vajadusteks kasvab. Sellest tulenev alt eraldub atmosfääri üha rohkem söe ja kütteõli põletamisel tekkivat tahma ning kasvuhooneefekt suureneb. Lisaks on viimastel aastatel üha enam räägitud elektrisõidukite kasutuselevõtust, mis aitab samuti kaasa elektritarbimise kasvule.

Kahjuks ei suuda keskkonnasõbralikud SEJ-d nii hiiglaslikke vajadusi katta ning soojuselektrijaamade ja soojuselektrijaamade arvu edasine suurendamine pole lihts alt soovitatav. Mida sel juhul teha? Ja valida pole palju: korralikult käitatavad tuumaelektrijaamad on suurepärane väljapääs energia ummikseisust.

Vaatamata sellele, mis juhtus Tšernobõlis, isegiPidades silmas jaapanlaste hiljutisi ebaõnnestumisi, tunnistavad teadlased üle maailma, et rahumeelne aatom on tänapäeval läheneva energiakriisi ainus lahendus. Laialdaselt reklaamitud alternatiivsed energiaallikad ei anna sajandikkugi sellest elektrikogusest, mida maailm vajab iga päev.

Pealegi ei põhjustanud isegi Tšernobõli tuumajaama plahvatus sajandikut keskkonnakahjust, mida märgib isegi üks katastroof naftaplatvormil. BP juhtum on selle selge kinnitus.

Tuumareaktori tööpõhimõte

Soojuseallikaks on kütuseelemendid – TVEL. Tegelikult on need tsirkooniumisulamist valmistatud torud, mis võivad isegi aatomite aktiivse lõhustumise tsoonis veidi laguneda. Sisse on paigutatud uraandioksiidi tabletid või uraani ja molübdeeni sulami terad. Reaktori sees on need torud kokku pandud sõlmedeks, millest igaüks sisaldab 18 kütuseelementi.

Kokku võib olla ligi kaks tuhat sõlme ja need paigutatakse grafiitmüüritise sees olevatesse kanalitesse. Vabanev soojus kogutakse jahutusvedeliku abil ja tänapäevastes tuumaelektrijaamades on kaks tsirkulatsiooniahelat. Neist teises ei puutu vesi reaktori südamikuga kuidagi kokku, mis tõstab oluliselt konstruktsiooni ohutust tervikuna. Reaktor ise asub šahtis ja samast tsirkooniumisulamist (paksus 30 mm) luuakse grafiidist müüritise jaoks spetsiaalne kapsel.

Kogu konstruktsioon toetub ülim alt massiivsele kõrgtugevast betoonist alusele, mille all bassein asub. See aitab jahutada tuumakütus õnnetuse korral.

Tööpõhimõte on lihtne: kütuseelemente kuumutatakse, nendest saadav soojus kantakse üle primaarsele jahutusvedelikule (vedel naatrium, deuteerium), misjärel energia kantakse sekundaarringi, mille sees ringleb vesi. tohutut survet. See läheb kohe keema ja aur keerutab generaatorite turbiine. Pärast seda siseneb aur kondensatsiooniseadmetesse, muutub uuesti vedelaks, misjärel suunatakse see uuesti sekundaarahelasse.

Loomise ajalugu

1940. aastate teisel poolel tehti NSV Liidus kõik endast oleneva, et luua projekte, mis hõlmasid aatomienergia rahumeelset kasutamist. Kuulus akadeemik Kurtšatov tegi NLKP Keskkomitee korralisel koosolekul esinedes ettepaneku kasutada elektri tootmiseks aatomienergiat, mida kohutavast sõjast toibunud riik hädasti vajas.

1950. aastal alustati tuumaelektrijaama ehitamist (muide, esimest korda maailmas), mis rajati Kaluga oblastis Obninskoje külla. Neli aastat hiljem käivitati see 5 MW võimsusega jaam eduk alt. Sündmuse ainulaadsus seisneb ka selles, et meie riigist sai esimene riik maailmas, kes suutis aatomit tõhus alt kasutada eranditult rahumeelsetel eesmärkidel.

Jätkake tööd

Juba 1958. aastal algas töö Siberi TEJ projekteerimisel. Projekteerimisvõimsus kasvas kohe 20 korda, ulatudes 100 MW-ni. Kuid olukorra ainulaadsus ei seisne isegi selles. Jaama üleandmisel oli selle tootlus 600 MW. Teadlased vaid paarisaastatel on õnnestunud projekti nii palju täiustada ja üsna hiljuti tundus selline jõudlus täiesti võimatu.

Samas ei kasvanud tuumajaamad liidu avarustes siis sugugi hullemini kui seened. Nii käivitati paar aastat pärast Siberi tuumaelektrijaama Belojarski tuumaelektrijaam. Varsti ehitati Voroneži jaam. 1976. aastal pandi tööle Kurski tuumaelektrijaam, mille reaktoreid moderniseeriti tõsiselt 2004. aastal.

Üldiselt ehitati tuumaelektrijaamu plaanipäraselt kogu sõjajärgse perioodi vältel. Ainult Tšernobõli katastroof võib seda protsessi aeglustada.

Kuidas välismaal läks?

Ei tohiks eeldada, et sellised arendused viidi läbi ainult meie riigis. Britid teadsid hästi, kui olulised tuumajaamad võivad olla, ja töötasid seetõttu aktiivselt selles suunas. Nii käivitasid nad juba 1952. aastal oma projekti tuumaelektrijaamade arendamiseks ja ehitamiseks. Neli aastat hiljem sai Calder Halli linnast esimene Inglismaa tuumalinn, millel oli oma 46 MW elektrijaam. 1955. aastal anti Ameerika linnas Shippingportis pidulikult kasutusele tuumaelektrijaam. Selle võimsus oli 60 MW. Sellest ajast alates on tuumaelektrijaamad alustanud oma võidumarssi üle maailma.

Ohud rahumeelsele aatomile

Esimene eufooria aatomi t altsutamisest asendus peagi ärevuse ja hirmuga. Muidugi oli Tšernobõli tuumaelektrijaam kõige tõsisem katastroof, kuid seal oli Majaki jaam, tuumaallveelaevade tuumareaktoritega juhtunud õnnetused ja ka muud intsidendid, millest paljudest me ilmselt kunagi teada ei saa. Nende õnnetuste tagajärjedsundis inimesi mõtlema aatomienergia kasutamise kultuuritaseme tõstmisele. Lisaks mõistis inimkond taas, et nad ei suuda looduse elementaarsetele jõududele vastu seista.

Paljud maailmateaduse tipptegijad on juba pikka aega arutanud, kuidas tuumaelektrijaamu ohutumaks muuta. 1989. aastal kutsuti Moskvas kokku ülemaailmne assamblee, mille tulemuste põhjal tehti järeldused vajadusest radikaalselt karmistada kontrolli tuumaenergia üle.

Täna jälgivad ülemaailmsed kogukonnad tähelepanelikult kõigi nende kokkulepete järgimist. Loodusõnnetuste või banaalse rumaluse eest ei päästa aga ükski vaatlus ja kontroll. Seda kinnitas veel kord Fukushima-1 õnnetus, mille tagajärjel on Vaiksesse ookeani valgunud sadu miljoneid tonne radioaktiivset vett. Üldiselt pole Jaapan, kus tuumaelektrijaam on ainus vahend tööstuse ja elanikkonna hiiglaslike vajaduste elektriga varustamiseks, tuumaelektrijaama ehitusprogrammist loobunud.

Klassifikatsioon

Kõiki tuumaelektrijaamu saab klassifitseerida nii toodetava energia tüübi kui ka nende reaktori mudeli järgi. Arvesse võetakse ka ohutusastet, konstruktsioonitüüpi ja muid olulisi parameetreid.

Neid liigitatakse toodetud energia tüübi järgi järgmiselt:

• Tuumaelektrijaamad. Ainus energia, mida nad toodavad, on elekter.
• Tuumasoojuselektrijaamad. Lisaks elektrile toodavad need rajatised ka soojust, mis muudab need põhjapoolsetes linnades kasutuselevõtuks eriti väärtuslikuks. Seal tuumajaama töövõimaldab järsult vähendada piirkonna sõltuvust teistest piirkondadest pärit kütusevarudest.

Kasutatud kütus ja muud omadused

Kõige levinumad on tuumareaktorid, mis kasutavad kütusena rikastatud uraani. Jahutusvedelikuks on kerge vesi. Selliseid reaktoreid nimetatakse kergveereaktoriteks ja neid on kahte tüüpi. Esimesel juhul tekib turbiinide pöörlemiseks kasutatav aur reaktori südamikus.

Teisel juhul kasutatakse auru moodustamiseks jahutusradiaatorit, mille tõttu vesi ei satu südamikku. Muide, selle süsteemi väljatöötamine algas juba eelmise sajandi 50ndatel ja selle aluseks olid Ameerika sõjalised arengud. Umbes samal ajal töötas NSVL välja esimest tüüpi, kuid modereerimissüsteemiga reaktori, mille rollis kasutati grafiitvardaid.

Nii tekkis gaasijahutusega reaktor, mida kasutavad paljud Venemaa tuumajaamad. Selle konkreetse mudeli jaamade ehitamise kiire kiirenemine oli tingitud asjaolust, et reaktorites toodeti kõrvalsaadusena relvade kvaliteediga plutooniumi. Lisaks sobib selle sordi kütuseks isegi tavaline looduslik uraan, mille leiukohad meie riigis on väga suured.

Teine reaktorite tüüp, mis on maailmas üsna levinud, on looduslikust uraanist toitev raskeveemudel. Algul lõid sellised mudelid peaaegu kõik riigid, kellel oli juurdepääs tuumareaktoritele, kuidtänapäeval on nende ekspluateerijate hulgas ainult Kanada, kelle soolestikus on loodusliku uraani rikkaimad leiukohad.

Kuidas on reaktoreid täiustatud?

Esiteks kasutati kütusevarraste katete ja tsirkulatsioonikanalite valmistamiseks tavalist terast. Sel ajal veel ei teatud tsirkooniumisulamitest, mis sellisteks eesmärkideks palju paremini sobivad. Reaktor jahutati 10 atmosfääri rõhu all tarnitud veega.

Samal ajal eralduva auru temperatuur oli 280 kraadi. Kõik kanalid, milles kütusevardad asusid, muudeti eemaldatavateks, kuna neid tuli suhteliselt sageli vahetada. Fakt on see, et tuumkütuse tegevuspiirkonnas deformeeruvad ja hävivad materjalid üsna kiiresti. Tegelikult on südamiku konstruktsioonielemendid kavandatud 30 aastaks, kuid sellistel juhtudel on optimism vastuvõetamatu.

Kütusevardad

Sel juhul otsustasid teadlased kasutada ühepoolse torujahutusega varianti. Selline konstruktsioon vähendab järsult võimalust, et lõhustumisproduktid satuvad soojusvahetusringi isegi kütuseelemendi kahjustamise korral. Sama tuumakütus on uraani ja molübdeeni sulam. See lahendus võimaldas luua suhteliselt odavaid ja töökindlaid seadmeid, mis suudavad stabiilselt töötada ka oluliselt kõrgendatud temperatuuridel.

Tšernobõli

Nii kummaline, kui see ka ei tundu, aga kurikuulus Tšernobõli, mille tuumajaamast sai möödunud sajandi inimtegevusest tingitud katastroofide sümbol, oli tõeline teaduse võidukäik. Sel ajal kasutati selle ehitamisel ja projekteerimisel kõige arenenumaid tehnoloogiaid. Ainuüksi reaktori võimsus ulatus 3200 MW-ni. Uus oli ka kütus: Tšernobõli tuumajaamas kasutati esmakordselt rikastatud looduslikku uraandioksiidi. Üks tonn sellist kütust sisaldab vaid 20 kilogrammi uraan-235. Kokku laaditi reaktorisse 180 tonni uraandioksiidi. Siiani pole täpselt teada, kes ja mis eesmärgil otsustas jaamas läbi viia katse, mis läks vastuollu kõigi mõeldavate ohutusreeglitega.

Tuumaelektrijaamad Venemaal

Kui poleks olnud Tšernobõli katastroofi, jätkuks meie riigis (suure tõenäosusega) tuumaelektrijaamade kõige laiema ja levinuima ehitamise programm ikkagi. Igal juhul oli selline lähenemine NSV Liidus kavandatud.

Üldiselt hakati kohe pärast Tšernobõli paljusid programme massiliselt piirama, mis viis koheselt paljude "keskkonnasõbralike" soojuskandjate klasside hinnatõusuni. Paljudes piirkondades olid nad sunnitud naasma soojuselektrijaamade ehitamise juurde, mis (sealhulgas) töötavad isegi söel, saastades jätkuv alt tohutult suurte linnade atmosfääri.

2000. aastate keskel mõistis valitsus siiski tuumaprogrammi arendamise vajadust, sest ilma selleta oleks paljudele meie riigi piirkondadele lihts alt võimatu varustada vajalikku energiahulka.

Mitu tuumaelektrijaama meil täna riigis on? Ainult kümme. Jah, need on kõik Venemaa tuumajaamad. Kuid isegi see arv toodab rohkem kui 16% tarbitavast energiastmeie kodanikud. Kõigi nende tuumaelektrijaamade osana töötavate 33 jõuploki võimsus on 25,2 GW. Peaaegu 37% meie põhjapoolsete piirkondade elektrivajadusest kaetakse tuumaelektrijaamadega.

Üks kuulsamaid on Leningradi tuumaelektrijaam, mis ehitati 1973. aastal. Hetkel on käimas intensiivne teise etapi ehitus, mis võimaldab tõsta väljundvõimsust (4 tuhat MW) vähem alt kaks korda.

Ukraina TUJ

Nõukogude Liit tegi palju, sealhulgas liiduvabariikide energeetika arendamiseks. Nii sai Leedu omal ajal mitte ainult suurepärase infrastruktuuri ja palju tööstusettevõtteid, vaid ka Ignalina TEJ, mis kuni 2005. aastani oli tõeline “pockmarked Chicken”, pakkudes peaaegu kogu B alti regiooni odav alt (ja oma!) Energia.

Aga peamine kingitus tehti Ukrainale, kes sai korraga neli elektrijaama. Zaporožje TEJ on üldiselt Euroopa võimsaim, pakkudes korraga 6 GW energiat. Üldiselt annavad Ukraina tuumajaamad talle võimaluse iseseisv alt elektriga varustada, millega Leedu enam kiidelda ei saa.

Nüüd töötavad kõik samad neli jaama: Zaporožje, Rivne, Lõuna-Ukraina ja Hmelnitski. Vastupidiselt levinud arvamusele jätkas Tšernobõli tuumaelektrijaama kolmas plokk tööd kuni 2000. aastani, varustades piirkonda regulaarselt elektriga. Hetkel toodetakse 46% kogu Ukraina elektrist Ukraina tuumaelektrijaamades.

Riigi võimude kummalised poliitilised ambitsioonid viisid selleni, et 2011. aastalvõeti vastu otsus asendada vene kütuseelemendid Ameerika omadega. Eksperiment ebaõnnestus täielikult ja Ukraina tööstusele tekitati peaaegu 200 miljonit dollarit kahju.

Väljavaated

Täna meenutatakse rahumeelse aatomi eeliseid taas kõikjal maailmas. Väikesest ja primitiivsest tuumajaamast, mis kulutab aastas umbes 2 tonni kütust, saab energiaga varustada terve linna. Kui palju gaasi või kivisütt tuleb sama aja jooksul põletada? Seega on tehnoloogia väljavaated tohutud: traditsiooniliste energialiikide hind kasvab pidev alt ja nende arv väheneb.