В средата на ХХ век най-добрите умове на човечеството работиха усилено едновременно над две задачи: създаването на атомната бомба, а също и как да използват енергията на атома за мирни цели. Така се появиха първите в света ядрени централи. Какъв е принципът на работа на атомните електроцентрали? И къде в света са най-големите от тези електроцентрали?
История и особености на ядрената енергия
„Енергията е главата на всичко” - така може да се префразира известната поговорка, като се имат предвид обективните реалности на 21 век. С всеки нов кръг от технологичен прогрес човечеството се нуждае от все по-голям брой от него. Днес енергията на "мирния атом" се използва активно в икономиката и производството, а не само в енергийния сектор.
Електроенергията, произведена в така наречените атомни електроцентрали (принципът на работа на които е много прост по своята същност) се използва широко в промишлеността, космическите изследвания, медицината и селското стопанство.
Ядрената енергия е тежката индустрия, която извлича топлина и електричество от кинетичната енергия на един атом.
Кога се появиха първите атомни електроцентрали? Принципът на работа на такива електроцентрали съветските учени изучават още през 40-те години. Между другото, паралелно са измислили и първата атомна бомба. По този начин атомът беше едновременно „мирен” и смъртоносен.
През 1948 г. И. В. Курчатов кани съветското правителство да започне директна работа по добив на атомна енергия. Две години по-късно в Съветския съюз (в град Обнинск, област Калуга) започва строителството на първата атомна електроцентрала на планетата.
Принципът на работа на всички атомни централи е подобен, но изобщо не е трудно да го разберем. Това ще бъде обсъдено по-късно.
АЕЦ: принцип на работа (снимка и описание)
Основата на работата на всяка атомна електроцентрала е мощна реакция, която възниква по време на деленето на атомно ядро. В този процес най-често участват уран-235 атоми или плутоний. Ядрото на атомите е разделено от неутрон, който влиза в тях отвън. В този случай се появяват нови неутрони, както и фрагменти от делене, които имат огромна кинетична енергия. Просто тази енергия е основният и ключов продукт на всяка атомна електроцентрала.
Така че можете да опишете принципа на работа на АЕЦ на реактора. На следващата снимка можете да видите как изглежда отвътре.
Различават се три основни типа ядрени реактори:
- канален реактор с висока мощност (накратко - RBMK);
- водно-воден реактор (VVER);
- реактор с бърз неутрон (BN).
Отделно си струва да се опише принципът на работа на атомните електроцентрали като цяло. Как работи, ще разгледаме в следващата статия.
Принципът на работа на атомните електроцентрали (схема)
Атомната централа работи при определени условия и в строго определени режими. В допълнение към ядрен реактор (един или повече) структурата на атомната електроцентрала включва други системи, специални съоръжения и висококвалифициран персонал. Какъв е принципът на работа на атомните електроцентрали? Накратко може да се опише по следния начин.
Основният елемент на всяка атомна електроцентрала е ядрен реактор, в който протичат всички основни процеси. В предишния раздел писахме за това, което се случва в реактора. В този огромен котел се подава ядрено гориво (обикновено най-често това е уран) под формата на малки черни таблетки.
Енергията, отделена по време на реакциите, които протичат в ядрен реактор, се преобразува в топлина и се прехвърля в охлаждащата течност (обикновено вода). Струва си да се отбележи, че охлаждащата течност в този процес получава определена доза радиация.
Освен това топлината от охлаждащата течност се прехвърля в обикновена вода (чрез специални устройства - топлообменници), която в резултат на това кипи. Водната пара, която се образува в този случай, върти турбината. Към последния е свързан генератор, който генерира електрическа енергия.
Така, според принципа на работа на атомна електроцентрала, това е същата топлоелектрическа централа. Единствената разлика е как се образува парата.
География на ядрената енергия
Първите пет държави, произвеждащи ядрена енергия, са както следва:
- САЩ.
- Франция.
- Япония.
- Русия.
- Южна Корея
В същото време Съединените американски щати, генериращи около 864 млрд. КВтч годишно, произвеждат до 20% от световната електроенергия.
Общо 31 държави работят в атомни електроцентрали в света. От всички континенти на планетата само два (Антарктида и Австралия) са напълно свободни от ядрена енергия.
Към днешна дата в света работят 388 ядрени реактора. Вярно, 45 от тях не са произвеждали електричество от година и половина. Повечето ядрени реактори се намират в Япония и САЩ. Пълната им география е представена на следната карта. Страните с работещи ядрени реактори са маркирани в зелено, общият им брой в определено състояние също е посочен.
Развитието на ядрената енергия в различни страни
Като цяло от 2014 г. се наблюдава общ спад в развитието на ядрената енергия. Три държави са лидери в изграждането на нови ядрени реактори: това са Русия, Индия и Китай. Освен това редица държави, които нямат атомни електроцентрали, планират да ги построят в близко бъдеще. Те включват Казахстан, Монголия, Индонезия, Саудитска Арабия и редица страни в Северна Африка.
От друга страна, редица държави започнаха постепенно намаляване на броя на атомните електроцентрали. Те включват Германия, Белгия и Швейцария. А в някои страни (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядрената енергия е забранена на законодателно ниво.
Основните проблеми на ядрената енергия
Развитието на ядрената енергия има един важен екологичен проблем. Това е така нареченото термично замърсяване на околната среда. Така според много експерти ядрените централи отделят повече топлина от топлоелектрическите централи със същия капацитет. Топлинното замърсяване на водата е особено опасно, което нарушава естествените условия на живот на биологичните организми и води до смъртта на много видове риби.
Друг належащ въпрос, свързан с ядрената енергия, се отнася най-общо до ядрената безопасност. За първи път човечеството сериозно се замисли над този проблем след катастрофата в Чернобил през 1986 г. Принципът на работа на Чернобилската АЕЦ не се различаваше много от този на другите атомни електроцентрали. Това обаче не я спаси от голяма и сериозна авария, която доведе до много сериозни последици за цяла Източна Европа.
Освен това опасността от ядрената енергия не се ограничава само до възможни технологични аварии. И така, възникват големи проблеми с изхвърлянето на ядрени отпадъци.
Ползите от ядрената енергия
Въпреки това, привържениците на развитието на ядрената енергия също наричат ясните предимства на работата на атомните централи. По-специално, наскоро Световната ядрена асоциация публикува своя доклад с много интересни данни. Според него броят на човешките жертви, съпътстващи производството на един гигават електроенергия в атомните електроцентрали, е 43 пъти по-малък, отколкото в традиционните ТЕЦ.
Има и други също толкова важни предимства. А именно:
- ниска цена на производството на електроенергия;
- екологична чистота на ядрената енергия (с изключение на термичното замърсяване на водата);
- липса на строго географско позоваване на атомните централи към големи източници на гориво.
