Qısaca nüvə enerjisi. Rusiyada nüvə enerjisi digər sənaye sahələrinin inkişafı üçün lokomotivdir
Nüvə enerjisindən elektrik enerjisinə çevirmək üçün istifadə ilk dəfə 1954-cü ildə ölkəmizdə həyata keçirilmişdir.Obninskdə 5000 kVt gücündə ilk atom elektrik stansiyası (AES) istifadəyə verilmişdir. Nüvə reaktorunda ayrılan enerji suyu buxara çevirmək üçün istifadə olunurdu, daha sonra generatora qoşulmuş turbin fırlanırdı. Nüvə enerjisinin inkişafı. İstifadəyə verilmiş Novovoronej, Leninqrad, Kursk, Kola və digər atom elektrik stansiyaları da eyni prinsiplə işləyir. Bu stansiyaların reaktorları 500-1000 MVt gücə malikdir. Atom elektrik stansiyaları əsasən ölkənin Avropa hissəsində tikilir. Bu, qaz yanacaqları ilə işləyən istilik elektrik stansiyaları ilə müqayisədə atom elektrik stansiyalarının üstünlükləri ilə bağlıdır. Nüvə reaktorları az miqdarda üzvi yanacaq istehlak etmir və dəmir yolu nəqliyyatını kömür daşımaları ilə yükləmir. Atom elektrik stansiyaları atmosfer oksigenini istehlak etmir və ətraf mühiti kül və yanma məhsulları ilə çirkləndirmir. Bununla belə, atom elektrik stansiyalarının əhalinin sıx məskunlaşdığı ərazilərdə yerləşdirilməsi potensial təhlükə yaradır. Termal (yəni yavaş) neytron reaktorlarında uranın yalnız 1-2%-i istifadə olunur. Uranın tam istifadəsi sürətli neytron reaktorlarında əldə edilir ki, bu da plutonium şəklində yeni nüvə yanacağının təkrar istehsalını təmin edir. 1980-ci ildə Beloyarsk AES-də 600 MVt gücündə dünyada ilk sürətli neytron reaktoru işə salındı. Nüvə enerjisi, bir çox digər sənaye sahələri kimi, ətraf mühitə zərərli və ya təhlükəli təsirlərə malikdir. Ən böyük potensial təhlükə radioaktiv çirklənmədir. Radioaktiv tullantıların utilizasiyası və köhnə atom elektrik stansiyalarının sökülməsi ilə bağlı mürəkkəb problemlər yaranır. Onların istismar müddəti təxminən 20 ildir, bundan sonra konstruktiv materiallarda uzun müddət radiasiyaya məruz qaldığı üçün stansiyaları bərpa etmək mümkün deyil. Atom elektrik stansiyası stansiya işçilərinin və ictimaiyyətin maksimum təhlükəsizliyi nəzərə alınmaqla dizayn edilmişdir. Dünyadakı atom elektrik stansiyalarının iş təcrübəsi göstərir ki, normal rejimdə biosfer atom elektrik stansiyalarının radiasiya təsirindən etibarlı şəkildə qorunur. Bununla belə, Çernobıl AES-də dördüncü reaktorun partlaması göstərdi ki, reaktorların layihələndirilməsində personalın səhvləri və yanlış hesablamalar səbəbindən reaktor nüvəsinin məhv olma riski reallıq olaraq qalır, ona görə də bu riski azaltmaq üçün ən sərt tədbirlər görülür. . Nüvə reaktorları nüvə sualtı qayıqlarında və buzqıran gəmilərdə quraşdırılır. Nüvə silahı. Atom bombasında böyük bir neytron böyütmə faktoru ilə idarə olunmayan zəncirvari reaksiya aparılır. Enerjinin demək olar ki, ani buraxılması (partlayış) üçün reaksiya sürətli neytronlarla (235 moderatordan istifadə etmədən) davam etməlidir. Partlayıcı saf uran g2U və ya 239 plutonium 94Pu-dur. Partlayışın baş verməsi üçün parçalanan material kritik ölçüdən artıq olmalıdır. Bu, ya parçalanan materialın iki hissəsini kritikaltı ölçülərlə tez birləşdirməklə, ya da bir parçanı kəskin şəkildə sıxaraq səthdən neytron sızmasının parçanın ölçülərinin superkritik olduğu qədər aşağı düşdüyü ölçüdə əldə edilir. Hər ikisi adi partlayıcılardan istifadə etməklə həyata keçirilir. Bomba partlayanda temperatur on milyonlarla kelvinə çatır. Bu temperaturda təzyiq kəskin şəkildə yüksəlir və güclü partlayış dalğası əmələ gəlir. Eyni zamanda güclü radiasiya meydana gəlir. Bomba partlayışının zəncirvari reaksiya məhsulları yüksək radioaktivdir və canlı orqanizmlər üçün təhlükəlidir. Atom bombalarından ABŞ İkinci Dünya Müharibəsinin sonunda Yaponiyaya qarşı istifadə etdi. 1945-ci ildə Yaponiyanın Xirosima və Naqasaki şəhərlərinə atom bombaları atıldı. Bir termonüvə (hidrogen) bombası termonüvə bombasının içərisinə yerləşdirilən atom bombasının partlamasından istifadə edərək birləşmə reaksiyasını başlatır. Qeyri-ciddi bir həll, atom bombasının partlaması temperaturu artırmaq üçün deyil, atom bombasının partlaması zamanı yaranan radiasiya ilə termonüvə yanacağını güclü şəkildə sıxmaq üçün istifadə edildiyi ortaya çıxdı. Ölkəmizdə termonüvə partlayışının yaradılması üçün əsas ideyalar A.D.Saxarov tərəfindən irəli sürülüb. Nüvə silahının yaradılması ilə müharibədə qalib gəlmək mümkünsüz oldu. Nüvə müharibəsi bəşəriyyətin məhvinə səbəb ola bilər, buna görə də bütün dünya xalqları nüvə silahını qadağan etmək üçün israrla mübarizə aparır.
"Atom Enerjisi"
Giriş
Enerji milli iqtisadiyyatın ən mühüm sahəsi olmaqla, enerji ehtiyatlarını, müxtəlif növ enerjinin istehsalını, çevrilməsini, ötürülməsini və istifadəsini əhatə edir. Bu, dövlətin iqtisadiyyatının əsasını təşkil edir.
Dünyada sənayeləşmə prosesi gedir ki, bu da materialların əlavə istehlakını tələb edir, bu da enerji xərclərini artırır. Əhalinin artması ilə torpağın becərilməsi, məhsul yığımı, gübrə istehsalı və s. üçün enerji xərcləri artır.
Hazırda planetin təbii, asanlıqla əldə edilə bilən ehtiyatlarının çoxu tükənmək üzrədir. Xammal böyük dərinliklərdə və ya dəniz rəflərində çıxarılmalıdır. Dünyanın məhdud neft və qaz ehtiyatları, deyəsən, bəşəriyyəti enerji böhranı perspektivi qarşısında qoyur. Bununla belə, nüvə enerjisindən istifadə bəşəriyyətə bunun qarşısını almaq imkanı verir, çünki atom nüvəsinin fizikası üzrə aparılan fundamental tədqiqatların nəticələri atom nüvələrinin müəyyən reaksiyaları zamanı ayrılan enerjidən istifadə etməklə enerji böhranı təhlükəsinin qarşısını almağa imkan verir. .
Nüvə energetikasının inkişaf tarixi
1939-cu ildə ilk dəfə bir uran atomunu parçalamaq mümkün oldu. Daha 3 il keçdi və ABŞ-da idarə olunan nüvə reaksiyasını həyata keçirmək üçün reaktor yaradıldı. Daha sonra 1945-ci ildə atom bombası hazırlanaraq sınaqdan keçirildi və 1954-cü ildə ölkəmizdə ilk dəfə olaraq dünyada atom elektrik stansiyası istifadəyə verildi. Bütün bu hallarda atom nüvəsinin parçalanmasının nəhəng enerjisindən istifadə edilmişdir. Atom nüvələrinin birləşməsi nəticəsində daha da böyük miqdarda enerji ayrılır. 1953-cü ildə SSRİ-də ilk dəfə termonüvə bombası sınaqdan keçirildi və insan günəşdə baş verən prosesləri təkrarlamağı öyrəndi. Hələlik nüvə birləşməsindən dinc məqsədlər üçün istifadə edilə bilməz, lakin bu mümkün olarsa, insanlar milyardlarla il ərzində özlərini ucuz enerji ilə təmin edəcəklər. Bu problem son 50 ildə müasir fizikanın ən mühüm sahələrindən biri olmuşdur.
Təxminən 1800-cü ilə qədər odun əsas yanacaq idi. Ağac enerjisi bitkilərin həyatı boyu yığılan günəş enerjisindən əldə edilir. Sənaye İnqilabından bəri insanlar kömür və neft kimi minerallardan asılı olublar ki, onların da enerjisi günəş enerjisindən əldə edilirdi. Kömür kimi bir yanacaq yandırıldıqda, kömürün tərkibindəki hidrogen və karbon atomları havanın oksigen atomları ilə birləşir. Sulu və ya karbon qazı meydana gəldikdə, hər kiloqrama təxminən 1,6 kilovat-saata və ya karbon atomu üçün təxminən 10 elektron volta bərabər olan yüksək temperatur ayrılır. Bu enerji miqdarı atomların elektron strukturunda dəyişikliklərə səbəb olan kimyəvi reaksiyalar üçün xarakterikdir. İstilik şəklində ayrılan enerjinin bir hissəsi reaksiyanın davam etməsi üçün kifayətdir.
SSRİ-də 27 iyun 1954-cü ildə Obninskdə gücü 5 MVt olan dünyada ilk sınaq atom elektrik stansiyası işə salındı. Bundan əvvəl atom nüvəsinin enerjisi ilk növbədə hərbi məqsədlər üçün istifadə olunurdu. İlk Atom Elektrik Stansiyasının işə salınması Atom Enerjisindən Sülh Məqsədlərində İstifadəyə dair 1-ci Beynəlxalq Elmi-Texniki Konfransda (1955-ci ilin avqustu, Cenevrə) tanınmış enerjidə yeni istiqamətin açılışını qeyd etdi.
1958-ci ildə gücü 100 MVt olan Sibir Atom Elektrik Stansiyasının 1-ci mərhələsi (ümumi layihə gücü 600 MVt) istifadəyə verildi. Elə həmin il Beloyarsk sənaye atom elektrik stansiyasının tikintisinə başlandı və 1964-cü il aprelin 26-da 1-ci mərhələnin generatoru (100 MVt) Sverdlovsk enerji sisteminə cərəyan verdi, 2-ci qurğu 200 tutumlu. MVt 1967-ci ilin oktyabrında istifadəyə verilmişdir. Beloyarsk AES-in fərqli xüsusiyyəti buxarın birbaşa nüvə reaktorunda həddindən artıq qızdırılmasıdır (lazımi parametrlər əldə olunana qədər).
1964-cü ilin sentyabrında Novovoronej AES-in 210 MVt gücündə 1-ci bloku işə salındı. Bu AES-də 1 kVt/saat elektrik enerjisinin dəyəri (hər hansı elektrik stansiyasının fəaliyyətinin ən mühüm iqtisadi göstəricisi) sistematik şəkildə azalıb: 1,24 qəpik təşkil edib. 1965-ci ildə 1,22 qəpik. 1966-cı ildə 1,18 qəpik. 1967-ci ildə 0,94 qəpik. 1968-ci ildə Novovoronej AES-in birinci bloku təkcə sənaye istifadəsi üçün deyil, həm də nüvə enerjisinin imkanlarını və üstünlüklərini, AES-lərin etibarlılığını və təhlükəsizliyini nümayiş etdirmək üçün nümayiş obyekti kimi tikilmişdir. 1965-ci ilin noyabrında Ulyanovsk vilayətinin Melekess şəhərində 50 MVt gücündə “qaynayan” tipli su-su reaktoru olan atom elektrik stansiyası işə düşdü; reaktor bir dövrəli layihəyə uyğun olaraq yığıldı. , stansiyanın yerləşdirilməsinin asanlaşdırılması. 1969-cu ilin dekabrında Novovoronej AES-in ikinci bloku (350 MVt) işə salındı.
Xaricdə 46 MVt gücündə ilk sənaye nüvə elektrik stansiyası 1956-cı ildə Kalder Hallda (İngiltərə) istifadəyə verilmişdir. Bir il sonra Shipportportda (ABŞ) 60 MVt gücündə atom elektrik stansiyası işə düşdü.
Nüvə Enerjisinin Əsasları
Atom nüvəsi pulsuz Ze, kütləvi M, spin J, maqnit və elektrik dördqütblü an Q, müəyyən radius R, izotopik spin T ilə xarakterizə olunur və nuklonlardan - proton və neytronlardan ibarətdir. Bütün atom nüvələri sabit və qeyri-sabit bölünür. Sabit nüvələrin xassələri qeyri-müəyyən müddətə dəyişməz olaraq qalır. Qeyri-sabit nüvələr müxtəlif növ çevrilmələrə məruz qalır.
Radioaktivlik və ya nüvələrin kortəbii parçalanması fenomeni 1896-cı ildə fransız fiziki A. Bekkerel tərəfindən kəşf edilmişdir. O, uran və onun birləşmələrinin qeyri-şəffaf cisimlərdən nüfuz edən şüalar və ya hissəciklər yaydığını və foto lövhəni işıqlandıra biləcəyini kəşf etmişdir; Bekkerel müəyyən etmişdir ki, radiasiyanın intensivliyi yalnız uranın konsentrasiyasına mütənasibdir və xarici şəraitdən (temperatur, təzyiq) və uranın hər hansı kimyəvi birləşmələrdə olub-olmamasından asılı deyil.
Alfa çürüməsi
Nüvənin bağlanma enerjisi onun tərkib hissələrinə parçalanmağa qarşı müqavimətini xarakterizə edir. Əgər nüvənin bağlanma enerjisi onun parçalanma məhsullarının bağlanma enerjisindən azdırsa, bu o deməkdir ki, nüvə özbaşına parçalana bilər. Alfa parçalanması zamanı alfa hissəcikləri demək olar ki, bütün enerjini aparır və onun yalnız 2%-i ikinci dərəcəli nüvəyə gedir. Alfa parçalanması zamanı kütlə sayı 4 vahid, atom nömrəsi isə iki vahid dəyişir.
Alfa hissəciyinin ilkin enerjisi 4-10 MeV-dir. Alfa hissəcikləri böyük kütlə və yükə malik olduğundan, onların havada orta sərbəst yolu qısadır. Məsələn, uran nüvəsi tərəfindən buraxılan alfa hissəcikləri üçün havada orta sərbəst yol 2,7 sm, radiumun buraxdığı isə 3,3 sm-dir.
Beta çürüməsi
Bu, bir atom nüvəsinin kütlə sayını dəyişdirmədən atom nömrəsinin dəyişməsi ilə başqa bir nüvəyə çevrilməsi prosesidir. Üç növ beta parçalanma var: elektron, pozitron və orbital elektronun atom nüvəsi tərəfindən tutulması. Ən son çürümə növü də adlanır TO-tutma, çünki bu halda nüvəyə ən yaxın olan elektronun udulma ehtimalı böyükdür TO mərmilər. Elektronların udulması L Və M mərmi də mümkündür, lakin daha az ehtimal olunur. b-aktiv nüvələrin yarı ömrü çox geniş diapazonda dəyişir.
Hazırda məlum olan beta-aktiv nüvələrin sayı min yarıma yaxındır, lakin onlardan yalnız 20-si təbii olaraq meydana gələn beta-radioaktiv izotoplardır. Qalanların hamısı süni şəkildə əldə edilir.
Çürümə zamanı buraxılan elektronların kinetik enerjisinin fasiləsiz paylanması onunla izah olunur ki, elektronla yanaşı, antineytrino da buraxılır. Əgər antineytrinolar olmasaydı, elektronlar qalıq nüvənin impulsuna bərabər olan ciddi şəkildə müəyyən edilmiş impulsa malik olardılar. Spektrdə kəskin qırılma beta parçalanma enerjisinə bərabər olan kinetik enerji dəyərində müşahidə olunur. Bu halda nüvənin və antineytrinonun kinetik enerjiləri sıfıra bərabərdir və elektron reaksiya zamanı ayrılan bütün enerjini özündən aparır.
Elektron parçalanma zamanı qalıq nüvənin kütlə sayını saxlamaqla, orijinaldan bir nömrəli sırası var. Bu o deməkdir ki, qalıq nüvədə protonların sayı bir artdı, neytronların sayı isə əksinə kiçildi: N= A– (Z+1).
Qamma çürüməsi
Sabit nüvələr ən aşağı enerjiyə uyğun vəziyyətdədir. Bu vəziyyət əsas adlanır. Bununla belə, atom nüvələrini müxtəlif hissəciklər və ya yüksək enerjili protonlarla şüalandırmaq yolu ilə onlara müəyyən enerji ötürülə və deməli, daha yüksək enerjiyə uyğun vəziyyətlərə ötürülə bilər. Bir müddət sonra həyəcanlanmış vəziyyətdən əsas vəziyyətə keçən atom nüvəsi həyəcan enerjisi kifayət qədər yüksək olarsa, ya hissəcik, ya da yüksək enerjili elektromaqnit şüalanması - qamma kvant buraxa bilər. Həyəcanlanmış nüvə diskret enerji vəziyyətlərində olduğundan, qamma şüalanma xətti spektr ilə xarakterizə olunur.
Bir parçalanma reaksiyasının diqqətəlayiq və son dərəcə vacib xüsusiyyəti parçalanmanın çoxlu neytron istehsal etməsidir. Bu vəziyyət nüvə parçalanmasının stasionar və ya inkişaf edən zəncirvari reaksiyasını saxlamaq üçün şərait yaratmağa imkan verir. Həqiqətən, parçalanan nüvələri olan mühitdə bir neytron parçalanma reaksiyasına səbəb olarsa, reaksiya nəticəsində yaranan neytronlar müəyyən bir ehtimalla nüvə parçalanmasına səbəb ola bilər ki, bu da uyğun şəraitdə nəzarətsiz parçalanma prosesinin inkişafına səbəb ola bilər.
Nüvə reaktorları
Ağır nüvələrin parçalanması zamanı bir neçə sərbəst neytron əmələ gəlir. Bu, ağır elementləri olan bir mühitdə yayılan neytronların yeni sərbəst neytronların emissiyası ilə parçalanmasına səbəb ola biləcəyi zaman sözdə parçalanma zəncirvari reaksiyasını təşkil etməyə imkan verir. Əgər mühit elədirsə ki, yeni yaranan neytronların sayı artır, onda parçalanma prosesi uçqun kimi artır. Sonrakı parçalanmalar zamanı neytronların sayı azaldıqda, nüvə zəncirvari reaksiya sönür.
Stasionar nüvə zəncirvari reaksiyasını əldə etmək üçün açıq şəkildə elə şərait yaratmaq lazımdır ki, bir neytronu udan hər bir nüvə parçalanma zamanı orta hesabla bir neytron buraxsın ki, bu da ikinci ağır nüvənin parçalanmasına doğru gedir.
Nüvə reaktoru müəyyən ağır nüvələrin parçalanmasının idarə olunan zəncirvari reaksiyasının həyata keçirildiyi və saxlandığı bir cihazdır.
Reaktorda nüvə zəncirvari reaksiyası yalnız istənilən neytron enerjisində parçalana bilən müəyyən sayda parçalana bilən nüvələrlə baş verə bilər. Parçalanan materiallardan ən vacibi təbii uranda payı cəmi 0,714% olan 235U izotopudur.
238U enerjisi 1,2 MeV-dən çox olan neytronlar tərəfindən parçalana bilsə də, təbii uranda sürətli neytronlar üzərində öz-özünə davam edən zəncirvari reaksiya 238U nüvələrinin sürətli neytronlarla qeyri-elastik qarşılıqlı təsirinin yüksək ehtimalı səbəbindən mümkün deyil. Bu halda, neytron enerjisi 238U nüvələrin parçalanma enerjisi eşikindən aşağı olur.
Moderatorun istifadəsi 238U-da rezonansın udulmasının azalmasına səbəb olur, çünki neytron moderator nüvələri ilə toqquşma nəticəsində rezonans enerjiləri bölgəsindən keçə və 235U, 239Pu, 233U nüvələri tərəfindən udula bilər, parçalanma kəsiyi neytron enerjisinin azalması ilə əhəmiyyətli dərəcədə artır. Moderatorlar kimi az kütləli və kiçik udma kəsiyi olan materiallardan (su, qrafit, berilyum və s.) istifadə olunur.
PAGE_BREAK--
Parçalanma zəncirvari reaksiyasını xarakterizə etmək üçün vurma faktoru adlanan kəmiyyətdən istifadə olunur TO. Bu, müəyyən bir nəslin neytronlarının sayının əvvəlki nəslin neytronlarının sayına nisbətidir. Sabit parçalanma zəncirvari reaksiya üçün TO=1. Bir yetişdirmə sistemi (reaktor). TO=1 kritik adlanır. Əgər TO>1, sistemdə neytronların sayı artır və bu halda superkritik adlanır. At TO< 1 происходит уменьшение числа нейтронов и система называется подкритической. В стационарном состоянии реактора число вновь образующихся нейтронов равно числу нейтронов, покидающих реактор (нейтроны утечки) и поглощающихся в его пределах. В критическом реакторе присутствуют нейтроны всех энергий. Они образуют так называемый энергетический спектр нейтронов, который характеризует число нейтронов различных энергий в единице объема в любой точке реактора. Средняя энергия спектра нейтронов определяется долей замедлителя, делящихся ядер (ядра горючего) и других материалов, которые входят в состав активной зоны реактора. Если большая часть делений происходит при поглощении тепловых нейтронов, то такой реактор называется реактором на тепловых нейтронах. Энергия нейтронов в такой системе не превышает 0.2 эВ. Если большая часть делений в реакторе происходит при поглощении быстрых нейтронов, такой реактор называется реактором на быстрых нейтронах.
Termal neytron reaktorunun nüvəsində nüvə yanacağı ilə yanaşı, böyük səpilmə kəsiyi və kiçik udma kəsiyi ilə xarakterizə olunan əhəmiyyətli moderator-maddə kütləsi var.
Reaktorun aktiv zonası, xüsusi reaktorlar istisna olmaqla, demək olar ki, həmişə çoxlu səpilmə səbəbindən neyronların bir hissəsini aktiv zonaya qaytaran reflektorla əhatə olunur. Sürətli neyron reaktorlarında aktiv zona reproduksiya zonaları ilə əhatə olunur. Onlar parçalanan izotopları toplayırlar. Bundan əlavə, reproduksiya zonaları da reflektor rolunu oynayır. Nüvə reaktorunda parçalanma məhsulları toplanır, bunlara şlak deyilir. Şlakların olması sərbəst neytronların əlavə itkilərinə səbəb olur.
Nüvə reaktorları yanacaq və moderatorun nisbi yerləşdirilməsindən asılı olaraq homojen və heterojen bölünür. Homojen bir reaktorda nüvə bir məhlul, qarışıq və ya ərimə şəklində yanacaq, moderator və soyuducunun homojen bir kütləsidir. Bloklar və ya yanacaq birləşmələri şəklində yanacağın moderatorda yerləşdirildiyi, içərisində müntəzəm həndəsi qəfəs meydana gətirən reaktor heterojen adlanır.
İstilik mənbəyi kimi nüvə reaktorunun xüsusiyyətləri
Reaktorun istismarı zamanı yanacaq elementlərində (yanacaq çubuqlarında), eləcə də onun bütün struktur elementlərində müxtəlif miqdarda istilik ayrılır. Bu, ilk növbədə, parçalanma fraqmentlərinin ləngiməsi, onların beta və qamma şüalanması, həmçinin neytronlarla qarşılıqlı əlaqədə olan nüvələr və nəhayət, sürətli neytronların ləngiməsi ilə əlaqədardır. Yanacaq nüvəsinin parçalanmasından olan fraqmentlər yüz milyardlarla dərəcə temperaturlara uyğun gələn sürətlərə görə təsnif edilir.
Həqiqətən, E = m u 2=3RT, burada E – fraqmentlərin kinetik enerjisi, MeV; R = 1.38·10-23 J/K – Boltsman sabiti. 1 MeV = 1,6 10-13 J olduğunu nəzərə alsaq, 1,6 10-6 E = 2,07 10-16 T, T = 7,7 109E alırıq. Parçalanma parçaları üçün ən çox ehtimal olunan enerji dəyərləri yüngül fraqment üçün 97 MeV və ağır üçün 65 MeV-dir. Sonra yüngül fraqment üçün müvafiq temperatur 7,5 1011 K, ağır fraqment üçün 5 1011 K təşkil edir. Nüvə reaktorunda əldə edilə bilən temperatur nəzəri cəhətdən demək olar ki, qeyri-məhdud olsa da, praktikada məhdudiyyətlər struktur materiallarının və yanacağın icazə verilən maksimum temperaturu ilə müəyyən edilir. elementləri.
Nüvə reaktorunun özəlliyi ondadır ki, parçalanma enerjisinin 94%-i dərhal istiliyə çevrilir, yəni. reaktorun gücünün və ya içindəki materialların sıxlığının nəzərəçarpacaq dərəcədə dəyişməyə vaxtı olmadığı müddət ərzində. Buna görə də, reaktorun gücü dəyişdikdə, istilik buraxılması gecikmədən yanacağın parçalanması prosesini izləyir. Bununla belə, reaktor söndürüldükdə, parçalanma sürəti onlarla dəfədən çox azaldıqda, onda üstünlük təşkil edən gecikmiş istilik buraxma mənbələri (parçalanma məhsullarından qamma və beta radiasiyası) qalır.
Nüvə reaktorunun gücü onun içindəki neyronların axınının sıxlığı ilə mütənasibdir, ona görə də nəzəri cəhətdən istənilən gücə nail olmaq mümkündür. Praktikada maksimum güc reaktorda buraxılan istiliyin çıxarılması sürəti ilə müəyyən edilir. Müasir güc reaktorlarında xüsusi istilik çıxarılması 102 – 103 MVt/m3, burulğan reaktorlarında – 104 – 105 MVt/m3 təşkil edir.
İstilik reaktordan onun içindən keçən bir soyuducu vasitəsi ilə çıxarılır. Reaktorun xarakterik xüsusiyyəti parçalanma reaksiyası dayandıqdan sonra qalıq istiliyin buraxılmasıdır ki, bu da reaktor bağlandıqdan sonra uzun müddət istiliyin çıxarılmasını tələb edir. Çürümə istilik gücü nominal gücdən əhəmiyyətli dərəcədə az olsa da, soyuducu suyun reaktor vasitəsilə dövranı çox etibarlı şəkildə təmin edilməlidir, çünki çürümə istiliyinə nəzarət etmək mümkün deyil. Həddindən artıq istiləşmə və yanacaq elementlərinə zərər verməmək üçün bir müddət işləyən reaktordan soyuducu suyun çıxarılması qəti qadağandır.
Güclü nüvə reaktorlarının dizaynı
Nüvə enerjisi reaktoru, ağır elementlərin nüvələrinin parçalanmasının idarə olunan zəncirvari reaksiyasının həyata keçirildiyi və bu proses zamanı ayrılan istilik enerjisinin bir soyuducu tərəfindən çıxarıldığı bir cihazdır. Nüvə reaktorunun əsas elementi nüvədir. Nüvə yanacağını saxlayır və parçalanma zəncirvari reaksiyasını həyata keçirir. Nüvə müəyyən bir şəkildə yerləşdirilən nüvə yanacağı olan yanacaq elementlərinin toplusudur. Termal neytron reaktorları moderatordan istifadə edir. Soyuducu yanacaq elementlərini soyutmaq üçün nüvədən pompalanır. Bəzi növ reaktorlarda moderator və soyuducu rolunu eyni maddə, məsələn, adi və ya ağır su yerinə yetirir.
Reaktorun işinə nəzarət etmək üçün nüvəyə böyük neytron udma en kəsiyi olan materiallardan hazırlanmış idarəetmə çubuqları daxil edilir. Güc reaktorlarının nüvəsi neytron reflektoru ilə əhatə olunmuşdur - nüvədən neytronların sızmasını azaltmaq üçün moderator materialı təbəqəsi. Bundan əlavə, reflektor sayəsində neytron sıxlığı və enerji buraxılması nüvənin bütün həcmi boyunca bərabərləşdirilir ki, bu da müəyyən bir zona ölçüsü üçün daha çox güc əldə etməyə, daha vahid yanacağın yanmasına nail olmağa, reaktorun işləmə müddətini artırmağa imkan verir. yanacağın həddindən artıq yüklənməsi olmadan və istilik aradan qaldırılması sistemini sadələşdirin. Reflektor neytronların və qamma kvantların ləngiməsi və udulması enerjisi ilə qızdırılır, buna görə də onun soyuması təmin edilir. Əsas, reflektor və digər elementlər adətən bioloji qoruyucu ilə əhatə olunmuş möhürlənmiş korpusda və ya korpusda yerləşdirilir.
Reaktorun təsnifatı
Reaktorlar parçalanma reaksiyasında iştirak edən neytronların enerji səviyyəsinə, yanacaq və moderatorun yerləşdirilməsi prinsipinə, nəzərdə tutulan təyinatına, moderatorun və soyuducu suyun növünə və onların fiziki vəziyyətinə görə təsnif edilir.
Enerjili neytronların səviyyəsinə görə: reaktorlar sürətli neytronlarda, istilik və aralıq (rezonans) enerjili neytronlarda işləyə bilər və buna uyğun olaraq istilik, sürətli və ara neytronlar üzrə rektorlara bölünürlər (bəzən qısalıq üçün onlar termal, sürətli və aralıq adlanır).
IN termal neytron reaktoruƏn çox nüvə parçalanması parçalanan izotopların nüvələri termal neytronları udduqda baş verir. Nüvə parçalanmasının əsasən enerjisi 0,5 MeV-dən çox olan neytronlar tərəfindən həyata keçirildiyi reaktorlara sürətli neytron reaktorları deyilir. Parçalanan izotopların nüvələri tərəfindən ara neytronların udulması nəticəsində ən çox parçalanmaların baş verdiyi reaktorlara aralıq (rezonans) neytron reaktorları deyilir.
Hal-hazırda termal neytron reaktorları ən çox yayılmışdır. Termal reaktorlar nüvədə 235U nüvə yanacağının 1-dən 100 kq/m3-ə qədər konsentrasiyası və böyük kütlələrin moderatorunun olması ilə xarakterizə olunur. Sürətli neytron reaktoru 235U və ya 239U nüvə yanacağının 1000 kq/m3 konsentrasiyası və nüvədə moderatorun olmaması ilə xarakterizə olunur.
Aralıq neytron reaktorlarında nüvədə çox az moderator var və orada 235U nüvə yanacağının konsentrasiyası 100-dən 1000 kq/m3-ə qədərdir.
Termal neytron reaktorlarında yanacaq nüvələrinin parçalanması sürətli neytronların nüvə tərəfindən tutulması zamanı da baş verir, lakin bu prosesin baş vermə ehtimalı əhəmiyyətsizdir (1 – 3%). Neytron moderatoruna ehtiyac, aşağı neytron enerjilərində yanacaq nüvələrinin effektiv parçalanma kəsiklərinin böyük olanlara nisbətən daha böyük olması ilə əlaqədardır.
Termal reaktorun nüvəsində bir moderator olmalıdır - nüvələri aşağı kütlə sayına malik olan bir maddə. Moderator kimi qrafit, ağır və ya yüngül su, berilyum və üzvi mayelərdən istifadə olunur. Moderator ağır su və ya qrafitdirsə, termal reaktor hətta təbii uran üzərində işləyə bilər. Digər moderatorlar zənginləşdirilmiş uranın istifadəsini tələb edirlər. Reaktorun tələb olunan kritik ölçüləri yanacağın zənginləşmə dərəcəsindən asılıdır, zənginləşdirmə dərəcəsi artdıqca onlar kiçilir. Termal neytron reaktorlarının əhəmiyyətli bir çatışmazlığı, moderator, soyuducu, struktur materialları və parçalanma məhsulları tərəfindən tutulması nəticəsində yavaş neytronların itirilməsidir. Buna görə də, belə reaktorlarda moderator, soyuducu və struktur materialları kimi yavaş neytron tutulması üçün kiçik kəsikli maddələrdən istifadə etmək lazımdır.
IN aralıq neytron reaktorları, ən çox parçalanma hadisələrinin enerjiləri istilikdən (1 eV-dən 100 keV-ə qədər) yuxarı olan neytronlar tərəfindən törədildiyi zaman, moderator kütləsi istilik reaktorlarından daha azdır. Belə bir reaktorun işinin özəlliyi ondan ibarətdir ki, aralıq bölgədə artan neytron parçalanması ilə yanacağın parçalanması kəsiyi struktur materiallarının və parçalanma məhsullarının udma kəsişməsindən daha az azalır. Beləliklə, parçalanma hadisələrinin baş vermə ehtimalı udma hadisələri ilə müqayisədə artır. Struktur materialların neytron xüsusiyyətlərinə olan tələblər daha az sərtdir və onların diapazonu daha genişdir. Beləliklə, aralıq neytron reaktorunun nüvəsi daha davamlı materiallardan hazırlana bilər ki, bu da reaktorun qızdırıcı səthindən xüsusi istilik çıxarılmasını artırmağa imkan verir. Aralıq reaktorlarda en kəsiyinin azalması səbəbindən yanacağın parçalanan izotopla zənginləşdirilməsi termal reaktorlardan daha yüksək olmalıdır. Aralıq neytron reaktorlarında nüvə yanacağının təkrar istehsalı termal neytron reaktorundan daha çoxdur.
Aralıq reaktorlarda soyuducu kimi zəif orta neytronları olan maddələrdən istifadə olunur. Məsələn, maye metallar. Moderator qrafit, berilyum və s.
Sürətli neytron reaktorunun nüvəsində yüksək zənginləşdirilmiş yanacaq olan yanacaq çubuqları var. Özək yanacaq xammalı (tükənmiş uran, torium) olan yanacaq elementlərindən ibarət üreme zonası ilə əhatə olunmuşdur. Nüvədən qaçan neytronlar çoxalma zonasında yanacaq xammalının nüvələri tərəfindən tutulur və nəticədə yeni nüvə yanacağı əmələ gəlir. Sürətli reaktorların xüsusi üstünlüyü, onlarda nüvə yanacağının genişləndirilmiş bərpasını təşkil etmək imkanıdır, yəni. enerji istehsalı ilə eyni vaxtda yanmış nüvə yanacağı əvəzinə yeni nüvə yanacağı istehsal olunsun. Sürətli reaktorlar moderator tələb etmir və soyuducunun neytronları yavaşlatmasına ehtiyac yoxdur.
Davamı
--PAGE_BREAK--
Yanacağın nüvəyə yerləşdirilməsi üsulundan asılı olaraq reaktorlar homojen və heterogen bölünür.
IN homojen reaktor nüvə yanacağı, soyuducu və moderator (əgər varsa) hərtərəfli qarışdırılır və eyni fiziki vəziyyətdədir, yəni. Tamamilə homojen bir reaktorun nüvəsi nüvə yanacağı, soyuducu və ya moderatorun maye, bərk və ya qaz halında homojen qarışığıdır. Homojen reaktorlar həm termal, həm də sürətli neytron ola bilər. Belə bir reaktorda bütün aktiv zona polad sferik gövdənin içərisində yerləşir və məhlul və ya maye ərintisi (məsələn, uranil sulfatın suda məhlulu, suda məhlul) şəklində yanacaq və moderatorun maye homojen qarışığını təmsil edir. maye vismutda uran), eyni zamanda soyuducu kimi xidmət edir.
Nüvə parçalanma reaksiyası sferik reaktor qabının içərisində yanacaq məhlulunda baş verir və nəticədə məhlulun temperaturu yüksəlir. Reaktordan çıxan yanar məhlul istilik dəyişdiricisinə daxil olur, burada istiliyi ikincili dövrənin suyuna ötürür, soyudulur və dairəvi nasosla yenidən reaktora göndərilir. Nüvə reaksiyasının reaktordan kənarda baş verməməsini təmin etmək üçün dövrə boru kəmərlərinin, istilik dəyişdiricisinin və nasosun həcmləri elə seçilir ki, dövrənin hər bir hissəsində yerləşən yanacağın həcmi kritikdən xeyli aşağı olsun. Homojen reaktorlar heterojenlərə nisbətən bir sıra üstünlüklərə malikdir. Bu, nüvənin sadə dizaynı və onun minimal ölçüləri, reaktoru dayandırmadan iş zamanı parçalanma məhsullarını davamlı olaraq çıxarmaq və təzə nüvə yanacağını əlavə etmək imkanı, yanacağın hazırlanmasının asanlığı, həmçinin reaktoru dəyişdirməklə idarə oluna bilməsidir. nüvə yanacağının konsentrasiyası.
Bununla belə, homojen reaktorların ciddi çatışmazlıqları da var. Dövrə ilə dövr edən homojen qarışıq güclü radioaktiv şüalanma yayır ki, bu da əlavə qorunma tələb edir və reaktorun idarə edilməsini çətinləşdirir. Yanacağın yalnız bir hissəsi reaktordadır və enerji istehsalı üçün istifadə olunur, digər hissəsi isə xarici boru kəmərlərində, istilik dəyişdiricilərində və nasoslardadır. Sirkulyasiya edən qarışıq reaktor və dövrə sistemlərinin və cihazların ciddi korroziyasına və aşınmasına səbəb olur. Suyun radiolizi nəticəsində homojen bir reaktorda partlayıcı partlayıcı qarışığın əmələ gəlməsi onun yanması üçün cihazlar tələb edir. Bütün bunlar homogen reaktorlardan geniş istifadə olunmamasına gətirib çıxardı.
IN heterojen reaktor bloklar şəklində yanacaq moderatorda yerləşdirilir, yəni. yanacaq və moderator məkan olaraq ayrılmışdır.
Hazırda enerji məqsədləri üçün yalnız heterojen reaktorlar nəzərdə tutulub. Belə bir reaktorda nüvə yanacağı qaz, maye və bərk vəziyyətdə istifadə edilə bilər. Ancaq indi heterojen reaktorlar yalnız bərk yanacaqla işləyir.
Moderator maddəsindən asılı olaraq heterojen reaktorlar qrafit, yüngül su, ağır su və üzvi reaktorlara bölünür. Soyuducunun növünə görə, heterojen reaktorlar yüngül su, ağır su, qaz və maye metaldır. Reaktorun içərisindəki maye soyuducu bir fazalı və iki fazalı vəziyyətdə ola bilər. Birinci halda, reaktorun içərisindəki soyuducu qaynamır, ikincisində isə qaynayır.
Öz nüvəsindəki maye soyuducu suyun temperaturu qaynama nöqtəsindən aşağı olan reaktorlara təzyiqli su reaktorları, içərisində soyuducu mayenin qaynadığı reaktorlara isə qaynayan su reaktorları deyilir.
İstifadə olunan moderator və soyuducudan asılı olaraq, heterojen reaktorlar müxtəlif konstruksiyalara uyğun dizayn edilir. Rusiyada nüvə reaktorlarının əsas növləri su ilə soyudulmuş və su-qrafitdir.
Dizaynına görə reaktorlar gəmi və kanal reaktorlarına bölünür. IN gəmi reaktorları soyuducu təzyiqi korpus tərəfindən həyata keçirilir. Ümumi soyuducu axını reaktor qabının içərisində axır. IN kanal reaktorları Soyuducu maye yanacaq qurğusu ilə birlikdə hər bir kanala ayrıca verilir. Reaktor gəmisi soyuducu təzyiqi ilə yüklənmir, bu təzyiq hər bir fərdi kanal tərəfindən aparılır.
Məqsədindən asılı olaraq nüvə reaktorları güc reaktorları, çeviricilər və reaktorlar, tədqiqat və çoxməqsədli, nəqliyyat və sənaye ola bilər.
Nüvə enerjisi reaktorları atom elektrik stansiyalarında, gəmi elektrik stansiyalarında, nüvə kombinə edilmiş istilik və elektrik stansiyalarında (İES), həmçinin nüvə istilik təchizatı stansiyalarında (HT) elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunur.
Təbii uran və toriumdan ikinci dərəcəli nüvə yanacağı istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş reaktorlar adlanır çeviricilər və ya yetişdiricilər. Konvertor reaktorunda ikincil nüvə yanacağı ilkin istehlak ediləndən daha az istehsal edir. Bir damazlıq reaktorda nüvə yanacağının genişləndirilmiş reproduksiyası həyata keçirilir, yəni. xərcləndiyindən çox olduğu ortaya çıxır.
Tədqiqat reaktorları neytronların maddə ilə qarşılıqlı əlaqəsi proseslərinin öyrənilməsinə, intensiv neytron və qamma şüalanma sahələrində reaktor materiallarının davranışının öyrənilməsinə, radiokimyəvi və bioloji tədqiqatlara, izotopların istehsalına, nüvə reaktorlarının fizikasının eksperimental tədqiqinə xidmət edir. Reaktorlar müxtəlif güclərə, stasionar və ya impulslu iş rejimlərinə malikdirlər. Ən çox yayılmışlar zənginləşdirilmiş urandan istifadə edən təzyiqli su tədqiqat reaktorlarıdır. Tədqiqat reaktorlarının istilik gücü geniş diapazonda dəyişir və bir neçə min kilovata çatır.
Çox məqsədli Enerji istehsal etmək və nüvə yanacağı istehsal etmək kimi bir çox məqsədə xidmət edən reaktorlara reaktorlar deyilir.
Nüvə enerjisi: müsbət və mənfi cəhətləri
Müasir sivilizasiyanı elektrik enerjisi olmadan təsəvvür etmək mümkün deyil. Elektrik enerjisinin istehsalı və istifadəsi hər il artır, lakin qalıq yanacaq yataqlarının tükənməsi və elektrik enerjisi əldə edərkən ekoloji itkilərin artması səbəbindən gələcək enerji qıtlığı qorxusu artıq bəşəriyyət qarşısında görünür.
Nüvə reaksiyalarında ayrılan enerji adi kimyəvi reaksiyalar (məsələn, yanma reaksiyaları) nəticəsində yaranan enerjidən milyonlarla dəfə yüksəkdir, belə ki, nüvə yanacağının kalorifik dəyəri adi yanacağınkından ölçüyəgəlməz dərəcədə böyükdür. Elektrik enerjisi istehsal etmək üçün nüvə yanacağının istifadəsi olduqca cazibədar bir fikirdir.
Atom elektrik stansiyalarının (AES) istilik elektrik stansiyaları (İES) və su elektrik stansiyaları (SES) üzərində üstünlükləri göz qabağındadır: tullantılar, qaz emissiyaları yoxdur, böyük həcmdə tikinti aparmağa, bəndlər tikməyə və münbit torpaqları su anbarlarının dibində basdırmaq. Bəlkə də nüvə elektrik stansiyalarından daha ekoloji cəhətdən təmiz olan yeganə enerji günəş və ya külək enerjisindən istifadə edən elektrik stansiyalarıdır. Lakin həm külək turbinləri, həm də günəş elektrik stansiyaları hələ də aşağı gücdədir və insanların ucuz elektrik enerjisinə olan ehtiyaclarını ödəyə bilmir - və bu ehtiyac getdikcə daha sürətlə artır. Bununla belə, radioaktiv maddələrin ətraf mühitə və insanlara zərərli təsirləri səbəbindən atom elektrik stansiyalarının tikintisi və istismarının mümkünlüyü tez-tez şübhə altına alınır.
Dünya təcrübəsi və nüvə energetikasının inkişaf perspektivləri
MAQATE-nin məlumatına görə, hazırda dünya elektrik enerjisinin 18%-dən çoxu nüvə reaktorları tərəfindən istehsal olunur ki, bu da üstəlik, qalıq yanacaqla işləyən elektrik stansiyalarından fərqli olaraq atmosferi çirkləndirmir. Nüvə enerjisinin danılmaz üstünlüyü onun dəyəridir ki, bu da əksər digər elektrik stansiyalarından daha aşağıdır. Müxtəlif hesablamalara görə, dünyada 30-dan çox ölkədə yerləşən ümumi gücü 365 min MVt-dan çox olan 440-a yaxın nüvə reaktoru var. Hazırda 12 ölkədə ümumi gücü təxminən 25 min MVt olan 29 reaktor tikilir.
MAQATE ekspertlərinin fikrincə, 2030-cu ilə qədər dünyanın enerji ehtiyacı ən azı 50-60% artacaq. Enerji istehlakının artması ilə yanaşı, ən asan əldə edilən və əlverişli üzvi enerji daşıyıcılarının - qaz və neftin fəlakətli sürətlə tükənməsi müşahidə olunur. Dövlət başçısı yanında İnformasiya və Analitik Mərkəzin qeyd etdiyi kimi, proqnoz hesablamalarına görə, onların ehtiyatlarının ömrü 50-100 ildir. Enerji resurslarına artan tələbat istər-istəməz onların mütərəqqi qiymət artımına gətirib çıxarır.
Nüvə enerjisi dünyanın əsas enerji təchizatı mənbələrindən biridir. Eyni Beynəlxalq Atom Enerjisi Agentliyinə görə, yalnız 2000-2005-ci illərdə. 30 yeni reaktor işə salınıb. Əsas istehsal gücləri Qərbi Avropa və ABŞ-da cəmləşmişdir.
Rusiya Federasiyası Hökumətinin 28 avqust 2003-cü il tarixli 1234-r Fərmanı ilə təsdiq edilmiş Rusiyanın 2020-ci ilə qədər olan dövr üçün Enerji Strategiyası yanacaq-energetika balansının inkişafı üçün məqsədləri, vəzifələri, əsas istiqamətləri və parametrləri müəyyən edir. , təbii qazın yanacaq və enerji resurslarının ümumi istehlakında payının azalması ilə, xüsusən də atom və su elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsalının artması (10,8-dən 12-ə qədər) hesabına daxili enerji bazarında üstünlük təşkil etmək meylinin aradan qaldırılmasını təmin etmək. %).
Yanacaq-energetika balansının optimallaşdırılması nəticəsində generasiya güclərinin ərazi yerləşdirilməsi üçün prioritetlər müəyyən edilmişdir: Rusiyanın Avropa hissəsində mövcud istilik enerjisinin texniki cəhətdən yenidən təchiz edilməsi yolu ilə elektrik enerjisi sənayesini inkişaf etdirmək məqsədəuyğundur. stansiyalar, kombinə edilmiş dövrəli elektrik stansiyalarının yaradılması və atom elektrik stansiyalarının maksimum inkişafı, bu regionun elektrik enerjisinə artan tələbatını böyük ölçüdə ödəyəcək.
İqtisadi inkişafın optimist ssenarisində AES-in enerji istehsalı 2010-cu ildə 200 milyard kilovatsaata (1,4 dəfə), 2020-ci ildə isə 300 milyard kilovatsaata (2 dəfə) çatdırılmalıdır. Bundan əlavə, nüvə enerjisi mənbələrindən istilik enerjisi istehsalının ildə 30 milyon Qkal-a çatdırılması nəzərdə tutulur.
İqtisadi inkişafın orta variantı ilə Atom elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsalına ehtiyac 2020-ci ildə 230 milyard kilovatsaata çata bilər. Atom elektrik stansiyalarında enerji istehsalının 270 milyard kilovatsaata çatdırılması mümkünlüyü atom elektrik stansiyalarının - nasosla işləyən elektrik stansiyalarının yaradılması, mövcud və yeni atom elektrik stansiyalarının və elektrik stansiyalarının tikildiyi ərazilərdə istilik enerjisi istehsalı və istehlakının həcminin artırılması ilə bağlıdır. atom elektrik stansiyaları yerləşir (ildə 30 milyon Qkal-a qədər), həmçinin qaz nasos stansiyalarının ötürülməsi ilə atom elektrik stansiyalarından elektrik ötürücü üçün magistral boru kəmərləri, enerji tutumlu sənayenin (alüminium, mayeləşdirilmiş qaz, sintetik maye yanacaq) inkişafı. və s.).
Rusiyanın Avropa hissəsindəki atom elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsalının payı 2020-ci ilə qədər 32%-ə yüksələcək.
Rusiyada elektrik enerjisi istehsalının ildə 2%-dən çox artım tempi ilə nüvə enerjisi elektrik enerjisi və istilik enerjisi istehsalının 8 milyard kVt/saat artım tempi ilə enerji istehsalının illik 4%-dən çox artımını təmin etmək missiyasındadır. ildə 1,5 milyon Qkal.
Rusiya nüvə enerjisi kompleksi 2020-ci ilə qədər olan dövr üçün Rusiya Enerji Strategiyasında müəyyən edilmiş parametrlərə uyğun olaraq dinamik inkişaf potensialına malikdir.
20-ci əsrin 80-ci illərində SSRİ-nin dövlət planlaşdırması, 21-ci əsrin əvvəllərində Rusiyada ildə 2 GVt-a qədər artım sürəti ilə 50 GVt-a qədər atom elektrik stansiyalarının yaradılmasını və 40 milyona qədər istilik istehsalını təyin etdi. İldə Gkal. Bundan əlavə, atom elektrik stansiyasının - anbar nasoslu anbar elektrik stansiyalarının (pik gücə 10 GVt-a qədər) tikintisi nəzərdə tutulmuşdur. Faktiki olaraq, AES-in planlaşdırılan gücünün təxminən yarısı istifadəyə verilmişdir (reallaşdırılan artım tempi ildə 1 QVt-a qədərdir). Hazırda ümumi gücü təqribən 20 QVt olan iyirmidən çox nüvə enerji bloku yarımçıq tikintinin müxtəlif mərhələlərindədir (investisiyalar 2,5 milyard dollardan çox və ya bu güclərin yaradılması üçün ümumi əsaslı xərclərin təxminən 15%-ni təşkil edir).
Maksimum tələbat ssenarisində elektrik və istilik enerjisi istehlakının proqnozlaşdırılan səviyyələrini təmin etmək üçün cari onillikdə 6 GVt-a qədər nüvə elektrik stansiyasının istehsal güclərini işə salmaq lazımdır (Kalinin AES-in 3-cü enerji bloku, Kursk AES-in 5-ci enerji bloku). AES, Volqodonsk AES-in 2-ci enerji bloku, Balakovo AES-in 5 və 6-cı enerji blokları, Beloyarsk AES-nin 4-cü enerji bloku ) və 2020-ci ilə qədər ən azı 15 GVt (birinci nəsil enerji bloklarının təkrar istehsalı nəzərə alınmaqla - 5,7 GVt) ), həmçinin 2 GVt-a qədər nüvə elektrik stansiyaları. Nəticədə, Rusiyada atom elektrik stansiyalarının ümumi quraşdırılmış gücü orta güc əmsalı təxminən 85% (inkişaf etmiş nüvə enerjisi olan aparıcı ölkələrin səviyyəsi) ilə 40 GVt-a qədər artmalıdır.
Davamı
--PAGE_BREAK--
Buna uyğun olaraq, nüvə enerjisinin inkişafının əsas məqsədləri aşağıdakılardır:
Mövcud atom elektrik stansiyalarının enerji bloklarının modernləşdirilməsi və istismar müddətinin 10-20 il uzadılması;
Atom elektrik stansiyalarının enerji istehsalının və enerjidən istifadənin səmərəliliyinin artırılması;
Atom elektrik stansiyalarının radioaktiv tullantılarının emalı üçün komplekslərin və şüalanmış nüvə yanacağı ilə işləmə sisteminin yaradılması;
İstifadəyə buraxılmış birinci nəsil enerji bloklarının bərpası, o cümlədən onların uzadılmış istismar müddəti başa çatdıqdan sonra təmir (ehtiyatların vaxtında yaradılması ilə);
Genişləndirilmiş gücün təkrar istehsalı (orta artım tempi - ildə təxminən 1 GVt) və gələcək dövrlər üçün tikinti ehtiyatları;
Müvafiq yanacaq bazasının inkişafı ilə perspektivli reaktor texnologiyalarının (BN-800, VVER-1500, ATPP və s.) mənimsənilməsi.
Bu problemlərin həlli tikinti-quraşdırma kompleksinin və nüvə energetikasının inkişafını (güclərin istismara verilməsi sürətini ildə 0,2-dən 1,5 QVt-a qədər artırmaq), habelə insan resurslarının artırılmasını tələb edir.
Nüvə energetikasının inkişafının ən mühüm amilləri istehsal vahidi xərclərini (daxili ehtiyatları) azaltmaqla və atom elektrik stansiyalarından enerji satışı bazarlarını genişləndirməklə (xarici potensial) atom elektrik stansiyalarında enerji istehsalının səmərəliliyinin artırılmasıdır.
TO atom elektrik stansiyalarının daxili ehtiyatları(enerji istehsalının təxminən 20%-i) daxildir:
Təmir müddətinin qısalması və təmir müddətinin artması, yanacaq dövrlərinin uzadılması, onun modernləşdirilməsi və yenilənməsi zamanı avadanlığın nasazlıqlarının sayının azaldılması hesabına NIUM-un ildə orta hesabla 2%-ə qədər artım tempi ilə 85%-ə çatdırılması. fəaliyyət göstərən atom elektrik stansiyalarında ildə təqribən 20 milyard kVt/saat həcmində əlavə elektrik enerjisi istehsalı (150 dollar/kVt-a qədər xüsusi kapital xərcləri ilə 3 QVt-a qədər quraşdırılmış gücün istismara verilməsinə bərabər);
Mövcud atom elektrik stansiyalarında ildə 7 milyard kVt/saatdan çox (təxminən 200 ABŞ dolları/kVt xüsusi kapital xərcləri ilə 1 QVt gücün istismara verilməsinə bərabər) əlavə istehsalla istismar xüsusiyyətlərinin və rejimlərinin təkmilləşdirilməsi yolu ilə enerji bloklarının səmərəliliyinin artırılması;
İstehsal xərclərinin azaldılması, o cümlədən öz ehtiyacları üçün enerji istehlakının azaldılması (dizayn dəyərlərinə təxminən 6%) və işçilərin xüsusi sayının azaldılması.
Xarici potensial– atom elektrik stansiyalarının enerjisindən və enerjisindən istifadə üçün mövcud bazarların genişləndirilməsi və yeni bazarların yaradılması (enerji istehsalının 20%-dən çoxu):
istilik enerjisi istehsalının və istilik təchizatının inkişafı (o cümlədən atom elektrik stansiyalarının yaradılması), böyük şəhərlərin istilik təchizatı üçün elektrik istilik yığılması, tullantıların aşağı dərəcəli istilikdən istifadəsi;
ümumi gücü 3 QVt-dan çox olan qaz nəqli sistemlərinin kompressor stansiyalarının ildə 7 milyard m3-dən çox qaza qənaət edilməsini təmin edəcək atom elektrik stansiyalarından elektrik ötürücülüyə çevrilməsi;
Atom elektrik stansiyalarının enerji komplekslərinin - nasosla işləyən anbar elektrik stansiyalarının - 5 GVt-a qədər pik gücü yaratmaqla gündəlik yüklənmə qrafikinin qeyri-bərabərliyinin ödənilməsində iştirak;
Atom elektrik stansiyalarından istifadə etməklə enerji tutumlu alüminium, mayeləşdirilmiş qaz, sintetik maye yanacaq, hidrogen istehsalının inkişafı.
Nüvə energetikasının inkişafı üçün nəzərdə tutulan parametrlər 2015-ci ilə qədər AES-dən elektrik enerjisi istehsalı tariflərinin 1 kVt/saata 2,4 sentə qədər mülayim artırılmasını müəyyən edir. İES tarifinin əməliyyat komponentinin (təxminən 3 sent/(kVt/saat) – əsasən yanacaq xərcləri) atom elektrik stansiyalarının tarifindən yüksək olacağı proqnozlaşdırılır. Atom elektrik stansiyalarının rəqabət qabiliyyətinin orta marjası 1,5 sent/(kVt/saat) və ya təxminən 30%-dən çox olacaq. Hesablamalar göstərir ki, 2020-ci ilə qədər nüvə energetikasının maksimum inkişafı istehlakçılar üçün satış tarifinin sabitləşməsini təmin edəcək və AES-in inkişafının dayandırılması halında onun 10%-ə qədər artırılmasının qarşısını alacaq.
Rusiyada nüvə enerjisinin strateji inkişafı üçün müəyyən edilmiş parametrlərə nail olmaq aşağıdakıların həyata keçirilməsini nəzərdə tutur:
Atom elektrik stansiyalarının səmərəliliyinin maksimuma çatdırılması, atom elektrik stansiyalarının güclərinin təkrar istehsalı (yenilənməsi) və inkişafı potensialı;
iqtisadiyyatın dövlət nüvə enerjisi sektorunda uzunmüddətli investisiya siyasəti;
Kifayət qədər və vaxtında investisiya üçün effektiv mənbələr və mexanizmlər.
Yanacaq bazasının imkanları nəzərə alınmaqla Rusiyada nüvə energetikasının gələcək inkişafının potensial imkanları, əsas prinsipləri və istiqamətləri 21-ci əsrin birinci yarısında Rusiyada nüvə enerjisinin inkişafı strategiyası ilə müəyyən edilir. 2000-ci ildə Rusiya Federasiyası Hökuməti tərəfindən.
Kəşf edilmiş və potensial təbii uranın ehtiyatları, yığılmış uran və plutonium ehtiyatları, iqtisadi cəhətdən əsaslandırılmış investisiya və ixrac-idxal siyasəti ilə mövcud nüvə yanacaq dövrü imkanları 2030-cu ilə qədər açıq nüvə yanacaq dövrəsində əsasən VVER tipli reaktorlardan istifadə etməklə nüvə enerjisinin maksimum inkişafını təmin edir. .
Nüvə energetikasının uzunmüddətli inkişafı perspektivləri nüvə enerjisinin rəqabət qabiliyyətini və təhlükəsizliyini itirmədən nüvə yanacağı ehtiyatlarının yenilənməsi və bərpasının real imkanları ilə bağlıdır. Sənaye texnologiyası siyasəti 2010-2030-cu illərdə qapalı nüvə yanacaq dövrləri və uran-plutonium yanacağı olan sürətli reaktorlarda yeni dördüncü nəsil nüvə enerjisi texnologiyalarının təkamül yolu ilə tətbiqini nəzərdə tutur ki, bu da yaxın gələcək üçün yanacaq xammalına qoyulan məhdudiyyətləri aradan qaldırır.
Nüvə energetikasının inkişafı yanacaq-enerji ehtiyatlarının balansını optimallaşdıracaq, istehlakçılar üçün elektrik və istilik enerjisinin maya dəyərinin artmasının qarşısını alacaq, həmçinin iqtisadi və ÜDM-in səmərəli artımına, enerjinin uzunmüddətli inkişafı üçün texnoloji potensialın artırılmasına töhfə verəcək. təhlükəsiz və sərfəli nüvə elektrik stansiyalarında.
Ekologiya
Atom elektrik stansiyası mükəmməl və ən kiçik nasazlıq olmadan işləsə belə, onun işləməsi istər-istəməz radioaktiv maddələrin toplanmasına gətirib çıxarır. Ona görə də insanlar çox ciddi problemi həll etməlidirlər ki, bunun da adı təhlükəsiz tullantıların saxlanmasıdır.
Enerji istehsalının böyük miqyası, müxtəlif məhsulları və materialları olan istənilən sənayenin tullantıları böyük problem yaradır. Planetimizin bir çox ərazilərində ətraf mühitin və atmosferin çirklənməsi narahatlıq və narahatlıq doğurur. Söhbət flora və faunanı ilkin formada deyil, heç olmasa minimum ekoloji standartlar çərçivəsində qorumaq imkanından gedir.
Radioaktiv tullantılar nüvə dövrünün demək olar ki, bütün mərhələlərində əmələ gəlir. Onlar müxtəlif aktivlik və konsentrasiya səviyyələrinə malik maye, bərk və qaz halında olan maddələr şəklində toplanır. Tullantıların çoxu aşağı səviyyədədir: reaktor qazlarını və səthlərini, əlcəkləri və ayaqqabıları, çirklənmiş alətləri və yanmış lampaları radioaktiv otaqlardan, işlənmiş avadanlıqdan, tozdan, qaz filtrlərindən və s. təmizləmək üçün istifadə olunan su.
Qazlar və çirklənmiş sular atmosfer havasının və içməli suyun saflığına çatana qədər xüsusi filtrlərdən keçirilir. Radioaktiv hala gələn filtrlər bərk tullantılarla birlikdə təkrar emal olunur. Onlar sementlə qarışdırılır və bloklara çevrilir və ya isti bitumla birlikdə polad qablara tökülür.
Uzunmüddətli saxlama üçün hazırlamaq üçün ən çətin şey yüksək səviyyəli tullantılardır. Belə "zibilləri" şüşə və keramikaya çevirmək yaxşıdır. Bunun üçün tullantılar kalsine edilir və şüşə-keramika kütləsi əmələ gətirən maddələrlə əridilir. Belə bir kütlənin 1 mm səth qatını suda həll etmək üçün ən azı 100 il lazım olacağı hesablanır.
Bir çox kimyəvi tullantılardan fərqli olaraq, radioaktiv tullantıların təhlükələri zaman keçdikcə azalır. Əksər radioaktiv izotopların yarı ömrü təxminən 30 ildir, buna görə də 300 il ərzində onlar demək olar ki, tamamilə yox olacaqlar. Beləliklə, radioaktiv tullantıların son utilizasiyası üçün radionuklidlərin tam parçalanmasına qədər tullantıları ətraf mühitə nüfuz etməsindən etibarlı şəkildə təcrid edəcək uzunmüddətli anbarlar tikmək lazımdır. Belə saxlama yerləri dəfn yerləri adlanır.
Nəzərə almaq lazımdır ki, yüksək səviyyəli tullantılar uzun müddət ərzində əhəmiyyətli miqdarda istilik yaradır. Buna görə də, çox vaxt onlar yer qabığının dərin zonalarına çıxarılır. Saxlama anbarının ətrafında insan fəaliyyətinə, o cümlədən qazma və mədən işlərinə məhdudiyyətlər qoyulan nəzarət zonası yaradılır.
Radioaktiv tullantılar problemini həll etməyin başqa bir yolu təklif edildi - onu kosmosa göndərmək. Həqiqətən, tullantıların həcmi kiçikdir, buna görə də Yerin orbiti ilə kəsişməyən kosmik orbitlərə çıxarıla bilər və radioaktiv çirklənmə əbədi olaraq aradan qaldırılacaqdır. Lakin hər hansı problem yaranarsa, daşıyıcı daşıyıcının gözlənilmədən Yerə qayıtması riski səbəbindən bu marşrutdan imtina edilib.
Bəzi ölkələr bərk radioaktiv tullantıların okeanların dərin sularında basdırılması üsulunu ciddi şəkildə nəzərdən keçirir. Bu üsul sadəliyi və qənaətcilliyi ilə heyran edir. Lakin bu üsul dəniz suyunun aşındırıcı xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq ciddi etirazlara səbəb olur. Korroziyanın tez bir zamanda qabların bütövlüyünü pozacağı, radioaktiv maddələrin suya girəcəyi və dəniz axınlarının fəaliyyətini dəniz boyunca yayacağı ilə bağlı narahatlıqlar var.
Atom elektrik stansiyalarının istismarı təkcə radiasiya ilə çirklənmə təhlükəsi ilə deyil, həm də ətraf mühitə digər təsir növləri ilə müşayiət olunur. Əsas təsir istilik effektidir. İstilik elektrik stansiyalarından bir yarım-iki dəfə çoxdur.
Atom elektrik stansiyasının istismarı zamanı tullantı su buxarının soyudulmasına ehtiyac var. Ən sadə yol çaydan, göldən, dənizdən və ya xüsusi tikilmiş hovuzlardan gələn su ilə soyutmadır. 5-15 °C ilə qızdırılan su eyni mənbəyə qayıdır. Ancaq bu üsul atom elektrik stansiyalarının yerləşdiyi yerlərdə su mühitində ekoloji vəziyyətin pisləşməsi təhlükəsini daşıyır.
Suyun qismən buxarlanması və soyuması səbəbindən soyudulduğu soyuducu qüllələrdən istifadə edən su təchizatı sistemi daha geniş istifadə olunur.
Kiçik itkilər təzə suyun daimi doldurulması ilə doldurulur. Belə bir soyutma sistemi ilə atmosferə çox miqdarda su buxarı və damcı nəmliyi buraxılır. Bu, yağıntının miqdarının artmasına, duman əmələ gəlməsinin tezliyinə və buludluluğa səbəb ola bilər.
Son illərdə su buxarı üçün hava soyutma sistemi istifadə edilməyə başlandı. Bu vəziyyətdə su itkisi yoxdur və ən ekoloji cəhətdən təmizdir. Bununla belə, belə bir sistem yüksək orta mühit temperaturunda işləmir. Bundan əlavə, elektrik enerjisinin dəyəri əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Nəticə
Enerji problemi bu gün bəşəriyyətin həll etməli olduğu ən mühüm problemlərdən biridir. Ani rabitə, sürətli nəqliyyat, kosmik tədqiqatlar kimi elm və texnikanın nailiyyətləri artıq adi hala çevrilib. Ancaq bütün bunlar böyük miqdarda enerji tələb edir. Enerji istehsalı və istehlakının kəskin artması bəşəriyyət üçün ciddi təhlükə yaradan yeni kəskin ətraf mühitin çirklənməsi problemini ortaya çıxardı.
Yaxın onilliklərdə dünyanın enerji ehtiyacları sürətlə artacaq. Hər hansı bir enerji mənbəyi onları təmin edə bilməyəcək, ona görə də bütün enerji mənbələrini inkişaf etdirmək və enerji resurslarından səmərəli istifadə etmək lazımdır.
Enerji inkişafının növbəti mərhələsində (21-ci əsrin ilk onillikləri) kömür enerjisi və istilik və sürətli neytron reaktorları ilə nüvə enerjisi ən perspektivli olaraq qalacaqdır. Bununla belə, ümid etmək olar ki, bəşəriyyət daim artan miqdarda enerji istehlakı ilə bağlı tərəqqi yolunda dayanmayacaq.
Biblioqrafiya
1) Kessler “Nüvə Enerjisi” Moskva: Energoizdat, 1986.
2) X.Marqulova “Nüvə enerjisi bu gün və sabah” Moskva: Ali məktəb, 1989.
3) J. Collier, J. Hewitt “Introduction to Nuclear Energy” Moskva: Energoatomizdat, 1989
XX əsr atomların nüvələrində olan enerjinin yeni növünün inkişafı ilə əlamətdar oldu və nüvə fizikası əsri oldu. Bu enerji bəşəriyyətin tarixi boyu istifadə etdiyi yanacaq enerjisindən dəfələrlə çoxdur.
Artıq 1939-cu ilin ortalarında bütün dünya alimləri nüvə fizikası sahəsində mühüm nəzəri və eksperimental kəşflərə malik oldular ki, bu da bu istiqamətdə geniş tədqiqat proqramını irəli sürməyə imkan verdi. Məlum oldu ki, uran atomunu iki hissəyə bölmək olar. Bu, böyük miqdarda enerji buraxır. Bundan əlavə, parçalanma prosesi neytronları buraxır ki, bu da öz növbəsində digər uran atomlarını parçalaya və nüvə zəncirvari reaksiyaya səbəb ola bilər. Uranın nüvə parçalanması reaksiyası çox təsirlidir və ən şiddətli kimyəvi reaksiyalardan çox üstündür. Uran atomunu və partlayıcı maddənin molekulunu - trinitrotolueni (TNT) müqayisə edək. TNT molekulunun parçalanması 10 elektron volt enerji, uran nüvəsinin parçalanması isə 200 milyon elektron volt, yəni 20 milyon dəfə çox enerji buraxır.
Bu kəşflər elm aləmində sensasiya yaratdı: bəşər tarixində nəticələrinə görə atomun dünyaya nüfuz etməsindən və onun enerjisinə yiyələnməsindən daha əhəmiyyətli elmi hadisə olmamışdır. Alimlər başa düşdülər ki, onun əsas məqsədi elektrik enerjisi istehsal etmək və ondan başqa dinc ərazilərdə istifadə etməkdir. 1954-cü ildə Obninskdə SSRİ-də gücü 5 MVt olan dünyada ilk sənaye tipli atom elektrik stansiyasının istifadəyə verilməsi ilə nüvə enerjisi erası başladı. Elektrik istehsalının mənbəyi uran nüvələrinin parçalanması idi.
İlk atom elektrik stansiyalarının istismar təcrübəsi sənaye elektrik enerjisi istehsalı üçün nüvə enerjisi texnologiyasının reallığını və etibarlılığını göstərdi. İnkişaf etmiş sənaye ölkələri müxtəlif tipli reaktorları olan atom elektrik stansiyalarının layihələndirilməsinə və tikintisinə başlamışlar. 1964-cü ilə qədər dünyada atom elektrik stansiyalarının ümumi gücü 5 milyon kVt-a qədər artdı.
O vaxtdan bəri nüvə energetikasının sürətli inkişafı başlanmışdır ki, bu da dünyada elektrik enerjisinin ümumi istehsalına getdikcə əhəmiyyətli töhfə verməklə yeni perspektivli enerji alternativinə çevrilmişdir. ABŞ-da, daha sonra Qərbi Avropada, Yaponiyada və SSRİ-də atom elektrik stansiyalarının tikintisinə dair sifarişlərin bumu başladı. Nüvə enerjisinin artım tempi ildə təxminən 30%-ə çatmışdır. Artıq 1986-cı ilə qədər dünyada atom elektrik stansiyalarında ümumi quraşdırılmış gücü 253 milyon kVt olan 365 enerji bloku işləyirdi. Təxminən 20 il ərzində atom elektrik stansiyalarının gücü 50 dəfə artıb. Atom elektrik stansiyalarının tikintisi 30 ölkədə həyata keçirilmişdir (şək. 1.1).
O vaxta qədər dünya şöhrətli alimlərin mötəbər birliyi olan Roma Klubunun araşdırmaları geniş şəkildə tanınmağa başlamışdı. Tədqiqat müəlliflərinin gəldiyi nəticələr qlobal iqtisadiyyatın açarı olan üzvi enerji ehtiyatlarının, o cümlədən neftin təbii ehtiyatlarının kifayət qədər yaxın tükənməsinin və yaxın gələcəkdə onların kəskin bahalaşmasının qaçılmazlığı ilə nəticələndi. Bunu nəzərə alsaq, nüvə enerjisi daha yaxşı bir zamanda gələ bilməzdi. Potensial nüvə yanacağı ehtiyatları (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) uzunmüddətli perspektivdə nüvə enerjisinin inkişafı üçün müxtəlif ssenarilərdə yanacaq təchizatının həyati problemini həll etdi.
Atom energetikasının inkişafı üçün şərait son dərəcə əlverişli idi və atom elektrik stansiyalarının iqtisadi göstəriciləri də nikbinlik ruhlandırdı, atom elektrik stansiyaları artıq istilik elektrik stansiyaları ilə uğurla rəqabət apara bilərdi.
Nüvə enerjisi qalıq yanacaqların istehlakını azaltmağa və istilik elektrik stansiyalarından ətraf mühitə çirkləndiricilərin emissiyasını kəskin şəkildə azaltmağa imkan verdi.
Nüvə energetikasının inkişafı hərbi-sənaye kompleksinin qurulmuş enerji sektoruna - kifayət qədər yaxşı inkişaf etdirilmiş sənaye reaktorlarına və bu məqsədlər üçün artıq yaradılmış nüvə yanacaq dövründən (NFC) istifadə edən sualtı qayıqlar üçün reaktorlara, əldə edilmiş biliklərə və əhəmiyyətli təcrübəyə əsaslanırdı. Nəhəng dövlət dəstəyinə malik olan nüvə enerjisi bu sistemə xas olan qayda və tələbləri nəzərə alaraq mövcud enerji sisteminə uğurla uyğunlaşır.
XX əsrin 70-ci illərində kəskinləşən enerji təhlükəsizliyi problemi. Neftin qiymətinin kəskin artması nəticəsində yaranan enerji böhranı ilə əlaqədar onun tədarükünün siyasi vəziyyətdən asılılığı bir çox ölkələri enerji proqramlarına yenidən baxmağa məcbur etdi. Nüvə energetikasının inkişafı, qalıq yanacaq istehlakını azaltmaqla, öz yanacaq və enerjisinə malik olmayan və ya məhdudlaşdıran ölkələrin enerji asılılığını azaldır.
onların idxalından əldə edilən sərvətlərdən istifadə edir və bu ölkələrin enerji təhlükəsizliyini gücləndirir.
Nüvə enerjisinin sürətli inkişafı prosesində nüvə enerjisi reaktorlarının iki əsas növündən - istilik və sürətli neytronlardan - istilik neytron reaktorları dünyada ən geniş yayılmışdır.
Müxtəlif ölkələr tərəfindən hazırlanmış müxtəlif moderatorlara və soyuducu mayelərə malik reaktorların növləri və konstruksiyaları milli nüvə enerjisinin əsasını təşkil etmişdir. Beləliklə, ABŞ-da təzyiqli su reaktorları və qaynar su reaktorları, Kanadada - təbii urandan istifadə edən ağır su reaktorları, keçmiş SSRİ-də - təzyiqli su reaktorları (VVER) və uranoqrafiya qaynar su reaktorları (RBMK), qurğular əsas oldu. reaktorların gücü artdı. Beləliklə, 1973-cü ildə Leninqrad Atom Elektrik Stansiyasında 1000 MVt elektrik gücünə malik RBMK-1000 reaktoru quraşdırılmışdır. Böyük atom elektrik stansiyalarının, məsələn, Zaporojye Atom Elektrik Stansiyasının (Ukrayna) gücü 6000 MVt-a çatmışdır.
Nəzərə alsaq ki, AES blokları demək olar ki, sabit güclə işləyir, örtür
Three Mile Island Nüvə Elektrik Stansiyası (ABŞ)
inteqrasiya olunmuş enerji sistemlərinin gündəlik yük qrafikinin əsas hissəsini təşkil edir; nüvə elektrik stansiyaları ilə paralel olaraq qrafikin dəyişən hissəsini əhatə etmək və yük qrafikində gecə boşluğunu aradan qaldırmaq üçün bütün dünyada yüksək manevr qabiliyyətinə malik nasoslu anbar elektrik stansiyaları tikilmişdir.
Nüvə energetikasının yüksək inkişaf tempi onun təhlükəsizlik səviyyəsinə uyğun gəlmirdi. Nüvə energetikası obyektlərinin istismarı təcrübəsinə, proseslərin elmi-texniki anlayışının artırılmasına və mümkün nəticələrə əsaslanaraq texniki tələblərə yenidən baxılması zərurəti yarandı ki, bu da kapital qoyuluşlarının və istismar xərclərinin artmasına səbəb oldu.
1979-cu ildə ABŞ-ın Three Mile Island Atom Elektrik Stansiyasında, eləcə də bir sıra digər obyektlərdə baş vermiş ağır qəza nüvə energetikasının inkişafına ciddi zərbə vurdu və bu, təhlükəsizlik tələblərinin köklü şəkildə yenidən nəzərdən keçirilməsinə, sərtləşdirilməsinə səbəb oldu. bütün dünyada mövcud qaydaların və atom elektrik stansiyalarının inkişafı proqramlarına yenidən baxılması nüvə enerjisi sənayesinə böyük mənəvi və maddi ziyan vurdu. Nüvə energetikasında lider olan ABŞ-da 1979-cu ildə atom elektrik stansiyalarının tikintisinə dair sifarişlər dayanıb, digər ölkələrdə də onların tikintisi azalıb.
1986-cı ildə Ukraynanın Çernobıl Atom Elektrik Stansiyasında baş vermiş ağır qəza, nüvə insidentlərinin beynəlxalq miqyasında ən yüksək yeddinci dərəcəli qəza kimi qiymətləndirilir və geniş ərazidə ekoloji fəlakətə, insan tələfatına, yüz minlərlə insanın məcburi köçkünə çevrilməsinə səbəb olur. insanlar, dünya ictimaiyyətinin nüvə enerjisinə inamını sarsıtdı.
“Çernobıl faciəsi bir xəbərdarlıqdır. Həm də təkcə nüvə energetikasında deyil”, - deyə akademik V.A. Leqasov, hökumət komissiyasının üzvü, akademikin birinci müavini A.P. İ.V. adına Atom Enerjisi İnstitutuna rəhbərlik edən Aleksandrov. Kurçatova.
Bir çox ölkələrdə nüvə enerjisinin inkişafı proqramları dayandırıldı, bir sıra ölkələrdə onun inkişafı üçün əvvəllər nəzərdə tutulmuş planlardan tamamilə imtina edildi.
Buna baxmayaraq, 2000-ci ilə qədər 37 ölkədə fəaliyyət göstərən atom elektrik stansiyaları qlobal elektrik enerjisi istehsalının 16%-ni istehsal edirdi.
Atom elektrik stansiyalarının təhlükəsizliyini təmin etmək üçün misilsiz səylər XXI əsrin əvvəllərində bunu mümkün etdi. əhalinin nüvə enerjisinə inamını bərpa etmək. Onun inkişafında “intibahın” vaxtı yaxınlaşır.
Yüksək iqtisadi səmərəlilik və rəqabət qabiliyyəti, yanacaq ehtiyatlarının mövcudluğu, etibarlılığı və təhlükəsizliyi ilə yanaşı, işlənmiş yanacağın utilizasiyası problemi qalmasına baxmayaraq, nüvə enerjisinin ən ekoloji cəhətdən təmiz elektrik enerjisi mənbələrindən biri olması mühüm amillərdən biridir.
Nüvə yanacağının təkrar istehsalına (çoxalmasına) ehtiyac aydın oldu, yəni. sürətli neytron reaktorlarının (breeders) tikintisi, əldə edilən yanacağın emalının tətbiqi. Bu sahənin inkişafının ciddi iqtisadi stimulları və perspektivləri var idi və bir çox ölkələrdə həyata keçirilirdi.
SSRİ-də sürətli neytron reaktorlarının sənaye istifadəsi ilə bağlı ilk təcrübə işləri başladı
1949-cu ildə, 1950-ci illərin ortalarından isə BR-1, BR-5, BOR-60 eksperimental reaktorlarının seriyasının istismara verilməsinə başlanıldı (1969), 1973-cü ildə elektrik enerjisi istehsalı üçün reaktor gücü 350 MVt olan iki məqsədli atom elektrik stansiyası və dəniz suyunun duzsuzlaşdırılması, 1980-ci ildə gücü 600 MVt olan BN-600 sənaye reaktoru işə salınmışdır.
ABŞ-da bu sahədə geniş inkişaf proqramı həyata keçirilib. 1966-1972-ci illərdə Eksperimental reaktor Enrico Fermi l tikildi və 1980-ci ildə dünyanın ən böyük tədqiqat reaktoru olan 400 MVt gücündə FFTF istifadəyə verildi. Almaniyada ilk reaktor 1974-cü ildə fəaliyyətə başlamış, lakin tikilmiş yüksək güclü SNR-2 reaktoru heç istifadəyə verilməmişdir. Fransada 1973-cü ildə 250 MVt gücündə Feniks reaktoru, 1986-cı ildə isə 1242 MVt gücündə Superfeniks reaktoru işə salınıb. Yaponiya 1977-ci ildə eksperimental Joyo reaktorunu, 1994-cü ildə isə 280 MVt gücündə Monju reaktorunu istifadəyə verib.
Dünya birliyinin XXI əsrə qədəm qoyduğu ekoloji böhran kontekstində nüvə enerjisi etibarlı enerji təchizatının təmin edilməsinə və ətraf mühitə istixana qazlarının və çirkləndiricilərin emissiyalarının azaldılmasına mühüm töhfə verə bilər.
Nüvə enerjisi dayanıqlı inkişafın beynəlxalq səviyyədə qəbul edilmiş prinsiplərinə ən yaxşı cavab verir ki, bunun da ən mühüm tələblərindən biri uzunmüddətli perspektivdə sabit istehlak ilə kifayət qədər yanacaq və enerji resurslarının olmasıdır.
21-ci əsrdə cəmiyyətin və dünya iqtisadiyyatının inkişafının hesablamalarına və modelləşdirilməsinə əsaslanan proqnozlara uyğun olaraq, elektrik enerjisi sənayesinin dominant rolu qalacaq. Beynəlxalq Enerji Agentliyinin (IEA) proqnozuna görə, 2030-cu ilə qədər qlobal elektrik enerjisi istehsalı iki dəfədən çox artacaq və 30 trilyondan çox olacaq. kVt/saat təşkil edəcək və Beynəlxalq Atom Enerjisi Agentliyinin (MAQATE) proqnozlarına görə, nüvə enerjisinin “intibahı” kontekstində onun payı qlobal elektrik enerjisi istehsalının 25%-nə qədər artacaq və bu ölkədə 100-dən çox yeni reaktor tikiləcək. növbəti 15 il ərzində dünya və enerji Atom elektrik stansiyaları 2006-cı ildəki 370 milyon kVt-dan 2030-cu ildə 679 milyon kVt-a yüksələcək.
Hazırda istehsal olunan elektrik enerjisinin ümumi həcmində yüksək paya malik olan ölkələr, o cümlədən ABŞ, Yaponiya, Cənubi Koreya və Finlandiya nüvə enerjisini fəal şəkildə inkişaf etdirirlər. Fransa ölkənin elektrik enerjisi sənayesini yenidən nüvə enerjisinə yönəltməklə və onu inkişaf etdirməyə davam edərək, uzun onilliklər ərzində enerji problemini uğurla həll etdi. Bu ölkədə elektrik enerjisi istehsalında atom elektrik stansiyalarının payı 80%-ə çatır. Atom enerjisi istehsalında hələ də cüzi payı olan inkişaf etməkdə olan ölkələr yüksək sürətlə AES tikirlər. Beləliklə, Hindistan uzunmüddətli perspektivdə 40 milyon kVt, Çin isə 100 milyon kVt-dan çox AES tikmək niyyətini açıqladı.
2006-cı ildə tikilməkdə olan 29 atom elektrik stansiyasından 15-i Asiyada yerləşirdi. Türkiyə, Misir, İordaniya, Çili, Tailand, Vyetnam, Azərbaycan, Polşa, Gürcüstan, Belarus və digər ölkələr ilk dəfə olaraq atom elektrik stansiyalarını işə salmağı planlaşdırır.
2030-cu ilə qədər gücü 40 milyon kVt olan atom elektrik stansiyasının tikintisini nəzərdə tutan Rusiya tərəfindən nüvə energetikasının gələcək inkişafı planlaşdırılır. Ukraynada, Ukraynanın 2030-cu ilə qədərki dövr üçün Enerji Strategiyasına uyğun olaraq, AES-in istehsalını 219 milyard kilovatsaata çatdırmaq, ümumi hasilatın 50%-i səviyyəsində saxlamaq və AES-in gücünü 2030-cu ilə qədər artırmaq planlaşdırılır. demək olar ki, 2 dəfə artaraq 29,5 milyon kVt-a çatdırılması, quraşdırılmış gücün istifadəsi əmsalı (İUR) 85%, o cümlədən gücü 1-1,5 milyon kVt olan yeni aqreqatların işə salınması və mövcud nüvə enerjisinin istismar müddətinin uzadılması hesabına stansiya vahidləri (2006-cı ildə Ukraynada atom elektrik stansiyalarının gücü 90,2 milyard kVt/saat elektrik enerjisi istehsalı ilə 13,8 milyon kVt və ya ümumi istehsalın təxminən 48,7%-ni təşkil etmişdir).
Termal və sürətli neytron reaktorlarını daha da təkmilləşdirmək üçün bir çox ölkələrdə davam edən işlər onların etibarlılığını, iqtisadi səmərəliliyini və ekoloji təhlükəsizliyini daha da artıracaq. Bu baxımdan beynəlxalq əməkdaşlıq mühüm əhəmiyyət kəsb edir. Beləliklə, yüksək təhlükəsizlik və rəqabət qabiliyyəti, radioaktiv tullantıların minimuma endirilməsi ilə xarakterizə olunan GT MSR (qaz turbin modullu günəş soyuducu reaktor) beynəlxalq layihəsinin gələcəkdə həyata keçirilməsi ilə səmərəlilik arta bilər. 50%-ə qədər.
Gələcəkdə nüvə enerjisinin ikikomponentli strukturunun, o cümlədən istilik neytron reaktorları və nüvə yanacağını təkrar istehsal edən sürətli neytron reaktorları olan atom elektrik stansiyalarının geniş yayılması təbii uranın istifadəsinin səmərəliliyini artıracaq və uranın yığılma səviyyəsini azaldacaqdır. radioaktiv tullantılar.
Qeyd etmək lazımdır ki, nüvə yanacaq dövriyyəsinin (NFC) nüvə enerjisinin inkişafında ən mühüm rolu faktiki olaraq onun sistem əmələ gətirən amilidir. Buna aşağıdakı hallar səbəb olur:
- Nüvə yanacaq dövrü təhlükəsiz və səmərəli istismar üçün bütün zəruri struktur, texnoloji və dizayn həlləri ilə təmin edilməlidir;
- Nüvə yanacaq dövrü nüvə enerjisinin sosial məqbulluğu və iqtisadi səmərəliliyi və ondan geniş istifadə üçün şərtdir;
- nüvə yanacaq dövrünün inkişafı elektrik enerjisi istehsal edən atom elektrik stansiyalarının lazımi səviyyədə təhlükəsizliyini təmin etmək və nüvə yanacağının istehsalı, o cümlədən uranın hasilatı, daşınması, təkrar emalı ilə bağlı risklərin minimuma endirilməsi vəzifələrini birləşdirmək ehtiyacına səbəb olacaqdır. nüvə yanacağı (SNF) və radioaktiv tullantıların atılması (təhlükəsizlik tələblərinin vahid sistemi);
- uranın istehsalının və istifadəsinin kəskin artması (nüvə yanacaq dövrünün ilkin mərhələsi) təbii uzunömürlü radionuklidlərin ətraf mühitə daxil olma təhlükəsinin artmasına səbəb olur ki, bu da yanacağın istifadəsinin səmərəliliyinin artırılmasını, uranın miqdarının azaldılmasını tələb edir. tullantıların atılması və yanacaq dövrünün bağlanması.
Atom elektrik stansiyasının iqtisadi səmərəliliyi birbaşa yanacaq dövriyyəsindən, o cümlədən yanacağın doldurulması üçün vaxtın azaldılmasından və yanacaq birləşmələrinin (FA) işləmə xüsusiyyətlərinin artırılmasından asılıdır. Buna görə də nüvə yanacağının yüksək istifadə dərəcəsi və az tullantılı qapalı yanacaq dövrünün yaradılması ilə nüvə yanacaq dövriyyəsinin daha da inkişaf etdirilməsi və təkmilləşdirilməsi vacibdir.
Ukraynanın enerji strategiyası milli yanacaq dövriyyəsinin inkişafını nəzərdə tutur. Belə ki, 2030-cu ildə uran istehsalı 0,8 min tondan 6,4 min tona çatdırılmalı, sirkonium, sirkonium ərintiləri və yanacaq birləşmələri üçün komponentlərin yerli istehsalı daha da inkişaf etdiriləcək və gələcəkdə qapalı yanacaq dövriyyəsinin yaradılması, həmçinin iştirak nüvə yanacağının istehsalı üzrə beynəlxalq əməkdaşlıqda. Ukraynanın korporativ iştirakı VVER reaktorları üçün yanacaq komplektlərinin istehsalı üzrə müəssisələrin yaradılmasında və Rusiyada Uranın Zənginləşdirilməsi üzrə Beynəlxalq Mərkəzin yaradılmasında, Ukraynanın ABŞ-ın təklif etdiyi Beynəlxalq Nüvə Yanacaq Bankına daxil olmasında nəzərdə tutulur.
Nüvə enerjisinin yanacaqla təmin edilməsi onun inkişaf perspektivləri üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Hazırda dünyada təbii urana tələbat təxminən 60 min ton, ümumi ehtiyatları isə təxminən 16 milyon ton təşkil edir.
21-ci əsrdə Dünyada daha qabaqcıl texnologiyalardan istifadə etməklə artan elektrik enerjisi istehsalının təmin edilməsində nüvə enerjisinin rolu kəskin artacaq. Nüvə enerjisinin hələ uzunmüddətli perspektivdə ciddi rəqibi yoxdur. İnkişafını geniş miqyasda həyata keçirmək üçün o, artıq qeyd edildiyi kimi, aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik olmalıdır: yüksək səmərəlilik, resursların mövcudluğu, enerji ehtiyatı, təhlükəsizlik, ətraf mühitə məqbul təsir. İlk üç tələbi istilik və sürətli reaktorlardan ibarət nüvə enerjisinin iki komponentli strukturundan istifadə etməklə yerinə yetirmək olar. Belə strukturla təbii urandan istifadənin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq, onun istehsalını azaltmaq və radonun biosferə daxil olma səviyyəsini məhdudlaşdırmaq mümkündür. Tələb olunan təhlükəsizlik səviyyəsinə nail olmaq və hər iki növ reaktor üçün kapital xərclərini azaltmaq yolları artıq məlumdur, onları həyata keçirmək üçün vaxt və pul lazımdır. Cəmiyyət nüvə energetikasının daha da inkişafı zərurətini dərk edənə qədər iki komponentli strukturun texnologiyası əslində hazırlanacaq, baxmayaraq ki, atom elektrik stansiyalarının və sənayenin strukturunun, o cümlədən yanacaqların optimallaşdırılması baxımından hələ çox iş görülməlidir. dövriyyə müəssisələri.
Ətraf mühitə təsirin səviyyəsi əsasən yanacaq dövrəsində (uran, plutonium) və anbarlarda (Np, Am, Cm, parçalanma məhsulları) radionuklidlərin miqdarı ilə müəyyən edilir.
Qısamüddətli izotoplara, məsələn, 1 1 I və 9 0 Sr, l 7 Cs-ə məruz qalma riski nüvə elektrik stansiyalarının, anbar obyektlərinin və yanacaq dövrü müəssisələrinin təhlükəsizliyini artırmaqla məqbul səviyyəyə endirilə bilər. Belə bir riskin məqbul olduğunu praktikada sübut etmək olar. Lakin milyonlarla il ərzində uzunömürlü aktinidlərin və parçalanma məhsullarının utilizasiyasının etibarlılığını sübut etmək çətindir və nümayiş etdirmək mümkün deyil.
Şübhəsiz ki, biz radioaktiv tullantıların etibarlı şəkildə utilizasiyası yollarının axtarışından imtina edə bilmərik, lakin enerji yaratmaq üçün aktinidlərdən istifadə imkanlarını inkişaf etdirmək lazımdır, yəni. yalnız uran və plutonium üçün deyil, həm də aktinidlər (Np, Am, Cm və s.) üçün yanacaq dövrünün bağlanması. Təhlükəli uzunömürlü parçalanma məhsullarının istilik neytron reaktorları sistemində çevrilməsi nüvə yanacağının istehsalı və emalı üçün əlavə texnoloji proseslər hesabına nüvə enerjisinin strukturunu çətinləşdirəcək və ya atom elektrik stansiyalarının növlərinin sayını artıracaqdır. Np, Am, Cm, digər aktinidlərin və parçalanma məhsullarının reaktor yanacağına daxil edilməsi onların dizaynını çətinləşdirəcək, yeni növ nüvə yanacağının yaradılmasını tələb edəcək və təhlükəsizliyə mənfi təsir göstərəcək.
Bununla əlaqədar olaraq Np, Am, Cm və digər aktinidlərin yandırılması və bəzi parçalanma məhsullarının transformasiyası üçün istilik və sürətli reaktorlardan və reaktorlardan ibarət nüvə enerjisinin üçkomponentli strukturunun yaradılması imkanları nəzərdən keçirilir.
Ən mühüm problemlər nüvə yanacağına çevrilə bilən radioaktiv tullantıların emalı və utilizasiyasıdır.
21-ci əsrin birinci yarısında bəşəriyyət enerjinin yeni növlərinin, o cümlədən yüklü hissəciklərin sürətləndiricilərindən istifadə edən elektron nüvənin, gələcəkdə isə qüvvələrin birləşdirilməsini və beynəlxalq əməkdaşlığı tələb edən termonüvənin inkişafı istiqamətində elmi-texniki sıçrayış etməli olacaq.
Tianvan AES, hazırda Çində tikilməkdə olan bütün atom elektrik stansiyaları arasında enerji bloklarının vahid gücünə görə ən böyüyüdür. Onun baş planı hər birinin gücü 1000 MVt olan dörd enerji blokunun tikilməsi imkanını nəzərdə tutur. Stansiya Pekin və Şanxay arasında Sarı dənizin sahilində yerləşir. Saytda tikinti işlərinə 1998-ci ildə başlanılıb. 2006-cı ilin mayında işə salınmış su ilə soyudulan su reaktoru VVER-1000/428 və K-1000-60/3000 turbinli AES-in birinci enerji bloku 2 iyun 2007-ci ildə, ikincisi isə istismara verilmişdir. eyni tipli qurğu 2007-ci il sentyabrın 12-də istismara verilib. Hazırda nüvə stansiyasının hər iki enerji bloku 100% enerji ilə stabil işləyir və Çinin Jiangsu əyalətini elektrik enerjisi ilə təmin edir. Tianvan AES-in üçüncü və dördüncü enerji bloklarının tikintisi planlaşdırılır.
Bunlar. təbii enerji ehtiyatlarının kifayət qədər olmadığı sənayeləşmiş ölkələrdə. Bu ölkələr elektrik enerjisinin dörddə birindən yarısına qədərini atom elektrik stansiyalarından istehsal edirlər. Birləşmiş Ştatlar öz elektrik enerjisinin yalnız səkkizdə birini atom elektrik stansiyalarından istehsal edir, lakin bu, qlobal istehsalın təxminən beşdə birini təşkil edir.
Nüvə enerjisi gərgin müzakirə mövzusu olaraq qalır. Nüvə enerjisinin tərəfdarları və əleyhdarları onun təhlükəsizliyi, etibarlılığı və iqtisadi səmərəliliyi ilə bağlı qiymətləndirmələrində kəskin şəkildə fərqlənirlər. Bundan əlavə, elektrik enerjisi istehsalından nüvə yanacağının mümkün sızması və onun nüvə silahı istehsalı üçün istifadəsi ilə bağlı geniş fərziyyələr mövcuddur.
Nüvə yanacaq dövrü.
Nüvə enerjisi birlikdə yanacaq dövrünü təşkil edən bir çox sənaye proseslərini özündə birləşdirən mürəkkəb sənayedir. Reaktorun növündən və dövrün son mərhələsinin necə baş verməsindən asılı olaraq müxtəlif növ yanacaq dövrləri mövcuddur.
Tipik olaraq yanacaq dövrü aşağıdakı proseslərdən ibarətdir. Mədənlərdə uran filizi çıxarılır. Uran dioksidini ayırmaq üçün filiz əzilir və radioaktiv tullantılar utilizasiya olunur. Nəticədə uran oksidi (sarı tort) qazlı birləşmə olan uran heksafloridinə çevrilir. Uran-235 konsentrasiyasını artırmaq üçün uran heksaflorid izotop ayırma zavodlarında zənginləşdirilir. Zənginləşdirilmiş uran daha sonra yanacaq qranullarının hazırlanmasında istifadə olunan bərk uran dioksidinə çevrilir. Yanacaq elementləri (yanacaq elementləri) nüvə elektrik stansiyasının nüvə reaktorunun nüvəsinə daxil etmək üçün birləşmələrə birləşdirilən qranullardan toplanır. Reaktordan çıxarılan işlənmiş yanacaq yüksək radiasiyaya malikdir və elektrik stansiyasının ərazisində soyuduqdan sonra xüsusi anbara göndərilir. Zavodun istismarı və texniki xidməti zamanı yığılan aşağı səviyyəli radiasiya tullantılarının çıxarılması da nəzərdə tutulub. İstismar müddəti başa çatdıqdan sonra reaktorun özü istismardan çıxarılmalıdır (reaktorun komponentlərinin zərərsizləşdirilməsi və utilizasiyası ilə). Yanacaq dövriyyəsinin hər bir mərhələsi insanların təhlükəsizliyini və ətraf mühitin mühafizəsini təmin etmək üçün tənzimlənir.
Nüvə reaktorları.
Sənaye nüvə reaktorları əvvəlcə yalnız nüvə silahı olan ölkələrdə yaradılmışdır. ABŞ, SSRİ, Böyük Britaniya və Fransa nüvə reaktorlarının müxtəlif variantlarını fəal şəkildə araşdırırdılar. Bununla belə, sonradan nüvə energetikası sənayesində üstünlük təşkil edən üç əsas tip reaktor yarandı, bunlar əsasən yanacaqda, istənilən əsas temperaturu saxlamaq üçün istifadə edilən soyuducuda və parçalanma prosesi zamanı buraxılan neytronların sürətini azaltmaq üçün istifadə edilən moderatorda və zəruri zəncirvari reaksiya saxlamaq üçün.
Onların arasında birinci (və ən çox yayılmış) növ zənginləşdirilmiş uran reaktorudur, burada adi və ya "yüngül" su həm soyuducu, həm də moderatordur (yüngül su reaktoru). Yüngül su reaktorunun iki əsas növü vardır: turbinləri döndərən buxarın bilavasitə nüvədə əmələ gəldiyi reaktor (qaynar su reaktoru) və buxarın xarici və ya qoşulmuş ikinci dövrədə yarandığı reaktor. istilik dəyişdiriciləri və buxar generatorları (su-su güc reaktoru - VVER) ilə birincil dövrəyə. Yüngül su reaktorunun inkişafı ABŞ silahlı qüvvələrinin proqramları çərçivəsində başladı. Beləliklə, 1950-ci illərdə General Electric və Westinghouse ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin sualtı qayıqları və təyyarədaşıyan gəmiləri üçün yüngül su reaktorları hazırladı. Bu firmalar həmçinin nüvə yanacağının bərpası və zənginləşdirilməsi texnologiyalarının hazırlanması üzrə hərbi proqramlarda iştirak edirdilər. Həmin onillikdə Sovet İttifaqında qrafitlə moderasiyalı qaynar su reaktoru yaradılmışdır.
Praktiki tətbiq tapmış ikinci tip reaktor qazla soyudulmuş reaktordur (qrafit moderatoru ilə). Onun yaradılması həm də erkən nüvə silahı proqramları ilə sıx bağlı idi. 1940-cı illərin sonu və 1950-ci illərin əvvəllərində Böyük Britaniya və Fransa öz atom bombalarını yaratmağa can ataraq, kifayət qədər səmərəli silah dərəcəli plutonium istehsal edən və təbii uranla da işləyə bilən qazla soyudulan reaktorların inkişafına diqqət yetirdilər.
Ticarət uğuru qazanmış üçüncü tip reaktor həm soyuducu, həm də moderatorun ağır su, yanacağının da təbii uran olduğu reaktordur. Nüvə əsrinin başlanğıcında ağır su reaktorunun potensial faydaları bir sıra ölkələrdə tədqiq edilmişdir. Bununla belə, bu cür reaktorların istehsalı əsasən Kanadada, qismən də onun böyük uran ehtiyatlarına görə cəmləşdi.
Nüvə sənayesinin inkişafı.
İkinci Dünya Müharibəsindən bəri bütün dünyada elektrik enerjisi sektoruna on milyardlarla dollar sərmayə qoyulmuşdur. Bu tikinti bumu, əhalini və milli gəlir artımını xeyli qabaqlayan elektrik enerjisinə olan tələbatın sürətlə artması ilə təkan verdi. Əsas diqqət istilik elektrik stansiyalarının (İES) kömür və az dərəcədə neft və qaz, eləcə də su elektrik stansiyalarının yandırılmasına yönəldilib. 1969-cu ilə qədər sənaye tipli atom elektrik stansiyaları yox idi. 1973-cü ilə qədər demək olar ki, bütün sənayeləşmiş ölkələr irimiqyaslı hidroenergetika resurslarını tükəndirdilər. 1973-cü ildən sonra enerji qiymətlərinin yüksəlməsi, elektrik enerjisinə tələbatın sürətlə artması və milli enerji müstəqilliyinin itirilməsi ilə bağlı artan narahatlıq bütün bunlar nüvə enerjisinə yaxın gələcək üçün yeganə etibarlı alternativ enerji mənbəyi kimi baxmağa kömək etdi. 1973-1974-cü illərdə ərəb neft embarqosu nüvə enerjisinin inkişafı üçün əlavə sifarişlər dalğası və nikbin proqnozlar yaratdı.
Lakin hər növbəti il bu proqnozlara öz düzəlişlərini etdi. Bir tərəfdən, nüvə enerjisinin hökumətlərdə, uran sənayesində, tədqiqat laboratoriyalarında və nüfuzlu enerji şirkətlərində tərəfdarları var idi. Digər tərəfdən, əhalinin mənafeyini, ətraf mühitin təmizliyini, istehlakçıların hüquqlarını müdafiə edən qrupları birləşdirən güclü müxalifət yarandı. Bu günə qədər davam edən müzakirələr əsasən yanacaq dövriyyəsinin müxtəlif mərhələlərinin ətraf mühitə zərərli təsirləri, reaktor qəzalarının baş vermə ehtimalı və onların mümkün nəticələri, reaktorların tikintisi və istismarının təşkili, reaktorların tikintisi və istismarının məqbul variantları kimi məsələlərə yönəlmişdir. nüvə tullantılarının utilizasiyası, nüvə stansiyalarında təxribat və terror aktları potensialı, habelə nüvə silahının yayılmaması sahəsində milli və beynəlxalq səylərin artırılması məsələləri.
Təhlükəsizlik məsələləri.
1970 və 1980-ci illərdə Çernobıl faciəsi və digər nüvə reaktorlarının qəzaları, digər şeylərlə yanaşı, belə qəzaların çox vaxt gözlənilməz olduğunu açıq şəkildə göstərdi. Məsələn, Çernobılda 4-cü enerji blokunun reaktoru planlı dayanma zamanı baş verən kəskin enerji artımı nəticəsində ciddi zədələnib. Reaktor beton qabığın içərisində idi və təcili soyutma sistemi və digər müasir təhlükəsizlik sistemləri ilə təchiz edilmişdir. Amma heç kimin ağlına da gəlməzdi ki, reaktor söndürüldükdə gücdə kəskin sıçrayış baş verə bilər və belə bir sıçrayışdan sonra reaktorda əmələ gələn hidrogen qazı hava ilə qarışaraq partlayaraq reaktor binasını məhv edər. Qəza nəticəsində 30-dan çox insan həlak olub, Kiyevdə və qonşu regionlarda 200 mindən çox insan böyük dozada radiasiya alıb, Kiyevin su təchizatı çirklənib. Fəlakət sahəsinin şimalında - birbaşa radiasiya buludunun yolunda - Belarus, Ukrayna və Qərbi Rusiyanın ekologiyası üçün həyati əhəmiyyət kəsb edən geniş Pripyat bataqlıqları var.
Birləşmiş Ştatlarda nüvə reaktorlarını tikən və işlədən obyektlər də tikintini ləngidən, dizayn və istismar standartlarında çoxsaylı dəyişikliklərə, məsrəflərin və enerji xərclərinin artmasına səbəb olan çoxsaylı təhlükəsizlik problemləri ilə üzləşib. Bu çətinliklərin iki əsas mənbəyi olduğu görünür. Bunlardan biri də bu yeni enerji sektorunda bilik və təcrübənin olmamasıdır. Digəri nüvə reaktoru texnologiyasının inkişafıdır ki, bu da yeni problemlər yaradır. Ancaq köhnələr də qalır, məsələn, buxar generatoru borularının korroziyası və qaynar su reaktoru boru kəmərlərinin çatlaması. Soyuducu axınındakı qəfil dəyişikliklər nəticəsində yaranan zərər kimi digər təhlükəsizlik məsələləri tam həll edilməmişdir.
Nüvə Enerjisinin İqtisadiyyatı.
Nüvə energetikasına investisiya, elektrik enerjisi istehsalının digər sahələrinə investisiya kimi, iki şərt yerinə yetirildikdə iqtisadi cəhətdən əsaslandırılır: bir kilovat-saat üçün xərc ən ucuz alternativ istehsal üsulundan çox deyil və elektrik enerjisinə gözlənilən tələb kifayət qədər yüksəkdir ki, istehsal olunan enerji onun dəyərindən artıq qiymətə satıla bilər. 1970-ci illərin əvvəllərində qlobal iqtisadi perspektivlər nüvə enerjisi üçün çox əlverişli görünürdü: həm elektrik enerjisinə tələbat, həm də əsas yanacağın, kömür və neftin qiymətləri sürətlə yüksəlirdi. Atom elektrik stansiyasının tikintisinin dəyərinə gəlincə, demək olar ki, bütün ekspertlər onun sabit olacağına və ya hətta azalmağa başlayacağına əmin idilər. Ancaq 1980-ci illərin əvvəllərində bu hesablamaların səhv olduğu məlum oldu: elektrik enerjisinə tələbatın artımı dayandı, təbii yanacağın qiymətləri nəinki artdı, hətta azalmağa başladı və atom elektrik stansiyalarının tikintisi daha çox oldu. ən pessimist proqnozda gözləniləndən bahadır. Nəticədə, nüvə enerjisi hər yerdə ciddi iqtisadi çətinliklər dövrünə qədəm qoydu və onlar ən ciddi şəkildə yarandığı və ən intensiv inkişaf etdiyi ölkədə - ABŞ-da idi.
ABŞ-da nüvə enerjisi iqtisadiyyatının müqayisəli təhlilini aparsaq, bu sənayenin niyə rəqabət qabiliyyətini itirdiyi aydın olar. 1970-ci illərin əvvəllərindən atom elektrik stansiyasının xərcləri kəskin şəkildə artdı. Adi istilik elektrik stansiyasının məsrəfləri birbaşa və dolayı kapital qoyuluşlarından, yanacaq məsrəflərindən, istismar və texniki xidmət xərclərindən ibarətdir. Kömürlə işləyən istilik elektrik stansiyasının istismar müddəti ərzində yanacaq bütün xərclərin orta hesabla 50-60%-ni təşkil edir. Atom elektrik stansiyaları vəziyyətində kapital qoyuluşları üstünlük təşkil edir və bütün xərclərin təxminən 70%-ni təşkil edir. Yeni nüvə reaktorlarının əsas xərcləri orta hesabla bütün istismar müddəti ərzində kömürlə işləyən elektrik stansiyalarının yanacaq məsrəflərini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir ki, bu da atom elektrik stansiyaları vəziyyətində yanacağa qənaətin üstünlüyünü inkar edir.
Nüvə enerjisinin perspektivləri.
Nüvə energetikasının inkişafı üçün təhlükəsiz və sərfəli yolların axtarışının davam etdirilməsinin zəruriliyində israr edənlər arasında iki əsas istiqaməti ayırmaq olar. Birincinin tərəfdarları hesab edirlər ki, bütün səylər nüvə texnologiyasının təhlükəsizliyinə ictimai inamsızlığın aradan qaldırılmasına yönəldilməlidir. Bunun üçün mövcud yüngül su reaktorlarından daha təhlükəsiz olan yeni reaktorlar hazırlamaq lazımdır. Burada maraq doğuran iki növ reaktor var: “texnoloji cəhətdən son dərəcə təhlükəsiz” reaktor və “modul” yüksək temperaturlu qazla soyudulan reaktor.
Modul qazla soyudulmuş reaktorun prototipi Almaniyada, eləcə də ABŞ və Yaponiyada hazırlanmışdır. Yüngül su reaktorundan fərqli olaraq, modul qazla soyudulmuş reaktorun dizaynı elədir ki, onun istismarının təhlükəsizliyi passiv şəkildə - operatorların birbaşa hərəkətləri və ya elektrik və ya mexaniki mühafizə sistemləri olmadan təmin edilir. Texnoloji cəhətdən son dərəcə təhlükəsiz reaktorlar da passiv mühafizə sistemindən istifadə edirlər. İdeyası İsveçdə təklif olunan belə bir reaktor, görünür, dizayn mərhələsindən kənara çıxmadı. Lakin modul qazla soyudulan reaktorlar üzərində potensial üstünlükləri görənlər arasında ABŞ-da güclü dəstək aldı. Lakin hər iki variantın gələcəyi qeyri-müəyyən xərclərə, inkişaf çətinliklərinə və nüvə enerjisinin özünün mübahisəli gələcəyinə görə qeyri-müəyyəndir.
Digər düşüncə məktəbinin tərəfdarları hesab edirlər ki, inkişaf etmiş ölkələrin yeni elektrik stansiyalarına ehtiyacı olana qədər yeni reaktor texnologiyalarının yaradılmasına çox az vaxt qalıb. Onların fikrincə, birinci prioritet nüvə enerjisinə investisiyaların stimullaşdırılmasıdır.
Amma nüvə energetikasının inkişafı üçün bu iki perspektivdən əlavə, tamamilə fərqli bir baxış bucağı yaranıb. O, təmin edilən enerjidən, bərpa olunan enerji mənbələrindən (günəş panelləri və s.) daha tam istifadəyə və enerjiyə qənaətə ümid edir. Bu nöqteyi-nəzərin tərəfdarlarının fikrincə, qabaqcıl ölkələr daha qənaətcil işıq mənbələrinin, məişət elektrik cihazlarının, istilik avadanlıqlarının və kondisionerlərin inkişafına keçsələr, qənaət olunan elektrik enerjisi bütün mövcud atom elektrik stansiyaları olmadan işləməyə kifayət edər. Elektrik enerjisi istehlakında müşahidə olunan əhəmiyyətli azalma göstərir ki, səmərəlilik elektrik enerjisinə tələbatın məhdudlaşdırılmasında mühüm amil ola bilər.
Beləliklə, nüvə enerjisi hələ də səmərəlilik, təhlükəsizlik və ictimai xoşməramlılıq sınaqlarından keçməyib. İndi onun gələcəyi atom elektrik stansiyalarının tikintisinə və istismarına nəzarətin nə dərəcədə səmərəli və etibarlı şəkildə həyata keçiriləcəyindən, eləcə də bir sıra digər problemlərin, məsələn, radioaktiv tullantıların utilizasiyası probleminin nə dərəcədə uğurla həll olunacağından asılıdır. Nüvə energetikasının gələcəyi həm də onun güclü rəqiblərinin - kömürlə işləyən istilik elektrik stansiyalarının, enerjiyə qənaət edən yeni texnologiyaların və bərpa olunan enerji resurslarının həyat qabiliyyətindən və genişlənməsindən asılıdır.
Nüvə reaksiyasının enerjisi atomun nüvəsində cəmləşir. Atom Kainatdakı bütün maddələri təşkil edən kiçik bir hissəcikdir.
Nüvə parçalanmasından gələn enerjinin miqdarı çox böyükdür və elektrik enerjisi yaratmaq üçün istifadə edilə bilər, lakin əvvəlcə atomdan ayrılmalıdır.
Enerji əldə etmək
Nüvə reaksiyasının enerjisindən istifadə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün atom parçalanmasını idarə edə bilən avadanlıq vasitəsilə baş verir.
Reaktorlar və enerji istehsalı üçün istifadə olunan yanacaq ən çox uran elementinin qranullarıdır. Nüvə reaktorunda uran atomları parçalanmağa məcbur olur. Parçalandıqda atomlar parçalanma məhsulları adlanan kiçik hissəciklər buraxırlar. Parçalanma məhsulları digər uran atomlarına təsir edərək ayrılır - zəncirvari reaksiya başlayır. Bu zəncirvari reaksiya nəticəsində ayrılan nüvə enerjisi istilik əmələ gətirir. Nüvə reaktorundan gələn istilik onu çox qızdırır, ona görə də onun soyuması lazımdır.
Texnoloji cəhətdən ən yaxşı soyuducu adətən sudur, lakin bəzi nüvə reaktorları maye metal və ya ərimiş duzlardan istifadə edir. Nüvədən qızdırılan soyuducu buxar yaradır. Buxar buxar turbininə təsir edərək onu döndərir. Turbin mexaniki ötürücü vasitəsilə elektrik enerjisi istehsal edən generatora qoşulur. 
Reaktorlar, yaranan istilik miqdarına uyğunlaşdırıla bilən idarəetmə çubuqlarından istifadə etməklə idarə olunur. Nəzarət çubuqları nüvə parçalanması nəticəsində yaranan bəzi məhsulları udmaq üçün kadmium, hafnium və ya bor kimi bir materialdan hazırlanır. Reaksiyanı idarə etmək üçün zəncirvari reaksiya zamanı çubuqlar mövcuddur. Çubuqların çıxarılması zəncirvari reaksiyanın daha da inkişaf etməsinə və daha çox elektrik yaratmasına imkan verəcəkdir.
Dünyada istehsal olunan elektrik enerjisinin təxminən 15 faizi atom elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunur.
ABŞ-da 100-dən çox reaktor var, baxmayaraq ki, ABŞ elektrik enerjisinin böyük hissəsini qalıq yanacaqlardan və su elektrik enerjisindən istehsal edir.
Rusiyada 10 atom elektrik stansiyasında 33 enerji bloku var - ölkənin enerji balansının 15% -i.
Litva, Fransa və Slovakiya elektrik enerjisinin böyük hissəsini atom elektrik stansiyalarından istifadə edir.
Nüvə yanacağı enerji istehsalı üçün istifadə olunur
Uran nüvə reaksiya enerjisi istehsal etmək üçün ən çox istifadə olunan yanacaqdır. Bunun səbəbi uran atomlarının nisbətən asanlıqla parçalanmasıdır. U-235 adlı hasil edilən xüsusi uranın növü nadirdir. U-235 dünyadakı uranın bir faizindən də azını təşkil edir.
Uran Avstraliya, Kanada, Qazaxıstan, Rusiya, Özbəkistanda hasil edilir və istifadə edilməzdən əvvəl emal edilməlidir.
Tipik bir reaktor hər il təxminən 200 ton uran istifadə edir. Mürəkkəb proseslər uran və plutoniumun bir hissəsini yenidən zənginləşdirməyə və ya təkrar emal etməyə imkan verir. Bu, mədən, hasilat və emal həcmini azaldır.Nüvə yanacağı silah yaratmaq üçün istifadə oluna bildiyi üçün istehsal uran və ya plutonium və ya digər nüvə yanacağının idxalı üçün Nüvə Silahlarının Yayılmaması Müqaviləsinə tabedir. Müqavilə yanacağın dinc məqsədlərlə istifadəsini təşviq edir, eləcə də bu növ silahların yayılmasını məhdudlaşdırır.
Nüvə enerjisi və insanlar
Nüvə nüvə enerjisi evlərə, məktəblərə, müəssisələrə və xəstəxanalara elektrik enerjisi vermək üçün istifadə edilə bilən elektrik enerjisi istehsal edir.
Elektrik enerjisi istehsal etmək üçün ilk reaktor ABŞ-ın Aydaho ştatında tikilib və 1951-ci ildə eksperimental olaraq özünü enerji ilə təmin etməyə başlayıb.
1954-cü ildə Rusiyanın Obninsk şəhərində insanları enerji ilə təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuş ilk atom elektrik stansiyası yaradıldı.
Nüvə reaksiya enerjisinin çıxarılması üçün reaktorların tikintisi yüksək səviyyədə texnologiya tələb edir və yalnız nüvə silahlarının yayılmaması müqaviləsini imzalamış ölkələr tələb olunan uran və ya plutonium əldə edə bilər. Bu səbəblərə görə AES-lərin əksəriyyəti dünyanın inkişaf etmiş ölkələrində yerləşir.
Atom elektrik stansiyaları bərpa olunan, ekoloji cəhətdən təmiz resurslar istehsal edir. Onlar havanı çirkləndirmir və ya istixana qazları buraxmırlar. Onlar şəhər və ya kənd yerlərində tikilə bilər və ətrafdakı mühiti kökündən dəyişdirmir.
Elektrik stansiyalarından radioaktiv material
Radioaktiv material səh Reaktor təhlükəsizdir, çünki o, soyuducu qüllə adlanan ayrı bir quruluşda soyudulur. Buxar yenidən suya çevrilir və yenidən elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Həddindən artıq buxar, sadəcə olaraq, təmiz su kimi zərərli olmadığı atmosferə qaytarılır.
Bununla belə, nüvə reaksiyasının enerjisi radioaktiv material şəklində əlavə məhsula malikdir. Radioaktiv material qeyri-sabit nüvələr toplusudur. Bu nüvələr enerjilərini itirir və canlı orqanizmlər və ətraf mühit də daxil olmaqla ətrafındakı bir çox materiala təsir göstərə bilər. Radioaktiv material son dərəcə zəhərli ola bilər, xəstəliklərə səbəb olur, xərçəng, qan xəstəlikləri və sümük çürüməsi riskini artırır.
Radioaktiv tullantılar nüvə reaktorunun işindən qalan tullantılardır.
Radioaktiv tullantılar radioaktiv tozla təmasda olan işçilərin geydiyi qoruyucu geyimləri, alətləri və parçaları əhatə edir. Radioaktiv tullantılar uzunömürlüdür. Geyim və alətlər kimi materiallar min illərlə radioaktiv olaraq qala bilər. Hökumət bu materialların başqa heç nəyi çirkləndirməməsi üçün necə atılacağını tənzimləyir.
İstifadə olunan yanacaq və çubuqlar son dərəcə radioaktivdir. İstifadə olunan uran qranulları böyük üzgüçülük hovuzlarına bənzəyən xüsusi qablarda saxlanmalıdır.Bəzi bitkilər istifadə etdikləri yanacağı yerüstü quru anbarlarda saxlayırlar.
Yanacağın soyuducusu olan su radioaktivliklə təmasda olmur və buna görə də təhlükəsizdir.
Bir az fərqli fəaliyyət prinsipi olan məlum olanlar da var.
Nüvə enerjisindən istifadə və radiasiya təhlükəsizliyi
Nüvə reaksiya enerjisindən istifadənin tənqidçiləri radioaktiv tullantı anbarlarının sızacağından, çatlayacağından və ya çökəcəyindən narahatdırlar. Radioaktiv material daha sonra ərazinin yaxınlığındakı torpağı və yeraltı suları çirkləndirə bilər. Bu, ərazidəki insanlar və canlı orqanizmlər üçün ciddi sağlamlıq problemlərinə səbəb ola bilər. Bütün insanlar evakuasiya edilməli idi.
Bu, 1986-cı ildə Çernobılda, Ukraynada baş verən hadisədir. Dördüncü nüvə reaktorunun elektrik stansiyalarından birində buxar partlaması onu sıradan çıxarıb və yanğın başlayıb. Yerə düşən və ya küləklə birlikdə sürüklənən radioaktiv hissəciklər buludu əmələ gəldi və hissəciklər təbiətdəki su dövranına yağış kimi daxil oldular. Radioaktiv tullantıların böyük hissəsi Belarusa düşüb.
Çernobıl faciəsinin ekoloji nəticələri dərhal baş verdi. Sahənin ətrafında kilometrlərlə şam meşəsi quruyub və ölü şamların qırmızı rəngi əraziyə Qırmızı Meşə ləqəbini qazandırıb. Yaxınlıqdakı Pripyat çayının balıqları radioaktivləşib və insanlar bundan sonra onu yeyə bilməyəcəklər. Mal-qara və atlar öldü. Fəlakətdən sonra 100 mindən çox insan təxliyə edilib, lakin Çernobıldan olan insan tələfatlarının sayını müəyyən etmək çətindir.
Radiasiya zəhərlənməsinin təsiri yalnız uzun illərdən sonra görünür. Xərçəng kimi xəstəliklər üçün mənbəyi müəyyən etmək çətindir.
Nüvə enerjisinin gələcəyi
Reaktorlar enerji istehsal etmək üçün atomların parçalanmasından və ya parçalanmasından istifadə edirlər.
Nüvə reaksiya enerjisi atomları birləşdirərək və ya birləşdirməklə də əldə edilə bilər. İstehsalda. Günəş, məsələn, helium əmələ gətirmək üçün daim hidrogen atomlarının nüvə birləşməsindən keçir. Planetimizdəki həyat Günəşdən asılı olduğundan, parçalanmanın Yerdəki həyatı mümkün etdiyini deyə bilərik.
Atom elektrik stansiyaları hələ ki, nüvə sintezi (füzyon) vasitəsilə təhlükəsiz və etibarlı enerji istehsal etmək qabiliyyətinə malik deyil, lakin elm adamları nüvə sintezini araşdırırlar, çünki bu proses alternativ enerji forması kimi təhlükəsiz və daha sərfəli olacaq.
Nüvə reaksiyasının enerjisi çox böyükdür və insanlar tərəfindən istifadə edilməlidir. Bu enerjinin əldə edilməsində çətinlik bir sıra dizayn güc çıxışlarına əlavə olaraq müxtəlif soyuducu, iş temperaturu və soyuducu təzyiqi, moderatorlar və s. ilə rəqabət aparan çoxsaylı dizaynlardır. Beləliklə, istehsal və əməliyyat təcrübəsi əsas rol oynayacaqdır.
