Jadrová energetika v skratke. Jadrová energetika v Rusku je lokomotívou pre rozvoj iných priemyselných odvetví

Využitie jadrovej energie na jej premenu na elektrickú energiu sa u nás prvýkrát uskutočnilo v roku 1954. V Obninsku bola uvedená do prevádzky prvá jadrová elektráreň (JE) s výkonom 5000 kW. Energia uvoľnená v jadrovom reaktore sa použila na premenu vody na paru, ktorá následne roztočila turbínu pripojenú ku generátoru. Rozvoj jadrovej energetiky. Prevádzkované jadrové elektrárne Novovoronež, Leningrad, Kursk, Kola a ďalšie jadrové elektrárne fungujú na rovnakom princípe. Reaktory týchto staníc majú výkon 500-1000 MW. Jadrové elektrárne sa stavajú predovšetkým v európskej časti krajiny. Je to spôsobené výhodami jadrových elektrární v porovnaní s tepelnými elektrárňami na fosílne palivá. Jadrové reaktory nespotrebúvajú vzácne organické palivo a nezaťažujú železničnú dopravu prepravou uhlia. Atómové elektrárne nespotrebúvajú vzdušný kyslík a neznečisťujú životné prostredie popolom a splodinami horenia. Umiestnenie jadrových elektrární v husto obývaných oblastiach však predstavuje potenciálnu hrozbu. V tepelných (t.j. pomalých) neutrónových reaktoroch sa spotrebuje len 1-2% uránu. Plné využitie uránu sa dosahuje v rýchlych neutrónových reaktoroch, ktoré zároveň zabezpečujú reprodukciu nového jadrového paliva vo forme plutónia. V roku 1980 bol v Belojarskej JE spustený prvý rýchly neutrónový reaktor na svete s výkonom 600 MW. Jadrová energia, podobne ako mnohé iné priemyselné odvetvia, má škodlivé alebo nebezpečné environmentálne vplyvy. Najväčším potenciálnym nebezpečenstvom je rádioaktívna kontaminácia. Komplexné problémy vznikajú pri ukladaní rádioaktívneho odpadu a demontáži starých jadrových elektrární. Ich životnosť je približne 20 rokov, po ktorých nie je možné stanice obnoviť z dôvodu dlhodobého vystavenia žiareniu konštrukčných materiálov. Jadrová elektráreň je navrhnutá s ohľadom na maximálnu bezpečnosť personálu elektrárne a verejnosti. Prevádzkové skúsenosti jadrových elektrární na celom svete ukazujú, že biosféra je v bežnej prevádzke spoľahlivo chránená pred radiačnými účinkami jadrových elektrární. Výbuch štvrtého reaktora v jadrovej elektrárni v Černobyle však ukázal, že riziko zničenia aktívnej zóny reaktora v dôsledku personálnych chýb a nesprávnych výpočtov pri projektovaní reaktorov zostáva realitou, preto sa prijímajú najprísnejšie opatrenia na zníženie tohto rizika. . Jadrové reaktory sú inštalované na jadrových ponorkách a ľadoborcoch. Jadrová zbraň. V atómovej bombe prebieha nekontrolovaná reťazová reakcia s veľkým faktorom neutrónového zväčšenia. Aby došlo k takmer okamžitému uvoľneniu energie (výbuchu), musí reakcia prebiehať s rýchlymi neutrónmi (bez použitia 235 moderátorov). Trhavinou je čistý urán g2U alebo 239 plutónium 94Pu. Aby došlo k výbuchu, štiepny materiál musí presiahnuť kritickú veľkosť. To sa dosiahne buď rýchlou kombináciou dvoch kusov štiepneho materiálu s podkritickými rozmermi, alebo prudkým stlačením jedného kusu na veľkosť, pri ktorej únik neutrónov cez povrch klesne natoľko, že rozmery kusu sú nadkritické. Obe sa vykonávajú pomocou bežných výbušnín. Keď vybuchne bomba, teplota dosiahne desiatky miliónov kelvinov. Pri tejto teplote prudko stúpa tlak a vzniká silná tlaková vlna. Súčasne dochádza k silnému žiareniu. Produkty reťazovej reakcie výbuchu bomby sú vysoko rádioaktívne a nebezpečné pre živé organizmy. Atómové bomby použili Spojené štáty na konci druhej svetovej vojny proti Japonsku. V roku 1945 boli na japonské mestá Hirošima a Nagasaki zhodené atómové bomby. Termonukleárna (vodíková) bomba využíva výbuch atómovej bomby umiestnenej vo vnútri termonukleárnej bomby na spustenie fúznej reakcie. Ako netriviálne riešenie sa ukázalo, že výbuch atómovej bomby neslúži na zvýšenie teploty, ale na silné stlačenie termonukleárneho paliva žiarením vznikajúcim pri výbuchu atómovej bomby. V našej krajine hlavné myšlienky na vytvorenie termonukleárneho výbuchu predložil A.D. Sacharov. S vytvorením jadrových zbraní bolo víťazstvo vo vojne nemožné. Jadrová vojna môže viesť k zničeniu ľudstva, a preto národy na celom svete vytrvalo bojujú za zákaz jadrových zbraní.

"Jadrová energia"

Úvod

Energetika je najdôležitejším odvetvím národného hospodárstva, ktoré pokrýva energetické zdroje, výrobu, transformáciu, prenos a využitie rôznych druhov energie. To je základ ekonomiky štátu.

Svet prechádza procesom industrializácie, ktorý si vyžaduje dodatočnú spotrebu materiálov, čo zvyšuje náklady na energiu. S rastom populácie rastú náklady na energiu na obrábanie pôdy, zber, výrobu hnojív atď.

V súčasnosti sa veľa prírodných a ľahko dostupných zdrojov planéty vyčerpáva. Suroviny sa musia ťažiť vo veľkých hĺbkach alebo na morských šelfoch. Obmedzené svetové zásoby ropy a plynu by zrejme vystavili ľudstvo vyhliadke na energetickú krízu. Využitie jadrovej energie však dáva ľudstvu možnosť vyhnúť sa tomu, pretože výsledky základného výskumu fyziky atómového jadra umožňujú odvrátiť hrozbu energetickej krízy využitím energie uvoľnenej pri určitých reakciách atómových jadier. .

História rozvoja jadrovej energetiky

V roku 1939 sa po prvý raz podarilo rozdeliť atóm uránu. Prešli ďalšie 3 roky a v USA vznikol reaktor na uskutočňovanie riadenej jadrovej reakcie. Potom v roku 1945 bola vyrobená a otestovaná atómová bomba a v roku 1954 bola u nás uvedená do prevádzky prvá jadrová elektráreň na svete. Vo všetkých týchto prípadoch bola využitá obrovská energia rozpadu atómového jadra. Ešte väčšie množstvo energie sa uvoľňuje v dôsledku fúzie atómových jadier. V roku 1953 bola v ZSSR prvýkrát testovaná termonukleárna bomba a človek sa naučil reprodukovať procesy vyskytujúce sa na slnku. Jadrovú fúziu zatiaľ nemožno využívať na mierové účely, ale ak to bude možné, ľudia si budú poskytovať lacnú energiu na miliardy rokov. Tento problém bol za posledných 50 rokov jednou z najdôležitejších oblastí modernej fyziky.

Asi do roku 1800 bolo hlavným palivom drevo. Energia dreva sa získava zo slnečnej energie uloženej v rastlinách počas ich života. Od priemyselnej revolúcie sú ľudia závislí na nerastoch, ako je uhlie a ropa, ktorých energia pochádzala aj z uskladnenej slnečnej energie. Keď sa spaľuje palivo, ako je uhlie, atómy vodíka a uhlíka obsiahnuté v uhlí sa spájajú s atómami kyslíka vo vzduchu. Keď sa vyskytne vodný alebo oxid uhličitý, uvoľní sa vysoká teplota, ktorá zodpovedá približne 1,6 kilowatthodinám na kilogram alebo približne 10 elektrónvoltom na atóm uhlíka. Toto množstvo energie je typické pre chemické reakcie, ktoré vedú k zmenám v elektrónovej štruktúre atómov. Časť energie uvoľnenej vo forme tepla postačuje na udržanie priebehu reakcie.

Prvá pilotná jadrová elektráreň na svete s výkonom 5 MW bola spustená v ZSSR 27. júna 1954 v Obninsku. Predtým sa energia atómového jadra využívala predovšetkým na vojenské účely. Spustenie prvej jadrovej elektrárne znamenalo otvorenie nového smeru v energetike, ktorý získal uznanie na 1. medzinárodnej vedecko-technickej konferencii o mierovom využívaní atómovej energie (august 1955, Ženeva).

V roku 1958 bola uvedená do prevádzky 1. etapa Sibírskej jadrovej elektrárne s výkonom 100 MW (celkový projektový výkon 600 MW). V tom istom roku sa začala výstavba priemyselnej jadrovej elektrárne Belojarsk a 26. apríla 1964 generátor 1. stupňa (100 MW blok) dodával prúd do Sverdlovskej energetickej sústavy, 2. blok s kapacitou 200 st. MW bola uvedená do prevádzky v októbri 1967. Charakteristickou črtou JE Belojarsk je prehrievanie pary (do dosiahnutia požadovaných parametrov) priamo v jadrovom reaktore, čo umožnilo takmer bez úprav na nej používať klasické moderné turbíny.

V septembri 1964 bol spustený 1. blok Novovoronežskej JE s výkonom 210 MW. Náklady na 1 kWh elektriny (najdôležitejší ekonomický ukazovateľ prevádzky každej elektrárne) v tejto jadrovej elektrárni systematicky klesali: dosiahli 1,24 kopejok. v roku 1965 1,22 kopejok. v roku 1966 1,18 kopejok. v roku 1967 0,94 kopejok. v roku 1968. Prvý blok Novovoronežskej JE bol postavený nielen na priemyselné využitie, ale aj ako demonštračné zariadenie na demonštráciu možností a výhod jadrovej energetiky, spoľahlivosti a bezpečnosti jadrových elektrární. V novembri 1965 bola v meste Melekess v regióne Uljanovsk uvedená do prevádzky jadrová elektráreň s vodno-vodným reaktorom „varného“ typu s výkonom 50 MW, reaktor bol zostavený podľa jednookruhovej konštrukcie. , ktorý uľahčuje usporiadanie stanice. V decembri 1969 bol spustený druhý blok Novovoronežskej JE (350 MW).

V zahraničí bola prvá priemyselná jadrová elektráreň s výkonom 46 MW uvedená do prevádzky v roku 1956 v Calder Hall (Anglicko). O rok neskôr bola uvedená do prevádzky 60 MW jadrová elektráreň v Shippingport (USA).

Základy jadrovej energetiky

Atómové jadro charakterizuje náboj Ze, hmotnosť M, spin J, magnetický a elektrický štvorpólový moment Q, určitý polomer R, izotopový spin T a skladá sa z nukleónov - protónov a neutrónov. Všetky atómové jadrá sú rozdelené na stabilné a nestabilné. Vlastnosti stabilných jadier zostávajú nezmenené na dobu neurčitú. Nestabilné jadrá prechádzajú rôznymi typmi premien.

Fenomén rádioaktivity alebo spontánneho rozpadu jadier objavil francúzsky fyzik A. Becquerel v roku 1896. Zistil, že urán a jeho zlúčeniny vyžarujú lúče alebo častice, ktoré prenikajú cez nepriehľadné telesá a môžu osvetliť fotografickú platňu; Becquerel zistil, že intenzita žiarenia je úmerná len koncentrácii uránu a nezávisí od vonkajších podmienok (teplota, tlak) a od toho, či je urán v nejakých chemických zlúčeninách.

Alfa rozpad

Väzbová energia jadra charakterizuje jeho odolnosť voči rozpadu na jeho zložky. Ak je väzbová energia jadra menšia ako väzbová energia produktov jeho rozpadu, znamená to, že jadro sa môže spontánne rozpadnúť. Pri rozpade alfa odnášajú častice alfa takmer všetku energiu a len 2 % z nej idú do sekundárneho jadra. Počas rozpadu alfa sa hmotnostné číslo zmení o 4 jednotky a atómové číslo o dve jednotky.

Počiatočná energia alfa častice je 4–10 MeV. Keďže častice alfa majú veľkú hmotnosť a náboj, ich stredná voľná dráha vo vzduchu je krátka. Napríklad stredná voľná dráha vo vzduchu pre alfa častice emitované jadrom uránu je 2,7 cm a pre častice emitované rádiom je 3,3 cm.

Beta rozpad

Ide o proces premeny atómového jadra na iné jadro so zmenou atómového čísla bez zmeny hmotnostného čísla. Existujú tri typy rozpadu beta: elektrón, pozitrón a zachytenie orbitálneho elektrónu atómovým jadrom. Posledným typom rozpadu je aj tzv TO-zachytenie, keďže v tomto prípade je s najväčšou pravdepodobnosťou absorbovaný elektrón najbližšie k jadru TOškrupiny. Absorpcia elektrónov z L A Mškrupiny sú tiež možné, ale menej pravdepodobné. Polčas rozpadu b-aktívnych jadier sa mení vo veľmi širokom rozmedzí.

Počet beta-aktívnych jadier, ktoré sú v súčasnosti známe, je asi jeden a pol tisíca, ale iba 20 z nich sú prirodzene sa vyskytujúce beta-rádioaktívne izotopy. Všetky ostatné sú získané umelo.

Kontinuálne rozloženie kinetickej energie elektrónov emitovaných počas rozpadu sa vysvetľuje tým, že spolu s elektrónom je emitované aj antineutríno. Ak by neexistovali žiadne antineutrína, potom by elektróny mali presne definovanú hybnosť rovnajúcu sa hybnosti zvyškového jadra. Pri hodnote kinetickej energie rovnajúcej sa energii rozpadu beta sa pozoruje ostrý zlom v spektre. V tomto prípade sú kinetické energie jadra a antineutrína rovné nule a elektrón odnáša všetku energiu uvoľnenú počas reakcie.

Pri elektronickom rozpade má zvyškové jadro poradové číslo o jeden väčšie ako pôvodné, pri zachovaní hmotnostného čísla. To znamená, že vo zvyškovom jadre sa počet protónov zvýšil o jeden a počet neutrónov sa naopak zmenšil: N= A– (Z+1).

Gama rozpad

Stabilné jadrá sú v stave zodpovedajúcom najnižšej energii. Tento stav sa nazýva základný. Ožarovaním atómových jadier rôznymi časticami alebo vysokoenergetickými protónmi sa však na ne môže preniesť určitá energia, a teda preniesť do stavov zodpovedajúcich vyššej energii. Prechodom po určitom čase z excitovaného stavu do základného stavu môže atómové jadro emitovať buď časticu, ak je excitačná energia dostatočne vysoká, alebo vysokoenergetické elektromagnetické žiarenie - gama kvantum. Pretože excitované jadro je v diskrétnych energetických stavoch, gama žiarenie je charakterizované čiarovým spektrom.

Pozoruhodnou a mimoriadne dôležitou vlastnosťou štiepnej reakcie je, že štiepením vznikajú viaceré neutróny. Táto okolnosť umožňuje vytvárať podmienky na udržanie stacionárnej alebo rozvíjajúcej sa reťazovej reakcie jadrového štiepenia. Ak totiž v prostredí obsahujúcom štiepne jadrá jeden neutrón spôsobí štiepnu reakciu, potom neutróny vznikajúce pri reakcii môžu s určitou pravdepodobnosťou spôsobiť jadrové štiepenie, ktoré môže za vhodných podmienok viesť k rozvoju nekontrolovaného štiepneho procesu.

Jadrové reaktory

Pri štiepení ťažkých jadier vzniká niekoľko voľných neutrónov. To umožňuje organizovať takzvanú štiepnu reťazovú reakciu, kedy neutróny, šíriace sa v médiu obsahujúcom ťažké prvky, môžu spôsobiť svoje štiepenie s emisiou nových voľných neutrónov. Ak je prostredie také, že sa zvyšuje počet novovytvorených neutrónov, potom sa proces štiepenia zvyšuje ako lavína. V prípade, že sa počet neutrónov pri následných štiepeniach zníži, jadrová reťazová reakcia vybledne.

Na dosiahnutie stacionárnej jadrovej reťazovej reakcie je samozrejme potrebné vytvoriť také podmienky, aby každé jadro, ktoré pohltí neutrón, pri štiepení uvoľnilo v priemere jeden neutrón, ktorý smeruje k štiepeniu druhého ťažkého jadra.

Nukleárny reaktor je zariadenie, v ktorom sa uskutočňuje a udržiava riadená reťazová reakcia štiepenia určitých ťažkých jadier.

Jadrová reťazová reakcia v reaktore môže nastať len s určitým počtom štiepnych jadier, ktoré sa môžu štiepiť pri akejkoľvek energii neutrónov. Zo štiepnych materiálov je najvýznamnejší izotop 235U, ktorého podiel v prírodnom uráne je len 0,714 %.

Hoci je 238U štiepiteľný neutrónmi, ktorých energia presahuje 1,2 MeV, samoudržiavacia reťazová reakcia na rýchlych neutrónoch v prírodnom uráne nie je možná z dôvodu vysokej pravdepodobnosti nepružnej interakcie jadier 238U s rýchlymi neutrónmi. V tomto prípade sa energia neutrónov dostane pod prahovú energiu štiepenia jadier 238U.

Použitie moderátora vedie k zníženiu rezonančnej absorpcie v 238U, pretože neutrón môže prechádzať oblasťou rezonančných energií v dôsledku zrážok s jadrami moderátora a byť absorbovaný jadrami 235U, 239Pu, 233U, štiepnym prierezom ktorá výrazne narastá s klesajúcou energiou neutrónov. Ako moderátory sa používajú materiály s nízkym hmotnostným číslom a malým absorpčným prierezom (voda, grafit, berýlium atď.).

ZLOM STRANY--

Na charakterizáciu štiepnej reťazovej reakcie sa používa veličina nazývaná multiplikačný faktor TO. Ide o pomer počtu neutrónov určitej generácie k počtu neutrónov predchádzajúcej generácie. Pre stacionárnu štiepnu reťazovú reakciu TO=1. Šľachtiteľský systém (reaktor), v ktorom TO=1 sa nazýva kritický. Ak TO>1, počet neutrónov v systéme sa zvyšuje a v tomto prípade sa nazýva superkritický. o 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.

V aktívnej zóne tepelného neutrónového reaktora sa spolu s jadrovým palivom nachádza značné množstvo moderátorovej látky, ktorá sa vyznačuje veľkým rozptylovým prierezom a malým absorpčným prierezom.

Aktívna zóna reaktora je takmer vždy, s výnimkou špeciálnych reaktorov, obklopená reflektorom, ktorý v dôsledku viacnásobného rozptylu vracia časť neurónov do aktívnej zóny. V rýchlych neurónových reaktoroch je aktívna zóna obklopená reprodukčnými zónami. Akumulujú štiepne izotopy. Reprodukčné zóny navyše slúžia aj ako reflektor. V jadrovom reaktore sa hromadia štiepne produkty, ktoré sa nazývajú troska. Prítomnosť trosiek vedie k dodatočným stratám voľných neutrónov.

Jadrové reaktory sa v závislosti od relatívneho umiestnenia paliva a moderátora delia na homogénne a heterogénne. V homogénnom reaktore je aktívna zóna homogénna hmota paliva, moderátora a chladiva vo forme roztoku, zmesi alebo taveniny. Reaktor, v ktorom je palivo vo forme blokov alebo palivových kaziet umiestnené v moderátore, ktorý v ňom tvorí pravidelnú geometrickú mriežku, sa nazýva heterogénny.

Vlastnosti jadrového reaktora ako zdroja tepla

Počas prevádzky reaktora sa teplo uvoľňuje v rôznych množstvách v palivových článkoch (palivových tyčiach), ako aj vo všetkých jeho konštrukčných prvkoch. Je to spôsobené predovšetkým spomaľovaním štiepnych fragmentov, ich beta a gama žiarenia, ako aj jadier interagujúcich s neutrónmi a napokon aj spomalením rýchlych neutrónov. Fragmenty zo štiepenia palivového jadra sú klasifikované podľa rýchlostí zodpovedajúcich teplotám stoviek miliárd stupňov.

Skutočne, E = m u 2= ​​​​3RT, kde E – kinetická energia fragmentov, MeV; R = 1,38·10-23 J/K – Boltzmannova konštanta. Ak vezmeme do úvahy, že 1 MeV = 1,6 10-13 J, dostaneme 1,6 10-6 E = 2,07 10-16 T, T = 7,7 109E. Najpravdepodobnejšie energetické hodnoty pre štiepne fragmenty sú 97 MeV pre ľahký fragment a 65 MeV pre ťažký fragment. Potom je zodpovedajúca teplota pre ľahký úlomok 7,5 1011 K, pre ťažký úlomok 5 1011 K. Hoci teplota dosiahnuteľná v jadrovom reaktore je teoreticky takmer neobmedzená, v praxi sú obmedzenia určené maximálnou prípustnou teplotou konštrukčných materiálov a paliva. prvkov.

Zvláštnosťou jadrového reaktora je, že 94 % štiepnej energie sa premení na teplo okamžite, t.j. počas doby, počas ktorej sa výkon reaktora alebo hustota materiálov v ňom nestihne výrazne zmeniť. Preto, keď sa výkon reaktora zmení, uvoľňovanie tepla nasleduje bez oneskorenia proces štiepenia paliva. Po vypnutí reaktora, kedy sa rýchlosť štiepenia zníži viac ako desaťnásobne, v ňom však zostávajú zdroje oneskoreného uvoľňovania tepla (gama a beta žiarenie zo štiepnych produktov), ​​ktoré sa stávajú prevládajúcimi.

Výkon jadrového reaktora je úmerný hustote toku neurónov v ňom, takže teoreticky je možné dosiahnuť akýkoľvek výkon. V praxi je maximálny výkon určený rýchlosťou odvodu tepla uvoľneného v reaktore. Merný odvod tepla v moderných energetických reaktoroch je 102 – 103 MW/m3, vo vírivých reaktoroch – 104 – 105 MW/m3.

Teplo sa z reaktora odvádza chladivom, ktoré ním cirkuluje. Charakteristickým znakom reaktora je uvoľňovanie zvyškového tepla po zastavení štiepnej reakcie, čo si vyžaduje odvod tepla ešte dlhú dobu po odstavení reaktora. Aj keď je výkon rozpadového tepla podstatne menší ako nominálny výkon, cirkulácia chladiva cez reaktor musí byť zabezpečená veľmi spoľahlivo, pretože rozpadové teplo nie je možné kontrolovať. Vyberanie chladiacej kvapaliny z reaktora, ktorý je nejaký čas v prevádzke, je prísne zakázané, aby sa predišlo prehriatiu a poškodeniu palivových článkov.

Projektovanie energetických jadrových reaktorov

Jadrový reaktor je zariadenie, v ktorom prebieha riadená reťazová reakcia štiepenia jadier ťažkých prvkov a tepelná energia uvoľnená pri tomto procese je odvádzaná chladivom. Hlavným prvkom jadrového reaktora je jadro. Obsahuje jadrové palivo a vykonáva reťazovú štiepnu reakciu. Jadro je súbor palivových článkov obsahujúcich jadrové palivo umiestnených určitým spôsobom. Tepelné neutrónové reaktory využívajú moderátor. Chladiaca kvapalina sa čerpá cez aktívnu zónu na chladenie palivových článkov. V niektorých typoch reaktorov plní úlohu moderátora a chladiva rovnaká látka, napríklad obyčajná alebo ťažká voda.

Na riadenie prevádzky reaktora sú do aktívnej zóny zavedené regulačné tyče vyrobené z materiálov s veľkým prierezom absorpcie neutrónov. Jadro energetických reaktorov je obklopené neutrónovým reflektorom – vrstvou moderátorského materiálu na zníženie úniku neutrónov z aktívnej zóny. Navyše vďaka reflektoru sa hustota neutrónov a uvoľňovanie energie vyrovnávajú v celom objeme aktívnej zóny, čo umožňuje získať väčší výkon pre danú veľkosť zóny, dosiahnuť rovnomernejšie vyhorenie paliva, predĺžiť prevádzkový čas reaktora. bez preťaženia paliva a zjednodušiť systém odvodu tepla. Reflektor sa zahrieva energiou spomalených a absorbovaných neutrónov a gama kvánt, takže je zabezpečené jeho chladenie. Jadro, reflektor a ďalšie prvky sú umiestnené v utesnenom kryte alebo plášti, ktorý je zvyčajne obklopený biologickým tienením.

Klasifikácia reaktorov

Reaktory sú klasifikované podľa úrovne energie neutrónov zapojených do štiepnej reakcie, podľa princípu umiestnenia paliva a moderátora, účelu určenia, typu moderátora a chladiva a ich fyzikálneho stavu.

Podľa úrovne energetických neutrónov: reaktory môžu pracovať na rýchlych neutrónoch, na tepelných a na neutrónoch stredných (rezonančných) energií a podľa toho sa delia na reaktory na tepelné, rýchle a stredné neutróny (niekedy pre stručnosť sú nazývané termické, rýchle a stredné).

IN tepelný neutrónový reaktor Väčšina jadrového štiepenia nastáva, keď jadrá štiepnych izotopov absorbujú tepelné neutróny. Reaktory, v ktorých jadrové štiepenie vykonávajú najmä neutróny s energiami väčšími ako 0,5 MeV, sa nazývajú rýchle neutrónové reaktory. Reaktory, v ktorých dochádza k väčšine štiepení v dôsledku absorpcie intermediárnych neutrónov jadrami štiepnych izotopov, sa nazývajú intermediárne (rezonančné) neutrónové reaktory.

V súčasnosti sú najrozšírenejšie tepelné neutrónové reaktory. Tepelné reaktory sa vyznačujú koncentráciami jadrového paliva 235U v aktívnej zóne od 1 do 100 kg/m3 a prítomnosťou veľkých hmôt moderátora. Rýchly neutrónový reaktor je charakterizovaný koncentráciami jadrového paliva 235U alebo 239U rádovo 1000 kg/m3 a absenciou moderátora v aktívnej zóne.

V intermediárnych neutrónových reaktoroch je v aktívnej zóne veľmi málo moderátora a koncentrácia jadrového paliva 235U v ňom je od 100 do 1000 kg/m3.

V tepelných neutrónových reaktoroch dochádza aj k štiepeniu jadier paliva pri zachytení rýchlych neutrónov jadrom, avšak pravdepodobnosť tohto procesu je nevýznamná (1 – 3 %). Potreba neutrónového moderátora je spôsobená skutočnosťou, že efektívne štiepne prierezy jadier paliva sú oveľa väčšie pri nízkych energiách neutrónov ako pri veľkých.

Jadro tepelného reaktora musí obsahovať moderátor – látku, ktorej jadrá majú nízke hmotnostné číslo. Ako moderátor sa používa grafit, ťažká alebo ľahká voda, berýlium a organické kvapaliny. Tepelný reaktor môže dokonca pracovať s prírodným uránom, ak je moderátorom ťažká voda alebo grafit. Iní moderátori vyžadujú použitie obohateného uránu. Požadované kritické rozmery reaktora závisia od stupňa obohatenia paliva, so zvyšujúcim sa stupňom obohatenia sa zmenšujú. Významnou nevýhodou tepelných neutrónových reaktorov je strata pomalých neutrónov v dôsledku ich zachytávania moderátorom, chladivom, konštrukčnými materiálmi a štiepnymi produktmi. Preto je v takýchto reaktoroch potrebné používať látky s malými prierezmi na pomalé zachytávanie neutrónov ako moderátor, chladivo a konštrukčné materiály.

IN stredné neutrónové reaktory, v ktorej väčšinu štiepnych dejov spôsobujú neutróny s energiami nad tepelnými (od 1 eV do 100 keV), hmotnosť moderátora je menšia ako v tepelných reaktoroch. Zvláštnosťou prevádzky takéhoto reaktora je, že prierez štiepenia paliva so zvyšujúcim sa štiepením neutrónov v strednej oblasti klesá menej ako absorpčný prierez konštrukčných materiálov a produktov štiepenia. Pravdepodobnosť štiepnych udalostí sa teda zvyšuje v porovnaní s absorpčnými udalosťami. Požiadavky na neutrónové charakteristiky konštrukčných materiálov sú menej prísne a ich rozsah je širší. V dôsledku toho môže byť jadro stredného neutrónového reaktora vyrobené z odolnejších materiálov, čo umožňuje zvýšiť špecifický odvod tepla z výhrevnej plochy reaktora. Obohatenie paliva štiepnym izotopom v medzireaktoroch v dôsledku zmenšenia prierezu by malo byť vyššie ako v tepelných. Reprodukcia jadrového paliva v medziľahlých neutrónových reaktoroch je väčšia ako v tepelnom neutrónovom reaktore.

Látky, ktoré slabo zmierňujú neutróny, sa používajú ako chladivá v medzireaktoroch. Napríklad tekuté kovy. Moderátor je grafit, berýlium atď.

Jadro rýchleho neutrónového reaktora obsahuje palivové tyče s vysoko obohateným palivom. Jadro je obklopené chovnou zónou pozostávajúcou z palivových článkov obsahujúcich palivové suroviny (ochudobnený urán, tórium). Neutróny unikajúce z aktívnej zóny sú zachytávané v množiteľskej zóne jadrami palivových surovín, čím vzniká nové jadrové palivo. Zvláštnou výhodou rýchlych reaktorov je možnosť organizovať v nich rozšírenú reprodukciu jadrového paliva, t.j. súčasne s výrobou energie vyrábať nové jadrové palivo namiesto vyhoreného jadrového paliva. Rýchle reaktory nevyžadujú moderátor a chladivo nepotrebuje spomaľovať neutróny.

Pokračovanie
--ZLOM STRANY--

Podľa spôsobu umiestnenia paliva do aktívnej zóny sa reaktory delia na homogénne a heterogénne.

IN homogénny reaktor jadrové palivo, chladivo a moderátor (ak existuje) sú dôkladne premiešané a sú v rovnakom fyzikálnom stave, t.j. Jadrom úplne homogénneho reaktora je kvapalná, tuhá alebo plynná homogénna zmes jadrového paliva, chladiva alebo moderátora. Homogénne reaktory môžu byť buď tepelné alebo rýchle neutrónové. V takomto reaktore je celá aktívna zóna umiestnená vo vnútri oceľového guľového telesa a predstavuje kvapalnú homogénnu zmes paliva a moderátora vo forme roztoku alebo kvapalnej zliatiny (napríklad roztok uranylsulfátu vo vode, roztok urán v tekutom bizmute), ktorý zároveň slúži ako chladivo.

Jadrová štiepna reakcia prebieha v palivovom roztoku vo vnútri guľovej nádoby reaktora, čo vedie k zvýšeniu teploty roztoku. Horľavý roztok z reaktora vstupuje do výmenníka tepla, kde odovzdáva teplo vode sekundárneho okruhu, ochladzuje sa a obehovým čerpadlom sa vracia späť do reaktora. Aby sa zabezpečilo, že mimo reaktora nenastane jadrová reakcia, objemy potrubí okruhu, výmenníka tepla a čerpadla sú zvolené tak, aby objem paliva nachádzajúceho sa v každej sekcii okruhu bol oveľa menší ako kritický. Homogénne reaktory majú oproti heterogénnym niekoľko výhod. Ide o jednoduchú konštrukciu aktívnej zóny a jej minimálne rozmery, možnosť priebežne odstraňovať štiepne produkty a pridávať čerstvé jadrové palivo počas prevádzky bez zastavenia reaktora, jednoduchosť prípravy paliva a tiež skutočnosť, že reaktor je možné ovládať zmenou koncentrácia jadrového paliva.

Homogénne reaktory však majú aj vážne nevýhody. Homogénna zmes cirkulujúca okruhom vyžaruje silné rádioaktívne žiarenie, ktoré si vyžaduje dodatočnú ochranu a komplikuje riadenie reaktora. Iba časť paliva je v reaktore a používa sa na výrobu energie, zatiaľ čo druhá časť je vo vonkajších potrubiach, výmenníkoch tepla a čerpadlách. Cirkulujúca zmes spôsobuje silnú koróziu a eróziu reaktorových a okruhových systémov a zariadení. Vznik výbušnej výbušnej zmesi v homogénnom reaktore v dôsledku rádiolýzy vody si vyžaduje zariadenia na jej dodatočné spaľovanie. To všetko viedlo k tomu, že homogénne reaktory nie sú široko používané.

IN heterogénny reaktor palivo vo forme blokov sa umiestňuje do moderátora, t.j. palivo a moderátor sú priestorovo oddelené.

V súčasnosti sú na energetické účely projektované len heterogénne reaktory. Jadrové palivo v takomto reaktore môže byť použité v plynnom, kvapalnom a pevnom skupenstve. V súčasnosti však heterogénne reaktory fungujú len na tuhé palivo.

V závislosti od moderujúcej látky sa heterogénne reaktory delia na grafitové, ľahkovodné, ťažkovodné a organické. Podľa typu chladiva sú heterogénne reaktory ľahká voda, ťažká voda, plyn a tekutý kov. Kvapalné chladivá vo vnútri reaktora môžu byť v jednofázovom a dvojfázovom stave. V prvom prípade chladivo vo vnútri reaktora nevrie, ale v druhom áno.

Reaktory v aktívnej zóne, v ktorých je teplota kvapalného chladiva pod bodom varu, sa nazývajú tlakovodné reaktory a reaktory, v ktorých chladivo vrie vo vnútri, sa nazývajú varné reaktory.

V závislosti od použitého moderátora a chladiva sú heterogénne reaktory navrhnuté podľa rôznych konštrukcií. V Rusku sú hlavnými typmi jadrových energetických reaktorov vodou chladené a vodou grafitové.

Reaktory sa podľa konštrukcie delia na nádobové a kanálové. IN nádobové reaktory tlak chladiacej kvapaliny je prenášaný skriňou. Vnútri nádoby reaktora prúdi bežný prúd chladiva. IN kanálové reaktory Chladiaca kvapalina sa dodáva do každého kanála s palivovou zostavou samostatne. Nádoba reaktora nie je zaťažená tlakom chladiva, tento tlak je prenášaný každým jednotlivým kanálom.

V závislosti od účelu môžu byť jadrové reaktory energetické, konvertorové a množivé, výskumné a viacúčelové, dopravné a priemyselné.

Jadrové reaktory sa používajú na výrobu elektriny v jadrových elektrárňach, v lodných elektrárňach, v jadrových elektrárňach na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP), ako aj v jadrových teplárňach (HT).

Reaktory určené na výrobu sekundárneho jadrového paliva z prírodného uránu a tória sa nazývajú prevodníky alebo chovateľov. V konvertorovom reaktore sekundárne jadrové palivo produkuje menej, ako bolo pôvodne spotrebované. V množivom reaktore sa vykonáva rozšírená reprodukcia jadrového paliva, t.j. ukáže sa viac, ako sa minulo.

Výskumné reaktory slúžia na štúdium procesov interakcie neutrónov s hmotou, štúdium správania sa reaktorových materiálov v intenzívnych oblastiach neutrónového a gama žiarenia, rádiochemický a biologický výskum, produkciu izotopov, experimentálny výskum fyziky jadrových reaktorov. Reaktory majú rôzne výkony, stacionárne alebo pulzné prevádzkové režimy. Najrozšírenejšie sú tlakovodné výskumné reaktory využívajúce obohatený urán. Tepelný výkon výskumných reaktorov sa mení v širokom rozmedzí a dosahuje niekoľko tisíc kilowattov.

Viacúčelový Reaktory, ktoré slúžia na viaceré účely, ako je výroba energie a jadrové palivo, sa nazývajú reaktory.

Jadrová energia: klady a zápory

Moderná civilizácia je nemysliteľná bez elektrickej energie. Výroba a využitie elektrickej energie sa každým rokom zvyšuje, no pred ľudstvom sa už teraz vynára strašidlo budúceho energetického hladomoru v dôsledku vyčerpávania zásob fosílnych palív a zvyšujúcich sa environmentálnych strát pri získavaní elektriny.
Energia uvoľnená pri jadrových reakciách je miliónkrát vyššia ako energia produkovaná konvenčnými chemickými reakciami (napríklad spaľovacími reakciami), takže výhrevnosť jadrového paliva je nemerateľne vyššia ako výhrevnosť konvenčného paliva. Využitie jadrového paliva na výrobu elektriny je mimoriadne lákavá predstava.
Výhody jadrových elektrární (JE) oproti tepelným elektrárňam (CHP) a vodným elektrárňam (HPP) sú zrejmé: nevzniká odpad, nevznikajú emisie plynov, netreba realizovať obrovské objemy výstavby, stavať priehrady a pochovávať úrodnú pôdu na dne nádrží. Azda jediné ekologickejšie ako jadrové elektrárne sú elektrárne využívajúce solárnu alebo veternú energiu. Ale veterné turbíny aj solárne elektrárne majú stále nízky výkon a nedokážu uspokojiť ľudskú potrebu lacnej elektriny – a táto potreba rastie čoraz rýchlejšie. Napriek tomu je uskutočniteľnosť výstavby a prevádzky jadrových elektrární často spochybňovaná z dôvodu škodlivých účinkov rádioaktívnych látok na životné prostredie a ľudí.

Svetové skúsenosti a perspektívy rozvoja jadrovej energetiky

Podľa MAAE v súčasnosti viac ako 18 % svetovej elektriny vyrábajú jadrové reaktory, ktoré navyše na rozdiel od elektrární na fosílne palivá neznečisťujú ovzdušie. Nespornou výhodou jadrovej energie sú jej náklady, ktoré sú nižšie ako u väčšiny ostatných typov elektrární. Podľa rôznych odhadov je na svete okolo 440 jadrových reaktorov s celkovou kapacitou cez 365 tisíc MW, ktoré sa nachádzajú vo viac ako 30 krajinách. V súčasnosti sa v 12 krajinách stavia 29 reaktorov s celkovou kapacitou asi 25-tisíc MW.

Podľa expertov MAAE sa do roku 2030 svetové energetické potreby zvýšia najmenej o 50 – 60 %. Spolu s rastom spotreby energie dochádza ku katastrofálne rýchlemu vyčerpaniu najľahšie dostupných a najpohodlnejších organických nosičov energie – plynu a ropy. Podľa prognózovaných výpočtov, ako uvádza Informačno-analytické stredisko pod správou hlavy štátu, je životnosť ich zásob 50–100 rokov. Rastúci dopyt po energetických zdrojoch nevyhnutne vedie k ich postupnému zdražovaniu.

Jadrová energia je jedným z hlavných svetových zdrojov dodávok energie. Podľa tej istej Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu iba v rokoch 2000–2005. Do prevádzky bolo uvedených 30 nových reaktorov. Hlavné výrobné kapacity sú sústredené v západnej Európe a USA.

Energetická stratégia Ruska na obdobie do roku 2020 schválená uznesením vlády Ruskej federácie z 28. augusta 2003 č. 1234-r stanovuje ciele, zámery, hlavné smery a parametre rozvoja palivovej a energetickej bilancie. , ktorým sa zabezpečuje prekonanie tendencie zemného plynu dominovať na domácom energetickom trhu znížením jeho podielu na celkovej spotrebe palív a energetických zdrojov, najmä v dôsledku zvýšenia výroby elektriny v jadrových a vodných elektrárňach (z 10,8 na 12 %).

V dôsledku optimalizácie palivovej a energetickej bilancie sa stanovili priority pre územné umiestnenie výrobných kapacít: v európskej časti Ruska je vhodné rozvíjať elektroenergetiku technickým prestavbou existujúcich tepelných elektrární. elektrární, vytváranie elektrární s kombinovaným cyklom a maximálny rozvoj jadrových elektrární, ktoré z veľkej časti pokryjú zvýšené potreby tohto regiónu v elektroenergetike.

V optimistickom scenári vývoja ekonomiky Výroba energie v JE by sa mala zvýšiť na 200 miliárd kWh v roku 2010 (1,4-krát) a na 300 miliárd kWh v roku 2020 (2-krát). Okrem toho sa plánuje rozvoj výroby tepelnej energie z jadrových zdrojov energie na 30 miliónov Gcal ročne.

S miernou verziou ekonomického rozvoja Potreba výroby elektriny v jadrových elektrárňach môže v roku 2020 dosiahnuť až 230 miliárd kWh. Možnosť zvýšenia výroby energie v jadrových elektrárňach na 270 miliárd kWh je spojená so vznikom jadrových elektrární – prečerpávacích elektrární, zvyšovaním objemu výroby a spotreby tepelnej energie v oblastiach, kde sa nachádzajú existujúce a nové jadrové elektrárne resp. sa nachádzajú jadrové elektrárne (do 30 miliónov Gcal ročne), ako aj s presunom plynových čerpacích staníc hlavné potrubia na elektrický pohon z jadrových elektrární, rozvoj energeticky náročných odvetví (hliník, skvapalnený plyn, syntetické kvapalné palivo , atď.).

Podiel výroby elektriny v jadrových elektrárňach v európskej časti Ruska sa do roku 2020 zvýši na 32 %.

S mierou rastu výroby elektriny v Rusku o viac ako 2 % ročne je jadrová energetika na misii zabezpečiť ročný nárast výroby energie o viac ako 4 % s mierou nárastu výroby elektriny na 8 miliárd kWh a tepla. na 1,5 milióna Gcal ročne.

Ruský jadrovoenergetický komplex má potenciál dynamického rozvoja v súlade s parametrami stanovenými Ruskou energetickou stratégiou na obdobie do roku 2020.

Štátne plánovanie ZSSR v 80. rokoch 20. storočia určilo začiatkom 21. storočia vznik jadrových elektrární v Rusku do 50 GW s tempom rastu do 2 GW ročne a výrobu tepla do 40 mil. Gcal za rok. Okrem toho sa počítalo s výstavbou prečerpávacích elektrární jadrová elektráreň (do 10 GW špičkového výkonu). V skutočnosti bola uvedená do prevádzky približne polovica plánovanej kapacity jadrovej elektrárne (realizované tempo rastu je až 1 GW ročne). V súčasnosti sú viac ako dve desiatky jadrových blokov s celkovým výkonom asi 20 GW v rôznom štádiu nedokončenej výstavby (investície predstavujú viac ako 2,5 miliardy USD, teda asi 15 % celkových kapitálových nákladov na vytvorenie týchto kapacít).

Na zabezpečenie predpokladaných úrovní spotreby elektriny a tepla v scenári maximálneho dopytu je potrebné uviesť do prevádzky jadrové elektrárne s kapacitou do 6 GW v súčasnej dekáde (3. blok JE Kalinin, 5. blok Kursk). JE, energetický blok 2 Volgodonskej JE, energetické bloky 5 a 6 JE Balakovo, energetický blok 4 Belojarskej JE) a ​​najmenej 15 GW do roku 2020 (s prihliadnutím na reprodukciu energetických blokov prvej generácie - 5,7 GW ), ako aj do 2 GW jadrových elektrární. V dôsledku toho by sa celkový inštalovaný výkon jadrových elektrární v Rusku mal zvýšiť na 40 GW s priemerným kapacitným faktorom asi 85 % (úroveň popredných krajín s rozvinutou jadrovou energetikou).

Pokračovanie
--ZLOM STRANY--

V súlade s tým sú hlavnými cieľmi rozvoja jadrovej energie:

modernizácia a predĺženie životnosti energetických blokov existujúcich jadrových elektrární o 10–20 rokov;

Zvyšovanie efektívnosti výroby energie a energetického využitia jadrových elektrární;

Vytvorenie komplexov na spracovanie rádioaktívneho odpadu z jadrových elektrární a systému na nakladanie s ožiareným jadrovým palivom;

Reprodukcia vyradených energetických blokov prvej generácie vrátane renovácie po ukončení ich predĺženej životnosti (s včasnou tvorbou rezerv);

Rozšírená reprodukcia kapacity (priemerná miera rastu - približne 1 GW za rok) a stavebné rezervy na budúce obdobia;

Zvládnutie perspektívnych reaktorových technológií (BN-800, VVER-1500, ATPP atď.) s rozvojom zodpovedajúcej palivovej základne.

Riešenie týchto problémov si vyžaduje rozvoj stavebno-inštalačného komplexu a jadrovej energetiky (zvýšenie rýchlosti spúšťania kapacít z 0,2 na 1,5 GW ročne), ako aj zvýšenie ľudských zdrojov.

Najdôležitejšími faktormi rozvoja jadrovej energetiky sú zvyšovanie efektívnosti výroby energie v jadrových elektrárňach znižovaním jednotkových nákladov výroby (vnútorné rezervy) a rozširovanie trhov pre predaj energie z jadrových elektrární (externý potenciál).

TO vnútorné zásoby jadrových elektrární(asi 20 % produkcie energie) zahŕňajú:

Zvýšenie NIUM na 85 % s tempom rastu v priemere až 2 % ročne v dôsledku kratších časov opráv a predĺženia doby obratu, predĺženia palivových cyklov, zníženia počtu porúch zariadenia pri jeho modernizácii a renovácii, čo zabezpečí dodatočná výroba elektriny v prevádzkovaných jadrových elektrárňach vo výške približne 20 miliárd kWh ročne (ekvivalent uvedenia inštalovaného výkonu do 3 GW do prevádzky pri špecifických kapitálových nákladoch do 150 USD/kW);

Zvýšenie účinnosti energetických blokov zlepšením prevádzkových charakteristík a režimov s dodatočnou výrobou v existujúcich jadrových elektrárňach viac ako 7 miliárd kWh ročne (ekvivalent uvedenia do prevádzky 1 GW výkonu so špecifickými kapitálovými nákladmi približne 200 USD/kW);

Zníženie výrobných nákladov, vrátane zníženia spotreby energie pre vlastnú potrebu (na návrhové hodnoty cca 6%) a zníženia špecifického počtu personálu.

Vonkajší potenciál– rozširovanie existujúcich a vytváranie nových trhov na využitie energie a výkonu jadrových elektrární (viac ako 20 % výroby energie):

Rozvoj výroby tepelnej energie a zásobovania teplom (vrátane vzniku jadrových elektrární), elektrická akumulácia tepla pre zásobovanie teplom veľkých miest, využitie odpadového nízkokvalitného tepla;

Prestavba kompresorových staníc plynárenských prepravných sústav s celkovým výkonom viac ako 3 GW na elektrický pohon z jadrových elektrární, čím sa zabezpečí úspora plynu viac ako 7 miliárd m3 ročne;

Účasť na vykrývaní nerovnomernosti harmonogramu denného zaťaženia vytváraním energetických komplexov jadrových elektrární - prečerpávacích elektrární - špičkový výkon do 5 GW;

Rozvoj energeticky náročnej výroby hliníka, skvapalneného plynu, syntetického kvapalného paliva, vodíka pomocou jadrových elektrární.

Plánované parametre rozvoja jadrovej energetiky predurčujú do roku 2015 mierne zvýšenie taríf na výrobu elektriny z jadrových elektrární na 2,4 centa za 1 kWh. Prevádzková zložka tarify za TPP (asi 3 centy/(kWh) – najmä náklady na palivo) by mala byť vyššia ako tarifa jadrových elektrární. Priemerná marža konkurencieschopnosti jadrových elektrární bude viac ako 1,5 centa/(kWh), teda približne 30 %. Odhady ukazujú, že maximálny rozvoj jadrovej energetiky do roku 2020 zabezpečí stabilizáciu predajnej tarify pre spotrebiteľov a zabráni jej zvýšeniu na 10 % v prípade pozastavenia výstavby jadrovej elektrárne.

Dosiahnutie stanovených parametrov pre strategický rozvoj jadrovej energie v Rusku zahŕňa implementáciu:

Potenciál pre maximalizáciu účinnosti jadrových elektrární, reprodukciu (renováciu) a rozvoj kapacít jadrových elektrární;

dlhodobá investičná politika v sektore jadrovej energetiky štátu;

Efektívne zdroje a mechanizmy pre dostatočné a včasné investovanie.

Potenciálne možnosti, základné princípy a smerovanie budúceho rozvoja jadrovej energetiky v Rusku s prihliadnutím na možnosti palivovej základne určuje Stratégia rozvoja jadrovej energetiky v Rusku v prvej polovici 21. storočia, schválená v roku 2000 vládou Ruskej federácie.

Preskúmané a potenciálne zásoby prírodného uránu, akumulované zásoby uránu a plutónia, existujúce kapacity jadrového palivového cyklu s ekonomicky zdravou investičnou a exportno-importnou politikou zabezpečujú maximálny rozvoj jadrovej energetiky do roku 2030 s využitím najmä reaktorov typu VVER v otvorenom jadrovom palivovom cykle .

Perspektívy dlhodobého rozvoja jadrovej energetiky sú spojené s reálnou možnosťou obnovy a regenerácie zdrojov jadrového paliva bez straty konkurencieschopnosti a bezpečnosti jadrovej energetiky. Priemyselná technologická politika zabezpečuje v rokoch 2010 – 2030 evolučné zavedenie nových technológií jadrovej energie štvrtej generácie na rýchlych reaktoroch s uzavretými cyklami jadrového paliva a uránovo-plutóniovom palive, čím sa v dohľadnej budúcnosti rušia obmedzenia týkajúce sa palivových surovín.

Rozvoj jadrovej energetiky optimalizuje bilanciu palivových a energetických zdrojov, obmedzí rast nákladov na elektrickú a tepelnú energiu pre spotrebiteľov a tiež prispeje k efektívnemu rastu ekonomiky a HDP, čím sa zvýši technologický potenciál pre dlhodobý rozvoj energetiky založený na o bezpečných a nákladovo efektívnych jadrových elektrárňach.

Ekológia

Aj keď jadrová elektráreň funguje perfektne a bez najmenšej poruchy, jej prevádzka nevyhnutne vedie k hromadeniu rádioaktívnych látok. Ľudia preto musia riešiť veľmi vážny problém, ktorého názov je bezpečné skladovanie odpadu.

Odpad z akéhokoľvek odvetvia s obrovským rozsahom výroby energie, rôznych produktov a materiálov vytvára obrovský problém. Znečistenie životného prostredia a atmosféry v mnohých oblastiach našej planéty vyvoláva obavy a obavy. Hovoríme o možnosti zachovania flóry a fauny nie v ich pôvodnej podobe, ale aspoň v medziach minimálnych environmentálnych noriem.

Rádioaktívny odpad vzniká takmer vo všetkých fázach jadrového cyklu. Akumulujú sa vo forme kvapalných, pevných a plynných látok s rôznou úrovňou aktivity a koncentrácie. Väčšina odpadu je nízkoúrovňová: voda používaná na čistenie reaktorových plynov a povrchov, rukavice a obuv, kontaminované nástroje a vyhorené žiarovky z rádioaktívnych miestností, použité zariadenia, prach, plynové filtre a mnoho ďalšieho.

Plyny a kontaminovaná voda prechádzajú cez špeciálne filtre, kým nedosiahnu čistotu atmosférického vzduchu a pitnej vody. Filtre, ktoré sa stali rádioaktívnymi, sa recyklujú spolu s pevným odpadom. Zmiešajú sa s cementom a premenia sa na bloky alebo sa nalejú do oceľových nádob spolu s horúcim bitúmenom.

Najťažšie na prípravu na dlhodobé skladovanie je vysokoaktívny odpad. Najlepšie je premeniť takýto „odpad“ na sklo a keramiku. K tomu sa odpad kalcinuje a spája s látkami, ktoré tvoria sklokeramickú hmotu. Počíta sa, že rozpustenie 1 mm povrchovej vrstvy takejto hmoty vo vode bude trvať najmenej 100 rokov.

Na rozdiel od mnohých chemických odpadov sa nebezpečenstvo rádioaktívneho odpadu časom znižuje. Väčšina rádioaktívnych izotopov má polčas rozpadu približne 30 rokov, takže do 300 rokov takmer úplne zmiznú. Pre konečné uloženie rádioaktívnych odpadov je teda potrebné vybudovať také dlhodobé sklady, ktoré by odpad spoľahlivo izolovali od jeho prieniku do životného prostredia až do úplného rozpadu rádionuklidov. Takéto skladovacie zariadenia sa nazývajú pohrebiská.

Treba počítať s tým, že vysokoaktívny odpad dlhodobo vytvára značné množstvo tepla. Preto sa najčastejšie odstraňujú do hlbokých zón zemskej kôry. Okolo skladu je zriadené kontrolované pásmo, v ktorom sú uvalené obmedzenia na ľudské aktivity vrátane vŕtania a ťažby.

Bol navrhnutý ďalší spôsob riešenia problému rádioaktívneho odpadu – jeho vyslanie do vesmíru. Objem odpadu je skutočne malý, takže sa môže dostať na vesmírne dráhy, ktoré sa nepretínajú s obežnou dráhou Zeme, a rádioaktívna kontaminácia bude navždy eliminovaná. Táto trasa však bola zamietnutá kvôli riziku, že sa nosná raketa v prípade akýchkoľvek problémov nečakane vráti na Zem.

Niektoré krajiny vážne uvažujú o spôsobe pochovania pevného rádioaktívneho odpadu v hlbokých vodách oceánov. Táto metóda zaujme svojou jednoduchosťou a cenovou efektívnosťou. Táto metóda však vyvoláva vážne námietky na základe korozívnych vlastností morskej vody. Existujú obavy, že korózia rýchlo zničí celistvosť nádob a rádioaktívne látky sa dostanú do vody a morské prúdy roznesú aktivitu po mori.

Prevádzku jadrových elektrární sprevádza nielen nebezpečenstvo radiačnej kontaminácie, ale aj iné druhy vplyvov na životné prostredie. Hlavným účinkom je tepelný efekt. Je to jeden a pol až dvakrát viac ako z tepelných elektrární.

Počas prevádzky jadrovej elektrárne vzniká potreba chladenia pary odpadových vôd. Najjednoduchším spôsobom je ochladzovanie vodou z rieky, jazera, mora alebo špeciálne vybudovaných bazénov. Voda ohriata o 5–15 °C sa vracia do rovnakého zdroja. Tento spôsob však nesie so sebou nebezpečenstvo zhoršenia environmentálnej situácie vo vodnom prostredí v lokalitách jadrových elektrární.

Viac využívaný je systém zásobovania vodou pomocou chladiacich veží, v ktorých dochádza k ochladzovaniu vody v dôsledku jej čiastočného vyparovania a ochladzovania.

Malé straty sa dopĺňajú neustálym dopĺňaním sladkej vody. Pri takomto chladiacom systéme sa do atmosféry uvoľňuje obrovské množstvo vodnej pary a kvapôčkovej vlhkosti. To môže viesť k zvýšeniu množstva zrážok, frekvencie tvorby hmly a oblačnosti.

V posledných rokoch sa začal používať systém vzduchového chladenia vodnej pary. V tomto prípade nedochádza k stratám vody a je to najekologickejšie. Takýto systém však nefunguje pri vysokých priemerných teplotách okolia. Okrem toho sa výrazne zvyšujú náklady na elektrickú energiu.

Záver

Energetický problém je jedným z najdôležitejších problémov, ktoré dnes ľudstvo musí riešiť. Také výdobytky vedy a techniky ako okamžitá komunikácia, rýchla doprava a prieskum vesmíru sa už stali samozrejmosťou. Ale to všetko si vyžaduje obrovské množstvo energie. Prudký nárast výroby a spotreby energie priniesol nový akútny problém znečistenia životného prostredia, ktorý predstavuje vážne nebezpečenstvo pre ľudstvo.

Svetové energetické potreby sa v nasledujúcich desaťročiach rýchlo zvýšia. Žiadny jeden zdroj energie ich nebude schopný poskytnúť, preto je potrebné rozvíjať všetky zdroje energie a efektívne využívať energetické zdroje.

V ďalšej etape rozvoja energetiky (prvé desaťročia 21. storočia) zostane najperspektívnejšia uhoľná energetika a jadrová energetika s tepelnými a rýchlymi neutrónovými reaktormi. Môžeme však dúfať, že ľudstvo sa nezastaví na ceste pokroku spojenej so spotrebou energie v čoraz väčšom množstve.

Bibliografia

1) Kessler „Jadrová energia“ Moskva: Energoizdat, 1986.

2) Kh. Margulova „Jadrová energia dnes a zajtra“ Moskva: Vysoká škola, 1989

3) J. Collier, J. Hewitt „Úvod do jadrovej energie“ Moskva: Energoatomizdat, 1989

Dvadsiate storočie sa nieslo v znamení vývoja nového typu energie obsiahnutej v jadrách atómov a stalo sa storočím jadrovej fyziky. Táto energia je mnohonásobne väčšia ako energia paliva, ktorú ľudstvo využívalo počas svojej histórie.

Už v polovici roku 1939 mali vedci na celom svete dôležité teoretické a experimentálne objavy v oblasti jadrovej fyziky, ktoré umožnili v tomto smere predložiť rozsiahly výskumný program. Ukázalo sa, že atóm uránu možno rozdeliť na dve časti. Tým sa uvoľní obrovské množstvo energie. Okrem toho sa pri štiepnom procese uvoľňujú neutróny, ktoré zase môžu štiepiť ďalšie atómy uránu a spôsobiť jadrovú reťazovú reakciu. Jadrová štiepna reakcia uránu je veľmi účinná a ďaleko prevyšuje najbúrlivejšie chemické reakcie. Porovnajme atóm uránu a molekulu výbušniny – trinitrotoluénu (TNT). Pri rozpade molekuly TNT sa uvoľní 10 elektrónvoltov energie a pri rozpade jadra uránu sa uvoľní 200 miliónov elektrónvoltov, teda 20 miliónov krát viac.

Tieto objavy vyvolali vo vedeckom svete senzáciu: v dejinách ľudstva neexistovala žiadna vedecká udalosť významnejšia vo svojich dôsledkoch ako prienik atómu do sveta a ovládnutie jeho energie. Vedci pochopili, že jeho hlavným účelom je vyrábať elektrickú energiu a využívať ju v iných mierových oblastiach. Uvedením do prevádzky prvej priemyselnej jadrovej elektrárne na svete s výkonom 5 MW v ZSSR v roku 1954 v Obninsku sa začala éra jadrovej energetiky. Zdrojom výroby elektriny bolo štiepenie jadier uránu.

Prevádzkové skúsenosti prvých jadrových elektrární ukázali reálnosť a spoľahlivosť technológie jadrovej energie na priemyselnú výrobu elektriny. Vyspelé priemyselné krajiny začali projektovať a stavať jadrové elektrárne s reaktormi rôznych typov. Do roku 1964 sa celkový výkon jadrových elektrární vo svete zvýšil na 5 miliónov kW.

Odvtedy sa začal prudký rozvoj jadrovej energetiky, ktorá sa čoraz výraznejším podielom na celkovej výrobe elektriny vo svete stáva novou perspektívnou energetickou alternatívou. Boom zákaziek na výstavbu jadrových elektrární začal v USA, neskôr v západnej Európe, Japonsku a ZSSR. Tempo rastu jadrovej energie dosiahlo približne 30 % ročne. Už v roku 1986 pracovalo v jadrových elektrárňach vo svete 365 energetických blokov s celkovým inštalovaným výkonom 253 miliónov kW. Za takmer 20 rokov sa výkon jadrových elektrární zvýšil 50-krát. Výstavba jadrových elektrární bola realizovaná v 30 krajinách (obr. 1.1).

V tom čase sa výskum Rímskeho klubu, autoritatívnej komunity svetoznámych vedcov, stal všeobecne známym. Závery autorov štúdií sa scvrkli na nevyhnutnosť pomerne blízkeho vyčerpania prírodných zásob organických energetických zdrojov vrátane ropy, kľúčovej pre globálnu ekonomiku, a ich prudkého zdražovania v blízkej budúcnosti. S ohľadom na túto skutočnosť jadrová energia nemohla prísť v lepšom čase. Potenciálne zásoby jadrového paliva (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) dlhodobo riešili životne dôležitý problém zásobovania palivom pri rôznych scenároch rozvoja jadrovej energetiky.

Podmienky pre rozvoj jadrovej energetiky boli mimoriadne priaznivé, optimizmus inšpirovali aj ekonomické ukazovatele jadrových elektrární, jadrové elektrárne už mohli úspešne konkurovať tepelným elektrárňam.

Jadrová energetika umožnila znížiť spotrebu fosílnych palív a výrazne znížiť emisie škodlivín do životného prostredia z tepelných elektrární.

Rozvoj jadrovej energetiky sa opieral o etablovaný energetický sektor vojensko-priemyselného komplexu - pomerne dobre vyvinuté priemyselné reaktory a reaktory pre ponorky využívajúce už na tieto účely vytvorený cyklus jadrového paliva (NFC), získané poznatky a značné skúsenosti. Jadrová energetika, ktorá mala obrovskú vládnu podporu, úspešne zapadla do existujúceho energetického systému, berúc do úvahy pravidlá a požiadavky obsiahnuté v tomto systéme.

Problém energetickej bezpečnosti, ktorý sa prehĺbil v 70. rokoch 20. storočia. V súvislosti s energetickou krízou spôsobenou prudkým nárastom cien ropy prinútila závislosť jej dodávok od politickej situácie mnohé krajiny prehodnotiť svoje energetické programy. Rozvoj jadrovej energetiky znižovaním spotreby fosílnych palív znižuje energetickú závislosť krajín, ktoré nemajú alebo majú obmedzené vlastné palivo a energiu.

zdrojov z ich dovozu a posilňuje energetickú bezpečnosť týchto krajín.

V procese rýchleho rozvoja jadrovej energetiky sa z dvoch hlavných typov jadrových energetických reaktorov – tepelných a rýchlych neutrónov – stali vo svete najrozšírenejšie tepelné neutrónové reaktory.

Typy a konštrukcie reaktorov s rôznymi moderátormi a chladivami vyvinutými rôznymi krajinami sa stali základom národnej jadrovej energetiky. V USA sa tak stali hlavnými tlakovodné reaktory a varné reaktory, v Kanade - ťažkovodné reaktory využívajúce prírodný urán, v bývalom ZSSR - tlakovodné reaktory (VVER) a varné uranografitové reaktory (RBMK), blok výkon reaktorov sa zvýšil. Reaktor RBMK-1000 s elektrickým výkonom 1000 MW bol teda inštalovaný v Leningradskej jadrovej elektrárni v roku 1973. Výkon veľkých jadrových elektrární, napríklad Záporožskej jadrovej elektrárne (Ukrajina), dosahoval 6000 MW.

Vzhľadom na to, že bloky jadrovej elektrárne pracujú s takmer konštantným výkonom, pokrytie

Jadrová elektráreň Three Mile Island (USA)

základná časť denného harmonogramu zaťaženia integrovaných energetických systémov, súbežne s jadrovými elektrárňami boli po celom svete vybudované vysoko manévrovateľné prečerpávacie elektrárne, ktoré pokrývajú variabilnú časť harmonogramu a dopĺňajú nočnú medzeru v harmonograme zaťaženia.

Vysoké tempo rozvoja jadrovej energetiky nezodpovedalo úrovni jej bezpečnosti. Na základe skúseností z prevádzky jadrovoenergetických zariadení, zvyšovania vedecko-technického pochopenia procesov a možných dôsledkov vznikla potreba revízie technických požiadaviek, čo spôsobilo nárast kapitálových investícií a prevádzkových nákladov.

Vážnu ranu rozvoju jadrovej energetiky zasadila ťažká havária v jadrovej elektrárni Three Mile Island v USA v roku 1979, ako aj v rade ďalších zariadení, ktorá viedla k radikálnej revízii bezpečnostných požiadaviek, sprísnenia existujúcich predpisov a revízia programov rozvoja jadrových elektrární na celom svete spôsobila jadrovej energetike obrovské morálne a materiálne škody. V Spojených štátoch amerických, ktoré boli lídrom v jadrovej energetike, sa zákazky na výstavbu jadrových elektrární zastavili v roku 1979 a ich výstavba sa znížila aj v iných krajinách.

Ťažká havária v jadrovej elektrárni v Černobyle na Ukrajine v roku 1986, kvalifikovaná v medzinárodnom meradle jadrových havárií ako nehoda najvyššej siedmej úrovne a spôsobujúca ekologickú katastrofu na rozsiahlom území, straty na životoch, vysídlenie stoviek tisíc ľudí, podkopali dôveru svetového spoločenstva v jadrovú energiu.

„Tragédia v Černobyle je varovaním. A nielen v jadrovej energetike,“ povedal akademik V.A. Legasov, člen vládnej komisie, prvý námestník akademika A.P. Alexandrov, ktorý viedol Inštitút atómovej energie pomenovaný po I.V. Kurčatovej.

V mnohých krajinách boli programy rozvoja jadrovej energie pozastavené a v mnohých krajinách sa úplne upustilo od vopred plánovaných plánov na jej rozvoj.

Napriek tomu jadrové elektrárne v 37 krajinách vyrábali do roku 2000 16 % svetovej produkcie elektriny.

Bezprecedentné úsilie vynaložené na zaistenie bezpečnosti prevádzky jadrových elektrární to umožnilo začiatkom 21. storočia. obnoviť dôveru verejnosti v jadrovú energiu. Nastáva čas „renesancie“ v jeho vývoji.

Okrem vysokej ekonomickej efektívnosti a konkurencieschopnosti, dostupnosti palivových zdrojov, spoľahlivosti a bezpečnosti je jedným z dôležitých faktorov, že jadrová energia je jedným z najekologickejších zdrojov elektriny, aj keď problém s likvidáciou vyhoreného paliva zostáva.

Zjavnou sa stala potreba reprodukcie (šľachtenia) jadrového paliva, t.j. výstavba rýchlych neutrónových reaktorov (množiteľov), zavedenie spracovania výsledného paliva. Rozvoj tejto oblasti mal vážne ekonomické stimuly a perspektívy a bol realizovaný v mnohých krajinách.

V ZSSR sa začali prvé experimentálne práce na priemyselnom využití rýchlych neutrónových reaktorov v r

1949 a od polovice 50. rokov sa začalo spúšťať do prevádzky sériu experimentálnych reaktorov BR-1, BR-5, BOR-60 (1969), v roku 1973 dvojúčelová jadrová elektráreň s výkonom reaktora 350 MW na výrobu el. a odsoľovanie morskej vody, v roku 1980 bol spustený priemyselný reaktor BN-600 s výkonom 600 MW.

V USA bol realizovaný rozsiahly vývojový program v tejto oblasti. V rokoch 1966-1972 Postavil sa experimentálny reaktor Enrico Fermi l a v roku 1980 bol uvedený do prevádzky najväčší výskumný reaktor na svete FFTF s výkonom 400 MW. V Nemecku začal prvý reaktor fungovať v roku 1974, ale vysokovýkonný reaktor SNR-2, ktorý bol postavený, nebol nikdy uvedený do prevádzky. Vo Francúzsku bol v roku 1973 spustený reaktor Phenix s výkonom 250 MW a v roku 1986 reaktor Superphenix s výkonom 1242 MW. Japonsko uviedlo do prevádzky experimentálny reaktor Joyo v roku 1977 a reaktor Monju s výkonom 280 MW v roku 1994.

V kontexte environmentálnej krízy, s ktorou svetové spoločenstvo vstúpilo do 21. storočia, môže jadrová energetika významne prispieť k zabezpečeniu spoľahlivého zásobovania energiou a zníženiu emisií skleníkových plynov a znečisťujúcich látok do životného prostredia.

Jadrová energetika najlepšie spĺňa medzinárodne uznávané princípy trvalo udržateľného rozvoja, ktorého jednou z najdôležitejších požiadaviek je dostupnosť dostatku palivových a energetických zdrojov s dlhodobo stabilnou spotrebou.

V súlade s prognózami založenými na výpočtoch a modelovaní vývoja spoločnosti a svetovej ekonomiky v 21. storočí zostane dominantná úloha elektroenergetiky. Do roku 2030 sa podľa prognózy Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) celosvetová produkcia elektriny viac ako zdvojnásobí a presiahne 30 biliónov. kWh a podľa predpovedí Medzinárodnej agentúry pre atómovú energiu (MAAE) v kontexte „renesancie“ jadrovej energie vzrastie jej podiel na 25 % celosvetovej výroby elektriny a vybuduje sa viac ako 100 nových reaktorov. svet v priebehu nasledujúcich 15 rokov a výkon jadrových elektrární sa zvýši z 370 miliónov kW v roku 2006 na 679 miliónov kW v roku 2030.

V súčasnosti aktívne rozvíjajú jadrovú energetiku krajiny s vysokým podielom na celkovom objeme vyrobenej elektriny, vrátane USA, Japonska, Južnej Kórey a Fínska. Francúzsko preorientovaním elektroenergetiky krajiny na jadrovú energiu a jej ďalším rozvojom úspešne vyriešilo energetický problém na dlhé desaťročia. Podiel jadrových elektrární na výrobe elektriny v tejto krajine dosahuje 80 %. Rozvojové krajiny so stále nevýznamným podielom výroby jadrovej energie vo vysokej miere budujú jadrové elektrárne. India teda oznámila svoj zámer z dlhodobého hľadiska postaviť jadrovú elektráreň s kapacitou 40 miliónov kW a Čína - viac ako 100 miliónov kW.

Z 29 blokov jadrových elektrární vo výstavbe v roku 2006 sa 15 nachádzalo v Ázii. Turecko, Egypt, Jordánsko, Čile, Thajsko, Vietnam, Azerbajdžan, Poľsko, Gruzínsko, Bielorusko a ďalšie krajiny plánujú po prvý raz uviesť do prevádzky jadrové elektrárne.

Ďalší rozvoj jadrovej energetiky plánuje Rusko, ktoré do roku 2030 počíta s výstavbou jadrovej elektrárne s výkonom 40 miliónov kW. Na Ukrajine sa v súlade s Energetickou stratégiou Ukrajiny na obdobie do roku 2030 plánuje zvýšenie výkonu jadrovej elektrárne na 219 miliárd kWh pri jej udržaní na úrovni 50 % celkového výkonu a zvýšenie kapacity jadrovej elektrárne o r. takmer 2-krát, čím sa dostal na 29,5 milióna kW, s faktorom využitia inštalovaného výkonu (IUR) 85 %, a to aj uvedením nových blokov do prevádzky s výkonom 1 – 1,5 milióna kW a predĺžením životnosti existujúcej jadrovej elektrárne blokov elektrárne (v roku 2006 na Ukrajine dosahovala kapacita jadrových elektrární 13,8 mil. kW pri výrobe 90,2 mld. kWh elektrickej energie, čo predstavuje asi 48,7 % z celkovej produkcie).

Práca prebiehajúca v mnohých krajinách na ďalšom zlepšovaní tepelných a rýchlych neutrónových reaktorov ďalej zlepší ich spoľahlivosť, ekonomickú efektívnosť a environmentálnu bezpečnosť. V tomto smere je dôležitá medzinárodná spolupráca. S implementáciou medzinárodného projektu GT MSR (gas turbine modular solar-cooled reaktor), ktorý sa vyznačuje vysokou úrovňou bezpečnosti a konkurencieschopnosti, minimalizáciou rádioaktívneho odpadu, sa teda môže zvýšiť účinnosť v budúcnosti. až 50 %.

Široké využitie v budúcnosti dvojzložkovej štruktúry jadrovej energie, vrátane jadrových elektrární s tepelnými neutrónovými reaktormi a rýchlymi neutrónovými reaktormi, ktoré reprodukujú jadrové palivo, zvýši efektívnosť využívania prírodného uránu a zníži úroveň akumulácie rádioaktívny odpad.

Je potrebné poznamenať, že najdôležitejšiu úlohu v rozvoji jadrovej energetiky zohráva cyklus jadrového paliva (NFC), ktorý je vlastne jej systémotvorným faktorom. Je to spôsobené nasledujúcimi okolnosťami:

• Cyklus jadrového paliva musí byť vybavený všetkými potrebnými konštrukčnými, technologickými a konštrukčnými riešeniami pre bezpečnú a efektívnu prevádzku;
• Cyklus jadrového paliva je podmienkou spoločenskej prijateľnosti a ekonomickej efektívnosti jadrovej energie a jej širokého využitia;
• rozvoj jadrového palivového cyklu povedie k potrebe spojiť úlohy zabezpečenia požadovanej úrovne bezpečnosti jadrových elektrární vyrábajúcich elektrinu a minimalizácie rizík spojených s výrobou jadrového paliva vrátane ťažby uránu, prepravy, prepracovania vyhoretého paliva. jadrové palivo (VJP) a ukladanie rádioaktívneho odpadu (jednotný systém bezpečnostných požiadaviek);
• prudký nárast produkcie a využívania uránu (počiatočná fáza jadrového palivového cyklu) vedie k zvýšeniu nebezpečenstva vstupu prírodných rádionuklidov s dlhou životnosťou do životného prostredia, čo si vyžaduje zvýšenie efektívnosti využívania paliva, zníženie množstva odpad a uzavretie palivového cyklu.

Ekonomická efektívnosť jadrovej elektrárne priamo závisí od palivového cyklu, vrátane skrátenia času na tankovanie paliva a zvýšenia výkonnostných charakteristík palivových kaziet (FA). Preto je dôležité ďalej rozvíjať a zlepšovať jadrový palivový cyklus s vysokou mierou využitia jadrového paliva a vytvorením nízkoodpadového uzavretého palivového cyklu.

Energetická stratégia Ukrajiny zabezpečuje rozvoj národného palivového cyklu. Produkcia uránu by tak mala v roku 2030 vzrásť z 0,8 tis. ton na 6,4 tis. ton, ďalej sa bude rozvíjať domáca výroba zirkónu, zirkóniových zliatin a komponentov do palivových kaziet a v budúcnosti vytvorenie uzavretého palivového cyklu, ako aj participácia v medzinárodnej spolupráci pri výrobe jadrového paliva. Ukrajinská korporátna účasť sa predpokladá pri vytváraní zariadení na výrobu palivových kaziet pre reaktory VVER a pri vytvorení Medzinárodného centra pre obohacovanie uránu v Rusku a vstup Ukrajiny do Medzinárodnej banky jadrového paliva navrhnutý Spojenými štátmi.

Dodávka paliva pre jadrovú energiu má pre perspektívy jej rozvoja mimoriadny význam. Súčasný dopyt po prírodnom uráne vo svete je asi 60 tisíc ton, s celkovými zásobami asi 16 miliónov ton.

V 21. storočí Úloha jadrovej energetiky sa výrazne zvýši pri zabezpečovaní zvyšujúcej sa výroby elektriny vo svete pomocou vyspelejších technológií. Jadrová energetika zatiaľ nemá z dlhodobého hľadiska vážneho konkurenta. Aby mohol realizovať svoj vývoj vo veľkom meradle, musí mať, ako už bolo naznačené, tieto vlastnosti: vysoká účinnosť, dostupnosť zdrojov, energetická redundancia, bezpečnosť, prijateľný vplyv na životné prostredie. Prvé tri požiadavky možno splniť pomocou dvojzložkovej štruktúry jadrovej energetiky, pozostávajúcej z tepelných a rýchlych reaktorov. Takouto štruktúrou je možné výrazne zvýšiť efektivitu využívania prírodného uránu, znížiť jeho produkciu a obmedziť úroveň vstupu radónu do biosféry. Spôsoby, ako dosiahnuť požadovanú úroveň bezpečnosti a znížiť kapitálové náklady pre oba typy reaktorov, sú už známe, na ich realizáciu je potrebný čas a peniaze. V čase, keď si spoločnosť uvedomí potrebu ďalšieho rozvoja jadrovej energetiky, bude technológia dvojzložkovej štruktúry skutočne pripravená, aj keď je potrebné ešte veľa urobiť z hľadiska optimalizácie jadrových elektrární a štruktúry priemyslu, vrátane palivových cyklistické podniky.

Úroveň vplyvu na životné prostredie je daná najmä množstvom rádionuklidov v palivovom cykle (urán, plutónium) a v skladovacích zariadeniach (Np, Am, Cm, štiepne produkty).

Riziko z expozície izotopom s krátkou životnosťou, napríklad 1 1 I a 9 0 Sr, l 7 Cs, možno znížiť na prijateľnú úroveň zvýšením bezpečnosti jadrových elektrární, skladovacích zariadení a podnikov palivového cyklu. Akceptovateľnosť takéhoto rizika sa dá preukázať v praxi. Je však ťažké dokázať a nie je možné preukázať spoľahlivosť likvidácie aktinoidov a štiepnych produktov s dlhou životnosťou počas miliónov rokov.

Nepochybne nemôžeme opustiť hľadanie spôsobov, ako spoľahlivo zneškodniť rádioaktívny odpad, ale je potrebné rozvíjať možnosť využitia aktinoidov na výrobu energie, t.j. uzavretie palivového cyklu nielen pre urán a plutónium, ale aj pre aktinidy (Np, Am, Cm atď.). Transmutácia nebezpečných produktov štiepenia s dlhou životnosťou v systéme tepelných neutrónových reaktorov skomplikuje štruktúru jadrovej energetiky v dôsledku dodatočných technologických procesov výroby a spracovania jadrového paliva alebo zvýši počet typov jadrových elektrární. Zavedenie Np, Am, Cm, iných aktinoidov a štiepnych produktov do paliva reaktorov skomplikuje ich konštrukciu, vyžiada si vývoj nových druhov jadrového paliva a negatívne ovplyvní bezpečnosť.

V tejto súvislosti sa uvažuje o možnosti vytvorenia trojzložkovej štruktúry jadrovej energie pozostávajúcej z tepelných a rýchlych reaktorov a reaktorov na spaľovanie Np, Am, Cm a iných aktinoidov a transmutáciu niektorých produktov štiepenia.

Najdôležitejším problémom je spracovanie a likvidácia rádioaktívneho odpadu, ktorý sa môže premeniť na jadrové palivo.

V prvej polovici 21. storočia bude musieť ľudstvo urobiť vedecko-technický prielom smerom k vývoju nových druhov energie, vrátane elektronukleárnej energie pomocou urýchľovačov nabitých častíc a v budúcnosti termonukleárnej, čo si vyžaduje spojenie síl a medzinárodnú spoluprácu.

JE Tianwan je najväčšou z hľadiska blokovej kapacity blokov elektrárne spomedzi všetkých jadrových elektrární, ktoré sa v súčasnosti stavajú v Číne. Jeho hlavný plán počíta s možnosťou výstavby štyroch energetických blokov s výkonom 1000 MW každý. Stanica sa nachádza medzi Pekingom a Šanghajom na brehu Žltého mora. Stavebné práce na pozemku začali v roku 1998. Prvý energetický blok jadrovej elektrárne s vodou chladeným vodným reaktorom VVER-1000/428 a turbínou K-1000-60/3000 spustený v máji 2006 bol uvedený do prevádzky 2. júna 2007 a druhý jednotka rovnakého typu bola uvedená do prevádzky dňa 12.09.2007. V súčasnosti oba energetické bloky jadrovej elektrárne fungujú stabilne na 100 % výkon a zásobujú elektrinou čínsku provinciu Jiangsu. Plánuje sa výstavba tretieho a štvrtého energetického bloku JE Tianwan.

Tie. v tých priemyselných krajinách, kde sú prírodné zdroje energie nedostatočné. Tieto krajiny vyrábajú štvrtinu až polovicu svojej elektriny z jadrových elektrární. Spojené štáty americké vyrábajú len osminu elektriny z jadrových elektrární, ale to je asi jedna pätina celosvetovej produkcie.

Jadrová energia zostáva predmetom intenzívnych diskusií. Priaznivci a odporcovia jadrovej energie sa výrazne líšia v hodnotení jej bezpečnosti, spoľahlivosti a ekonomickej efektívnosti. Okrem toho sa šíria špekulácie o možnom úniku jadrového paliva pri výrobe elektriny a jeho využití na výrobu jadrových zbraní.

Cyklus jadrového paliva.

Jadrová energetika je komplexný priemysel, ktorý zahŕňa mnoho priemyselných procesov, ktoré spolu tvoria palivový cyklus. Existujú rôzne typy palivových cyklov v závislosti od typu reaktora a od toho, ako prebieha konečná fáza cyklu.

Palivový cyklus sa zvyčajne skladá z nasledujúcich procesov. V baniach sa ťaží uránová ruda. Ruda sa drví, aby sa oddelil oxid uraničitý, a rádioaktívny odpad sa likviduje. Výsledný oxid uránu (žltý koláč) sa premení na hexafluorid uránu, plynnú zlúčeninu. Na zvýšenie koncentrácie uránu-235 sa v závodoch na separáciu izotopov obohacuje hexafluorid uránu. Obohatený urán sa potom premení späť na pevný oxid uraničitý, ktorý sa používa na výrobu palivových peliet. Z peliet sa zbierajú palivové články (palivové články), ktoré sa spájajú do zostáv na vloženie do aktívnej zóny jadrového reaktora jadrovej elektrárne. Vyhorené palivo vyvezené z reaktora má vysokú úroveň radiácie a po ochladení na území elektrárne sa posiela do špeciálneho skladu. Taktiež je zabezpečené odstraňovanie nízkoaktívneho radiačného odpadu, ktorý sa hromadí počas prevádzky a údržby zariadenia. Po skončení životnosti musí byť samotný reaktor vyradený z prevádzky (s dekontamináciou a likvidáciou komponentov reaktora). Každá fáza palivového cyklu je regulovaná tak, aby bola zaistená bezpečnosť ľudí a ochrana životného prostredia.

Jadrové reaktory.

Priemyselné jadrové reaktory sa spočiatku vyvíjali len v krajinách s jadrovými zbraňami. USA, ZSSR, Veľká Británia a Francúzsko aktívne skúmali rôzne možnosti pre jadrové reaktory. Následne však v jadrovej energetike začali dominovať tri hlavné typy reaktorov, ktoré sa líšili najmä palivom, chladivom používaným na udržanie požadovanej teploty jadra a moderátorom používaným na zníženie rýchlosti neutrónov uvoľňovaných počas procesu rozpadu a nevyhnutných na udržanie reťazovej reakcie.

Medzi nimi je prvým (a najbežnejším) typom reaktor na obohatený urán, v ktorom je chladivom aj moderátorom obyčajná alebo „ľahká“ voda (ľahkovodný reaktor). Existujú dva hlavné typy ľahkovodných reaktorov: reaktor, v ktorom sa para, ktorá otáča turbínami, vytvára priamo v aktívnej zóne (varný reaktor) a reaktor, v ktorom sa para vytvára vo vonkajšom alebo druhom pripojenom okruhu. do primárneho okruhu výmenníkmi tepla a parogenerátormi (vodo-vodný energetický reaktor - VVER). Vývoj ľahkovodného reaktora sa začal v rámci programov ozbrojených síl USA. V 50. rokoch teda General Electric a Westinghouse vyvinuli ľahkovodné reaktory pre ponorky a lietadlové lode amerického námorníctva. Tieto firmy boli tiež zapojené do vojenských programov na vývoj technológií na regeneráciu a obohacovanie jadrového paliva. V tom istom desaťročí Sovietsky zväz vyvinul grafitom moderovaný varný reaktor.

Druhým typom reaktora, ktorý našiel praktické uplatnenie, je plynom chladený reaktor (s grafitovým moderátorom). Jeho vytvorenie bolo tiež úzko spojené s ranými programami jadrových zbraní. Koncom 40. a začiatkom 50. rokov 20. storočia sa Veľká Británia a Francúzsko, ktoré sa snažili vytvoriť svoje vlastné atómové bomby, zamerali na vývoj plynom chladených reaktorov, ktoré produkujú plutónium na zbrane pomerne efektívne a môžu tiež bežať na prírodný urán.

Tretím typom reaktora, ktorý zaznamenal komerčný úspech, je reaktor, v ktorom je chladivom aj moderátorom ťažká voda a palivom je tiež prírodný urán. Na začiatku jadrového veku sa v mnohých krajinách skúmali potenciálne výhody ťažkovodného reaktora. Výroba takýchto reaktorov sa však potom sústredila predovšetkým v Kanade, čiastočne kvôli jej obrovským zásobám uránu.

Rozvoj jadrového priemyslu.

Od druhej svetovej vojny sa do sektora elektrickej energie celosvetovo investovali desiatky miliárd dolárov. Tento stavebný boom bol poháňaný rýchlo rastúcim dopytom po elektrine, ďaleko prevyšujúcim rast populácie a národného dôchodku. Hlavný dôraz sa kládol na tepelné elektrárne (TPP) spaľujúce uhlie a v menšej miere ropu a plyn, ako aj vodné elektrárne. Pred rokom 1969 neexistovali jadrové elektrárne priemyselného typu. Do roku 1973 takmer všetky priemyselné krajiny vyčerpali zdroje veľkej vodnej energie. Nárast cien energií po roku 1973, rýchly rast dopytu po elektrine a rastúce obavy zo straty národnej energetickej nezávislosti, to všetko prispelo k názoru, že jadrová energia je v dohľadnej budúcnosti jediným životaschopným alternatívnym zdrojom energie. Arabské ropné embargo z rokov 1973–1974 vyvolalo ďalšiu vlnu objednávok a optimistických predpovedí pre rozvoj jadrovej energie.

Každý nasledujúci rok však tieto prognózy upravoval. Na jednej strane mala jadrová energetika svojich priaznivcov vo vládach, v uránovom priemysle, vo výskumných laboratóriách a vo vplyvných energetických spoločnostiach. Na druhej strane vznikla silná opozícia, ktorá spájala skupiny obhajujúce záujmy obyvateľov, čistotu životného prostredia a práva spotrebiteľov. Diskusia, ktorá trvá dodnes, sa sústredila najmä na škodlivé vplyvy jednotlivých fáz palivového cyklu na životné prostredie, pravdepodobnosť havárií reaktorov a ich možné následky, organizáciu výstavby a prevádzky reaktorov, prijateľné možnosti pre zneškodňovanie jadrového odpadu, možnosti sabotáží a teroristických útokov v jadrových elektrárňach, ako aj otázky znásobenia národného a medzinárodného úsilia v oblasti nešírenia jadrových zbraní.

Bezpečnostné problémy.

Černobyľská katastrofa a ďalšie havárie jadrových reaktorov v 70. a 80. rokoch okrem iného jasne ukázali, že takéto havárie sú často nepredvídateľné. Napríklad v Černobyle bol vážne poškodený reaktor 4. energetického bloku v dôsledku prudkého nárastu výkonu, ku ktorému došlo počas plánovanej odstávky. Reaktor bol obsiahnutý v betónovom plášti a bol vybavený systémom núdzového chladenia a ďalšími modernými bezpečnostnými systémami. Nikomu ale nenapadlo, že pri vypnutí reaktora môže nastať prudký skok vo výkone a plynný vodík, ktorý sa v reaktore po takomto skoku vytvorí, zmiešaný so vzduchom vybuchne tak, že zničí budovu reaktora. V dôsledku nešťastia zomrelo viac ako 30 ľudí, viac ako 200 000 ľudí v Kyjeve a susedných regiónoch dostalo veľké dávky žiarenia a kyjevské zásoby vody boli kontaminované. Na sever od miesta katastrofy - priamo v dráhe radiačného oblaku - sa nachádzajú rozsiahle Pripjaťské močiare, ktoré sú životne dôležité pre ekológiu Bieloruska, Ukrajiny a západného Ruska.

V Spojených štátoch čelili zariadenia na výstavbu a prevádzku jadrových reaktorov mnohým bezpečnostným problémom, ktoré spomalili výstavbu, vynútili si početné zmeny v dizajne a prevádzkových normách a zvýšili náklady a náklady na energiu. Zdá sa, že tieto ťažkosti majú dva hlavné zdroje. Jedným z nich je nedostatok vedomostí a skúseností v tomto novom energetickom sektore. Ďalším je vývoj technológie jadrových reaktorov, ktorý prináša nové problémy. Zostávajú však aj staré, ako je korózia potrubí parného generátora a praskanie potrubí varného reaktora. Ďalšie bezpečnostné problémy neboli úplne vyriešené, napríklad poškodenie spôsobené náhlymi zmenami prietoku chladiacej kvapaliny.

Ekonomika jadrovej energetiky.

Investície do jadrovej energie, podobne ako investície do iných oblastí výroby elektriny, sú ekonomicky opodstatnené, ak sú splnené dve podmienky: náklady na kilowatthodinu nie sú vyššie ako najlacnejší alternatívny spôsob výroby a očakávaný dopyt po elektrine je dostatočne vysoký na to, aby vyrobenú energiu možno predať za cenu prevyšujúcu jej náklady. Začiatkom 70. rokov vyzerali globálne ekonomické vyhliadky pre jadrovú energiu veľmi priaznivo: dopyt po elektrine aj ceny hlavných palív, uhlia a ropy, rýchlo rástli. Čo sa týka nákladov na výstavbu jadrovej elektrárne, takmer všetci odborníci boli presvedčení, že bude stabilná alebo dokonca začne klesať. Začiatkom osemdesiatych rokov sa však ukázalo, že tieto odhady boli chybné: rast dopytu po elektrine sa zastavil, ceny prírodného paliva sa už nielen nezvyšovali, ale dokonca začali klesať a výstavba jadrových elektrární bola oveľa väčšia. drahšie, ako sa očakávalo v najpesimistickejšej prognóze. V dôsledku toho sa jadrová energetika všade dostala do obdobia vážnych ekonomických ťažkostí a najvážnejšie boli v krajine, kde vznikla a najintenzívnejšie sa rozvíjala – v Spojených štátoch.

Ak vykonáme porovnávaciu analýzu ekonomiky jadrovej energie v Spojených štátoch, je jasné, prečo toto odvetvie stratilo svoju konkurencieschopnosť. Od začiatku 70. rokov 20. storočia náklady na jadrové elektrárne prudko vzrástli. Náklady klasickej tepelnej elektrárne pozostávajú z priamych a nepriamych kapitálových investícií, nákladov na palivo, prevádzkových nákladov a nákladov na údržbu. Počas životnosti tepelnej elektrárne spaľujúcej uhlie predstavujú náklady na palivo v priemere 50 – 60 % všetkých nákladov. V prípade jadrových elektrární dominujú kapitálové investície, ktoré tvoria asi 70 % všetkých nákladov. Investičné náklady nových jadrových reaktorov v priemere výrazne prevyšujú palivové náklady tepelných elektrární spaľujúcich uhlie počas celej ich životnosti, čo neguje výhodu úspory paliva v prípade jadrových elektrární.

Perspektívy jadrovej energie.

Medzi tými, ktorí trvajú na potrebe pokračovať v hľadaní bezpečných a nákladovo efektívnych spôsobov rozvoja jadrovej energie, možno rozlíšiť dva hlavné smery. Zástancovia prvého sa domnievajú, že všetko úsilie by sa malo zamerať na odstránenie nedôvery verejnosti v bezpečnosť jadrovej technológie. Na to je potrebné vyvinúť nové reaktory, ktoré sú bezpečnejšie ako existujúce ľahkovodné reaktory. Tu sú zaujímavé dva typy reaktorov: „technologicky extrémne bezpečný“ reaktor a „modulárny“ vysokoteplotný plynom chladený reaktor.

V Nemecku, ale aj v USA a Japonsku bol vyvinutý prototyp modulárneho plynom chladeného reaktora. Na rozdiel od ľahkovodného reaktora je konštrukcia modulárneho plynom chladeného reaktora taká, že bezpečnosť jeho prevádzky je zabezpečená pasívne – bez priamych zásahov operátorov alebo elektrických či mechanických ochranných systémov. Technologicky mimoriadne bezpečné reaktory využívajú aj systém pasívnej ochrany. Takýto reaktor, ktorého myšlienka bola navrhnutá vo Švédsku, zjavne neprekročila fázu návrhu. V USA však získal silnú podporu medzi tými, ktorí vidia potenciálne výhody oproti modulárnym plynom chladeným reaktorom. Budúcnosť oboch možností je však neistá vzhľadom na ich neisté náklady, ťažkosti s vývojom a kontroverznú budúcnosť samotnej jadrovej energie.

Zástancovia druhého myšlienkového smeru veria, že na vývoj nových reaktorových technológií zostáva málo času, kým rozvinuté krajiny budú potrebovať nové elektrárne. Podľa ich názoru je prvoradou prioritou stimulovať investície do jadrovej energie.

No popri týchto dvoch perspektívach rozvoja jadrovej energetiky sa objavil úplne iný uhol pohľadu. Nádeje vkladá do komplexnejšieho využitia dodanej energie, obnoviteľných zdrojov energie (solárne panely a pod.) a šetrenia energiou. Podľa zástancov tohto pohľadu, ak vyspelé krajiny prejdú na vývoj úspornejších svetelných zdrojov, domácich elektrických spotrebičov, vykurovacích zariadení a klimatizácií, potom sa ušetrená elektrina zaobíde bez všetkých existujúcich jadrových elektrární. Pozorované výrazné zníženie spotreby elektrickej energie ukazuje, že účinnosť môže byť dôležitým faktorom pri obmedzovaní dopytu po elektrickej energii.

Jadrová energetika teda zatiaľ neprešla testami účinnosti, bezpečnosti a verejnej dobrej vôle. Jej budúcnosť teraz závisí od toho, ako efektívne a spoľahlivo sa bude vykonávať kontrola nad výstavbou a prevádzkou jadrových elektrární, ako aj od toho, ako úspešne sa podarí vyriešiť množstvo ďalších problémov, ako napríklad problém s ukladaním rádioaktívneho odpadu. Budúcnosť jadrovej energetiky závisí aj od životaschopnosti a expanzie jej silných konkurentov – tepelných elektrární spaľujúcich uhlie, nových technológií šetriacich energiu a obnoviteľných zdrojov energie.

Energia jadrovej reakcie je sústredená v jadre atómu. Atóm je malá častica, ktorá tvorí všetku hmotu vo vesmíre.

Množstvo energie z jadrového štiepenia je obrovské a dá sa využiť na výrobu elektriny, no najprv sa musí uvoľniť z atómu.

Získanie energie

Využitie energie z jadrovej reakcie prebieha prostredníctvom zariadenia, ktoré dokáže riadiť atómové štiepenie na výrobu elektriny.

Palivom používaným pre reaktory a výrobu energie sú najčastejšie pelety prvku urán. V jadrovom reaktore sú atómy uránu nútené rozpadať sa. Keď sa rozdelia, atómy uvoľnia drobné častice nazývané štiepne produkty. Produkty štiepenia pôsobia na ďalšie atómy uránu, aby sa oddelili – začína reťazová reakcia. Jadrová energia uvoľnená z tejto reťazovej reakcie vytvára teplo. Teplo z jadrového reaktora ho veľmi zahrieva, takže sa musí ochladiť.

Technologicky najlepším chladivom je zvyčajne voda, ale niektoré jadrové reaktory používajú tekuté kovy alebo roztavené soli. Chladivo ohriate z aktívnej zóny vytvára paru. Para pôsobí na parnú turbínu a otáča ju. Turbína je prostredníctvom mechanického prevodu spojená s generátorom, ktorý vyrába elektrinu.
Reaktory sú riadené pomocou regulačných tyčí, ktoré je možné prispôsobiť množstvu generovaného tepla. Regulačné tyče sú vyrobené z materiálu, ako je kadmium, hafnium alebo bór, aby absorbovali niektoré produkty vznikajúce pri štiepení jadra. Tyčinky sú prítomné počas reťazovej reakcie na riadenie reakcie. Odstránenie tyčí umožní, aby sa reťazová reakcia ďalej rozvíjala a vytvárala viac elektriny.

Asi 15 percent svetovej elektriny vyrábajú jadrové elektrárne.

Spojené štáty americké majú viac ako 100 reaktorov, hoci USA vyrábajú väčšinu svojej elektriny z fosílnych palív a vodnej energie.

V Rusku je 33 energetických blokov v 10 jadrových elektrárňach - 15% energetickej bilancie krajiny.

Litva, Francúzsko a Slovensko spotrebúvajú väčšinu elektriny z jadrových elektrární.

Jadrové palivo používané na výrobu energie

Urán je palivo, ktoré sa najčastejšie používa na výrobu energie jadrovej reakcie. Atómy uránu sa totiž pomerne ľahko rozpadajú. Špecifický typ vyrobeného uránu, nazývaný U-235, je vzácny. U-235 tvorí menej ako jedno percento svetového uránu.

Urán sa ťaží v Austrálii, Kanade, Kazachstane, Rusku, Uzbekistane a pred použitím musí byť spracovaný.

Keďže jadrové palivo možno použiť na výrobu zbraní, výroba podlieha zmluve o nešírení jadrových zbraní pre dovoz uránu alebo plutónia alebo iného jadrového paliva. Zmluva podporuje mierové využívanie paliva, ako aj obmedzenie šírenia tohto typu zbraní.

Jadrová energia a ľudia

Jadrová jadrová energia vyrába elektrinu, ktorú možno použiť na napájanie domácností, škôl, podnikov a nemocníc.

Prvý reaktor na výrobu elektriny bol postavený v Idahu v USA a experimentálne sa začal poháňať sám v roku 1951.

V roku 1954 bola v Obninsku v Rusku vytvorená prvá jadrová elektráreň určená na poskytovanie energie pre ľudí.

Konštrukcia reaktorov na extrakciu energie jadrovej reakcie si vyžaduje vysokú úroveň technológie a iba krajiny, ktoré podpísali zmluvu o nešírení jadrových zbraní, môžu získať požadovaný urán alebo plutónium. Z týchto dôvodov sa väčšina jadrových elektrární nachádza vo vyspelých krajinách sveta.

Jadrové elektrárne vyrábajú obnoviteľné zdroje šetrné k životnému prostrediu. Neznečisťujú ovzdušie a neprodukujú emisie skleníkových plynov. Môžu byť postavené v mestských alebo vidieckych oblastiach a radikálne nemenia prostredie okolo seba.

Rádioaktívny materiál z elektrární

Rádioaktívny materiál v s Reaktor je bezpečný, pretože je chladený v samostatnej konštrukcii nazývanej chladiaca veža. Para sa premení späť na vodu a môže sa znova použiť na výrobu elektriny. Prebytočná para sa jednoducho recykluje do atmosféry, kde nie je škodlivá ako čistá voda.

Energia jadrovej reakcie má však vedľajší produkt vo forme rádioaktívneho materiálu. Rádioaktívny materiál je súbor nestabilných jadier. Tieto jadrá strácajú energiu a môžu ovplyvňovať mnohé materiály okolo nich, vrátane živých organizmov a životného prostredia. Rádioaktívny materiál môže byť extrémne toxický, spôsobuje ochorenie, zvyšuje riziko rakoviny, krvných porúch a rozpadu kostí.

Rádioaktívny odpad je to, čo zostalo z prevádzky jadrového reaktora.

Rádioaktívny odpad zahŕňa ochranné odevy pracovníkov, nástroje a látky, ktoré boli v kontakte s rádioaktívnym prachom. Rádioaktívny odpad je dlhotrvajúci. Materiály ako oblečenie a nástroje môžu zostať rádioaktívne po tisíce rokov. Vláda reguluje, ako sa tieto materiály likvidujú, aby nekontaminovali nič iné.

Použité palivo a tyče sú extrémne rádioaktívne. Používané uránové pelety sa musia skladovať v špeciálnych kontajneroch, ktoré vyzerajú ako veľké bazény.Niektoré prevádzky skladujú palivo, ktoré používajú, v nadzemných suchých skladovacích nádržiach.

Voda ochladzujúca palivo neprichádza do styku s rádioaktivitou a je teda bezpečná.

Sú známe aj také, ktoré majú trochu iný princíp fungovania.

Využívanie jadrovej energie a radiačná bezpečnosť

Kritici využívania jadrovej reakčnej energie sa obávajú, že zariadenia na skladovanie rádioaktívneho odpadu uniknú, prasknú alebo sa zrútia. Rádioaktívny materiál by potom mohol kontaminovať pôdu a podzemné vody v blízkosti miesta. To môže viesť k vážnym zdravotným problémom pre ľudí a živé organizmy v danej oblasti. Všetci ľudia by sa museli evakuovať.

Stalo sa to v Černobyle na Ukrajine v roku 1986. Výbuch pary v jednej z elektrární štvrtého jadrového reaktora ju zničil a vypukol požiar. Vytvoril sa oblak rádioaktívnych častíc, ktoré padali na zem alebo sa unášali vetrom a častice vstúpili do kolobehu vody v prírode ako dážď. Väčšina rádioaktívneho spadu dopadla v Bielorusku.

Environmentálne dôsledky černobyľskej katastrofy nastali okamžite. Kilometre okolo lokality borovicový les vyschol a červená farba mŕtvych borovíc vyslúžila tejto oblasti prezývku Červený les. Ryby z neďalekej rieky Pripjať sa stali rádioaktívnymi a ľudia ich už nebudú môcť jesť. Zomrel dobytok a kone. Po katastrofe bolo evakuovaných viac ako 100 000 ľudí, no počet ľudských obetí z Černobyľu je ťažké určiť.

Následky otravy žiarením sa prejavia až po mnohých rokoch. Pri chorobách, ako je rakovina, je ťažké určiť zdroj.

Budúcnosť jadrovej energie

Reaktory využívajú na výrobu energie štiepenie alebo štiepenie atómov.

Energia jadrovej reakcie môže byť tiež produkovaná fúziou alebo spájaním atómov dohromady. Vo výrobe. Slnko napríklad neustále podlieha jadrovej fúzii atómov vodíka za vzniku hélia. Keďže život na našej planéte závisí od Slnka, môžeme povedať, že štiepenie umožňuje život na Zemi.

Jadrové elektrárne zatiaľ nemajú schopnosť bezpečne a spoľahlivo vyrábať energiu prostredníctvom jadrovej fúzie (fúzie), no vedci jadrovú fúziu skúmajú, pretože tento proces bude pravdepodobne bezpečný a nákladovo efektívnejší ako alternatívna forma energie.

Energia jadrovej reakcie je obrovská a ľudia ju musia využívať. Výzvou na získanie tejto energie je množstvo konkurenčných dizajnov s rôznymi chladivami, prevádzkovými teplotami a tlakmi chladiacej kvapaliny, moderátormi atď., okrem množstva konštrukčných výkonov. Výrobné a prevádzkové skúsenosti budú teda hrať kľúčovú úlohu.