พลังงานนิวเคลียร์โดยย่อ พลังงานนิวเคลียร์ในรัสเซียเป็นหัวรถจักรสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมอื่น ๆ

การใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้าได้ดำเนินการครั้งแรกในประเทศของเราในปี พ.ศ. 2497 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรก (NPP) ที่มีกำลังการผลิต 5,000 กิโลวัตต์ถูกนำไปดำเนินการใน Obninsk พลังงานที่ปล่อยออกมาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกใช้เพื่อเปลี่ยนน้ำให้เป็นไอน้ำ ซึ่งจากนั้นจะหมุนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Novovoronezh, Leningrad, Kursk, Kola และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อื่นๆ ที่ได้รับมอบหมายดำเนินงานบนหลักการเดียวกัน เครื่องปฏิกรณ์ของสถานีเหล่านี้มีกำลัง 500-1,000 เมกะวัตต์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สร้างขึ้นในส่วนยุโรปของประเทศเป็นหลัก นี่เป็นเพราะข้อดีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไม่ใช้เชื้อเพลิงอินทรีย์ที่หายาก และไม่เป็นภาระในการขนส่งทางรถไฟด้วยการขนส่งถ่านหิน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่ใช้ออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ และไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเถ้าและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ อย่างไรก็ตาม การค้นหาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นอาจเป็นภัยคุกคามได้ ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนแบบใช้ความร้อน (เช่น แบบช้า) จะใช้ยูเรเนียมเพียง 1-2% เท่านั้น การใช้ยูเรเนียมอย่างเต็มที่ทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว ซึ่งรับประกันการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใหม่ในรูปของพลูโทเนียมด้วย ในปี 1980 มีการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วเครื่องแรกของโลกที่มีกำลังการผลิต 600 เมกะวัตต์ที่ Beloyarsk NPP พลังงานนิวเคลียร์ก็เหมือนกับอุตสาหกรรมอื่นๆ มากมายที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตราย อันตรายที่อาจเกิดขึ้นมากที่สุดคือการปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสี ปัญหาที่ซับซ้อนเกิดขึ้นจากการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสีและการรื้อถอนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เก่า อายุการใช้งานประมาณ 20 ปีหลังจากนั้นจึงไม่สามารถคืนค่าสถานีได้เนื่องจากการได้รับรังสีจากวัสดุโครงสร้างเป็นเวลานาน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความปลอดภัยสูงสุดของบุคลากรในโรงงานและประชาชนทั่วไป ประสบการณ์การดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วโลกแสดงให้เห็นว่าชีวมณฑลได้รับการปกป้องอย่างน่าเชื่อถือจากผลกระทบของรังสีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในการทำงานตามปกติ อย่างไรก็ตาม การระเบิดของเครื่องปฏิกรณ์เครื่องที่สี่ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลแสดงให้เห็นว่าความเสี่ยงในการทำลายแกนเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากข้อผิดพลาดของบุคลากรและการคำนวณผิดในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ยังคงเป็นความจริง ดังนั้นจึงมีการใช้มาตรการที่เข้มงวดที่สุดเพื่อลดความเสี่ยงนี้ . มีการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนเรือดำน้ำนิวเคลียร์และเรือตัดน้ำแข็ง อาวุธนิวเคลียร์ ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ไม่สามารถควบคุมได้ซึ่งมีปัจจัยการขยายนิวตรอนขนาดใหญ่จะดำเนินการในระเบิดปรมาณู เพื่อให้เกิดการปล่อยพลังงาน (การระเบิด) เกือบจะในทันที ปฏิกิริยาจะต้องเกิดขึ้นกับนิวตรอนเร็ว (โดยไม่ต้องใช้ตัวหน่วง 235 ตัว) วัตถุระเบิดคือ ยูเรเนียมบริสุทธิ์ g2U หรือ 239 พลูโตเนียม 94Pu เพื่อให้เกิดการระเบิด วัสดุฟิสไซล์ต้องมีขนาดเกินขนาดวิกฤติ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการรวมวัสดุฟิสไซล์สองชิ้นที่มีขนาดต่ำกว่าวิกฤตเข้าด้วยกันอย่างรวดเร็ว หรือโดยการบีบอัดชิ้นเดียวอย่างแหลมคมจนได้ขนาดที่การรั่วไหลของนิวตรอนผ่านพื้นผิวลดลงมากจนขนาดของชิ้นส่วนนั้นมีความสำคัญยิ่งยวด ทั้งสองดำเนินการโดยใช้วัตถุระเบิดธรรมดา เมื่อระเบิดระเบิด อุณหภูมิจะสูงถึงหลายสิบล้านเคลวิน ที่อุณหภูมินี้ ความดันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกิดคลื่นระเบิดอันทรงพลัง ในขณะเดียวกันก็เกิดการแผ่รังสีอันทรงพลังขึ้น ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาลูกโซ่จากการระเบิดมีกัมมันตภาพรังสีสูงและเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต สหรัฐอเมริกาใช้ระเบิดปรมาณูเมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองต่อญี่ปุ่น ในปี 1945 มีการทิ้งระเบิดปรมาณูในเมืองฮิโรชิมาและนางาซากิของญี่ปุ่น ระเบิดแสนสาหัส (ไฮโดรเจน) ใช้การระเบิดของระเบิดปรมาณูที่วางอยู่ภายในระเบิดแสนสาหัสเพื่อเริ่มปฏิกิริยาฟิวชัน วิธีแก้ปัญหาที่ไม่สำคัญกลายเป็นว่าการระเบิดของระเบิดปรมาณูนั้นไม่ได้ถูกใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิ แต่เพื่อบีบอัดเชื้อเพลิงแสนสาหัสอย่างรุนแรงโดยการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของระเบิดปรมาณู ในประเทศของเรา A.D. Sakharov หยิบยกแนวคิดหลักในการสร้างการระเบิดแสนสาหัส ด้วยการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ การชนะสงครามจึงเป็นไปไม่ได้ สงครามนิวเคลียร์สามารถนำไปสู่การทำลายล้างมนุษยชาติ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้คนทั่วโลกจึงต่อสู้อย่างต่อเนื่องเพื่อห้ามอาวุธนิวเคลียร์

"พลังงานนิวเคลียร์"

การแนะนำ

พลังงานเป็นสาขาที่สำคัญที่สุดของเศรษฐกิจของประเทศ ครอบคลุมทรัพยากรพลังงาน การผลิต การเปลี่ยนแปลง การส่งผ่าน และการใช้พลังงานประเภทต่างๆ นี่คือพื้นฐานของเศรษฐกิจของรัฐ

โลกกำลังเข้าสู่กระบวนการอุตสาหกรรมซึ่งต้องใช้วัสดุเพิ่มเติม ส่งผลให้ต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้น ด้วยการเติบโตของประชากร ต้นทุนพลังงานสำหรับการเพาะปลูกในดิน การเก็บเกี่ยว การผลิตปุ๋ย ฯลฯ ก็เพิ่มขึ้น

ปัจจุบัน ทรัพยากรธรรมชาติและเข้าถึงได้ง่ายของโลกจำนวนมากกำลังหมดลง วัตถุดิบจะต้องถูกสกัดที่ระดับความลึกมากหรือบนชั้นวางในทะเล ปริมาณสำรองน้ำมันและก๊าซที่มีอยู่อย่างจำกัดของโลกดูเหมือนจะทำให้มนุษยชาติเผชิญกับวิกฤตพลังงาน อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานนิวเคลียร์เปิดโอกาสให้มนุษยชาติหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ เนื่องจากผลการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับฟิสิกส์ของนิวเคลียสของอะตอมทำให้สามารถหลีกเลี่ยงการคุกคามของวิกฤตพลังงานได้โดยการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาบางอย่างของนิวเคลียสของอะตอม .

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์

ในปี 1939 มีความเป็นไปได้ที่จะแยกอะตอมยูเรเนียมได้เป็นครั้งแรก เวลาผ่านไปอีก 3 ปี และเครื่องปฏิกรณ์ถูกสร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกาเพื่อดำเนินการปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบควบคุม จากนั้นในปี 1945 ก็มีการผลิตและทดสอบระเบิดปรมาณู และในปี 1954 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกของโลกก็ถูกนำไปใช้งานในประเทศของเรา ในกรณีทั้งหมดนี้ มีการใช้พลังงานจำนวนมหาศาลจากการสลายตัวของนิวเคลียสของอะตอม พลังงานจำนวนมากยิ่งขึ้นถูกปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากการหลอมรวมของนิวเคลียสของอะตอม ในปี 1953 มีการทดสอบระเบิดแสนสาหัสเป็นครั้งแรกในสหภาพโซเวียต และมนุษย์เรียนรู้ที่จะจำลองกระบวนการที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์ ในตอนนี้ นิวเคลียร์ฟิวชันไม่สามารถนำมาใช้เพื่อสันติภาพได้ แต่หากเป็นไปได้ ผู้คนจะจัดหาพลังงานราคาถูกให้ตัวเองเป็นเวลาหลายพันล้านปี ปัญหานี้เป็นหนึ่งในประเด็นที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์สมัยใหม่ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา

จนถึงประมาณปี 1800 ไม้เป็นเชื้อเพลิงหลัก พลังงานไม้ได้มาจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้ในพืชในช่วงชีวิต นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม ผู้คนต้องพึ่งพาแร่ธาตุ เช่น ถ่านหินและน้ำมัน ซึ่งพลังงานก็มาจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมไว้เช่นกัน เมื่อเชื้อเพลิง เช่น ถ่านหินถูกเผา อะตอมของไฮโดรเจนและคาร์บอนที่มีอยู่ในถ่านหินจะรวมตัวกับอะตอมของออกซิเจนในอากาศ เมื่อไฮโดรรัสหรือคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้น อุณหภูมิที่สูงจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 1.6 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม หรือประมาณ 10 อิเล็กตรอนโวลต์ต่ออะตอมของคาร์บอน พลังงานจำนวนนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม พลังงานบางส่วนที่ปล่อยออกมาในรูปของความร้อนเพียงพอที่จะทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์นำร่องแห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิต 5 เมกะวัตต์เปิดตัวในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2497 ที่เมืองออบนินสค์ ก่อนหน้านี้ พลังงานของนิวเคลียสของอะตอมถูกใช้เพื่อจุดประสงค์ทางการทหารเป็นหลัก การเปิดตัวโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกถือเป็นการเปิดทิศทางใหม่ในด้านพลังงาน ซึ่งได้รับการยอมรับในการประชุมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคระหว่างประเทศครั้งที่ 1 ว่าด้วยการใช้พลังงานปรมาณูอย่างสันติ (สิงหาคม พ.ศ. 2498 ที่เจนีวา)

ในปีพ.ศ. 2501 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไซบีเรียขั้นที่ 1 ซึ่งมีกำลังการผลิต 100 เมกะวัตต์ได้เริ่มดำเนินการ (กำลังการผลิตรวม 600 เมกะวัตต์) ในปีเดียวกันนั้น การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรม Beloyarsk เริ่มขึ้นและในวันที่ 26 เมษายน พ.ศ. 2507 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าระยะที่ 1 (หน่วย 100 เมกะวัตต์) จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับระบบพลังงาน Sverdlovsk ซึ่งเป็นหน่วยที่ 2 ที่มีความจุ 200 MW ถูกนำไปใช้งานในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2510 คุณสมบัติที่โดดเด่นของ Beloyarsk NPP คือความร้อนสูงเกินไปของไอน้ำ (จนกว่าจะได้รับพารามิเตอร์ที่ต้องการ) โดยตรงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งทำให้สามารถใช้กังหันสมัยใหม่แบบธรรมดากับมันได้โดยไม่ต้องดัดแปลงใด ๆ

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2507 ได้มีการเปิดตัวหน่วยที่ 1 ของ Novovoronezh NPP ที่มีกำลังการผลิต 210 เมกะวัตต์ ค่าไฟฟ้า 1 kWh (ตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดของการดำเนินงานของโรงไฟฟ้าใด ๆ ) ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์นี้ลดลงอย่างเป็นระบบ: มีจำนวน 1.24 โกเปค ในปี 1965 1.22 โกเปค ในปี 1966 1.18 โกเปค ในปี 1967, 0.94 โกเปค ในปี พ.ศ. 2511 หน่วยแรกของ Novovoronezh NPP ไม่เพียงสร้างขึ้นเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังเป็นสถานที่สาธิตเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถและข้อดีของพลังงานนิวเคลียร์ ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2508 ในเมือง Melekess ภูมิภาค Ulyanovsk โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์น้ำและน้ำประเภท "เดือด" ที่มีกำลังการผลิต 50 เมกะวัตต์ได้เริ่มดำเนินการ เครื่องปฏิกรณ์ถูกประกอบตามการออกแบบวงจรเดียว อำนวยความสะดวกในการจัดวางผังสถานี ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2512 ได้มีการเปิดตัวหน่วยที่สองของ Novovoronezh NPP (350 MW)

ในต่างประเทศ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรมแห่งแรกที่มีกำลังการผลิต 46 เมกะวัตต์เปิดดำเนินการในปี พ.ศ. 2499 ที่เมืองคาลเดอร์ฮอลล์ (อังกฤษ) หนึ่งปีต่อมา โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาด 60 เมกะวัตต์ในชิปปิ้งพอร์ต (สหรัฐอเมริกา) ได้เริ่มดำเนินการ

พื้นฐานพลังงานนิวเคลียร์

นิวเคลียสของอะตอมโดดเด่นด้วยประจุ Ze, มวล M, สปิน J, โมเมนต์สี่เท่าแม่เหล็กและไฟฟ้า Q, รัศมี R ที่แน่นอน, ไอโซโทปสปิน T และประกอบด้วยนิวคลีออน - โปรตอนและนิวตรอน นิวเคลียสของอะตอมทั้งหมดแบ่งออกเป็นเสถียรและไม่เสถียร คุณสมบัติของนิวเคลียสที่เสถียรยังคงไม่เปลี่ยนแปลงอย่างไม่มีกำหนด นิวเคลียสที่ไม่เสถียรจะเกิดการเปลี่ยนแปลงหลายประเภท

ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีหรือการสลายนิวเคลียสที่เกิดขึ้นเองนั้นถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. Becquerel ในปี 1896 เขาค้นพบว่ายูเรเนียมและสารประกอบของยูเรเนียมปล่อยรังสีหรืออนุภาคที่ทะลุผ่านวัตถุทึบแสงและสามารถส่องแผ่นถ่ายภาพได้ Becquerel ยอมรับว่า ความเข้มของรังสีจะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของยูเรเนียมเท่านั้น และไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก (อุณหภูมิ ความดัน) และขึ้นอยู่กับว่ายูเรเนียมอยู่ในสารประกอบทางเคมีใดๆ หรือไม่

อัลฟ่าสลายตัว

พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสแสดงถึงความต้านทานต่อการสลายตัวของส่วนประกอบต่างๆ หากพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสน้อยกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของผลิตภัณฑ์ที่สลายตัว นั่นหมายความว่านิวเคลียสสามารถสลายตัวได้เอง ในระหว่างการสลายตัวของอัลฟา อนุภาคแอลฟาจะพาพลังงานเกือบทั้งหมดไป และมีเพียง 2% เท่านั้นที่ไปยังนิวเคลียสทุติยภูมิ ในระหว่างการสลายตัวของอัลฟา เลขมวลจะเปลี่ยน 4 หน่วย และเลขอะตอมจะเปลี่ยน 2 หน่วย

พลังงานเริ่มต้นของอนุภาคอัลฟาคือ 4–10 MeV เนื่องจากอนุภาคอัลฟามีมวลและประจุมาก เส้นทางอิสระเฉลี่ยของพวกมันในอากาศจึงสั้น ตัวอย่างเช่น เส้นทางอิสระเฉลี่ยในอากาศสำหรับอนุภาคอัลฟาที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสยูเรเนียมคือ 2.7 ซม. และที่ปล่อยออกมาจากเรเดียมคือ 3.3 ซม.

เบต้าสลายตัว

นี่คือกระบวนการเปลี่ยนนิวเคลียสของอะตอมไปเป็นนิวเคลียสอื่นโดยมีการเปลี่ยนแปลงเลขอะตอมโดยไม่เปลี่ยนเลขมวล การสลายบีตามีสามประเภท: อิเล็กตรอน โพซิตรอน และการจับอิเล็กตรอนในวงโคจรโดยนิวเคลียสของอะตอม การสลายตัวแบบสุดท้ายเรียกอีกอย่างว่า ถึง-การจับ เนื่องจากในกรณีนี้อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุดมีแนวโน้มที่จะถูกดูดซับมากที่สุด ถึงเปลือกหอย การดูดซับอิเล็กตรอนจาก ลและ มเปลือกหอยก็เป็นไปได้เช่นกัน แต่มีโอกาสน้อยกว่า ครึ่งชีวิตของนิวเคลียส b-active นั้นแตกต่างกันไปในช่วงที่กว้างมาก

จำนวนนิวเคลียสที่ออกฤทธิ์เบต้าที่ทราบในปัจจุบันคือประมาณหนึ่งพันห้าพัน แต่มีเพียง 20 นิวเคลียสเท่านั้นที่เกิดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเบต้าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ส่วนที่เหลือทั้งหมดได้มาจากการประดิษฐ์

การกระจายพลังงานจลน์อย่างต่อเนื่องของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแอนตินิวตริโนก็ถูกปล่อยออกมาพร้อมกับอิเล็กตรอนด้วย หากไม่มีแอนตินิวตริโน อิเล็กตรอนก็จะมีโมเมนตัมที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ซึ่งเท่ากับโมเมนตัมของนิวเคลียสที่ตกค้าง การแตกสเปกตรัมอย่างรวดเร็วจะสังเกตได้ที่ค่าพลังงานจลน์เท่ากับพลังงานสลายเบต้า ในกรณีนี้ พลังงานจลน์ของนิวเคลียสและแอนตินิวตริโนมีค่าเท่ากับศูนย์ และอิเล็กตรอนจะนำพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำปฏิกิริยาออกไป

ในระหว่างการสลายตัวทางอิเล็กทรอนิกส์ นิวเคลียสที่ตกค้างจะมีลำดับหมายเลขหนึ่งมากกว่าเดิม ในขณะที่ยังคงรักษาเลขมวลไว้ ซึ่งหมายความว่าในนิวเคลียสที่เหลือจำนวนโปรตอนเพิ่มขึ้นหนึ่งตัวและจำนวนนิวตรอนกลับน้อยลง: เอ็น= ก– (ซี+1).

การสลายตัวของแกมมา

นิวเคลียสที่เสถียรอยู่ในสถานะที่สอดคล้องกับพลังงานต่ำสุด สถานะนี้เรียกว่าพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม โดยการฉายรังสีนิวเคลียสของอะตอมด้วยอนุภาคต่างๆ หรือโปรตอนพลังงานสูง พลังงานบางอย่างสามารถถ่ายโอนไปยังพวกมันได้ และด้วยเหตุนี้ จึงถูกถ่ายโอนไปยังสถานะที่สอดคล้องกับพลังงานที่สูงกว่า หลังจากผ่านไประยะหนึ่งจากสถานะตื่นเต้นไปสู่สถานะพื้น นิวเคลียสของอะตอมสามารถปล่อยอนุภาคออกมาได้หากพลังงานกระตุ้นสูงเพียงพอ หรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง - ควอนตัมแกมมา เนื่องจากนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นอยู่ในสถานะพลังงานแยกกัน รังสีแกมมาจึงมีลักษณะเป็นสเปกตรัมแบบเส้น

คุณสมบัติที่โดดเด่นและสำคัญอย่างยิ่งของปฏิกิริยาฟิชชันก็คือฟิชชันจะผลิตนิวตรอนหลายตัว สถานการณ์นี้ทำให้สามารถสร้างเงื่อนไขสำหรับการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ที่อยู่นิ่งหรือการพัฒนาของการแยกตัวของนิวเคลียร์ แท้จริงแล้ว ถ้าในตัวกลางที่มีนิวเคลียสฟิสไซล์หนึ่งนิวตรอนทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน นิวตรอนที่เกิดจากปฏิกิริยาก็มีโอกาสจะทำให้เกิดฟิชชันของนิวเคลียร์ ซึ่งสามารถนำไปสู่การพัฒนากระบวนการฟิชชันที่ไม่สามารถควบคุมได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เมื่อเกิดฟิชชันของนิวเคลียสหนัก จะเกิดนิวตรอนอิสระหลายตัว สิ่งนี้ทำให้สามารถจัดระเบียบสิ่งที่เรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันได้ เมื่อนิวตรอนซึ่งแพร่กระจายในตัวกลางที่มีองค์ประกอบหนักสามารถทำให้เกิดการแตกตัวของพวกมันด้วยการปล่อยนิวตรอนอิสระใหม่ หากสภาพแวดล้อมมีจำนวนนิวตรอนที่สร้างขึ้นใหม่เพิ่มขึ้น กระบวนการฟิชชันก็จะเพิ่มขึ้นเหมือนหิมะถล่ม ในกรณีที่จำนวนนิวตรอนลดลงในระหว่างการแยกตัวครั้งต่อๆ ไป ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ก็จะจางหายไป

เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่อยู่นิ่ง เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขที่ว่าแต่ละนิวเคลียสที่ดูดซับนิวตรอนเมื่อเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน จะปล่อยนิวตรอนโดยเฉลี่ยหนึ่งนิวตรอน ซึ่งจะไปสู่ฟิชชันของนิวเคลียสหนักตัวที่สอง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ที่ดำเนินการและบำรุงรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ควบคุมฟิชชันของนิวเคลียสหนักบางชนิด

ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์สามารถเกิดขึ้นได้กับนิวเคลียสฟิสไซล์จำนวนหนึ่งเท่านั้น ซึ่งสามารถเกิดฟิชชันที่พลังงานนิวตรอนใดๆ ก็ได้ ในบรรดาวัสดุฟิสไซล์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือไอโซโทป 235U ซึ่งมีส่วนแบ่งในยูเรเนียมธรรมชาติเพียง 0.714%

แม้ว่า 238U จะถูกฟิชไซล์โดยนิวตรอนซึ่งมีพลังงานเกิน 1.2 MeV แต่ปฏิกิริยาลูกโซ่แบบยั่งยืนในตัวเองกับนิวตรอนเร็วในยูเรเนียมธรรมชาตินั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากมีความน่าจะเป็นสูงที่จะมีอันตรกิริยาที่ไม่ยืดหยุ่นของนิวเคลียส 238U กับนิวตรอนเร็ว ในกรณีนี้ พลังงานนิวตรอนจะต่ำกว่าพลังงานฟิชชันเกณฑ์ของนิวเคลียส 238U

การใช้โมเดอเรเตอร์ทำให้การดูดกลืนเรโซแนนซ์ใน 238U ลดลง เนื่องจากนิวตรอนสามารถผ่านบริเวณพลังงานเรโซแนนซ์อันเป็นผลมาจากการชนกับนิวเคลียสของโมเดอเรเตอร์ และถูกดูดซับโดยนิวเคลียส 235U, 239Pu, 233U ซึ่งเป็นภาพตัดขวางฟิชชันของ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อพลังงานนิวตรอนลดลง วัสดุที่มีเลขมวลต่ำและมีหน้าตัดการดูดกลืนแสงน้อย (น้ำ กราไฟท์ เบริลเลียม ฯลฯ) จะถูกใช้เป็นสารหน่วงไฟ

PAGE_BREAK--

เพื่อระบุลักษณะปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน จะใช้ปริมาณที่เรียกว่าปัจจัยการคูณ ถึง. นี่คืออัตราส่วนของจำนวนนิวตรอนในรุ่นหนึ่งต่อจำนวนนิวตรอนในรุ่นก่อนหน้า สำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันที่อยู่นิ่ง ถึง=1. เป็นระบบผสมพันธุ์ (เครื่องปฏิกรณ์) ซึ่ง ถึง=1 เรียกว่าวิกฤต ถ้า ถึง>1 จำนวนนิวตรอนในระบบจะเพิ่มขึ้น และในกรณีนี้เรียกว่าวิกฤตยิ่งยวด ที่ ถึง< 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.

ในแกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน พร้อมด้วยเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ มีมวลสารหน่วงเวลาที่มีนัยสำคัญ มีลักษณะเป็นภาพตัดขวางของการกระเจิงขนาดใหญ่และหน้าตัดการดูดกลืนแสงเล็กน้อย

โซนแอคทีฟของเครื่องปฏิกรณ์เกือบจะตลอดเวลา ยกเว้นเครื่องปฏิกรณ์พิเศษ ที่ล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนแสงที่ส่งเซลล์ประสาทบางส่วนกลับไปยังโซนแอคทีฟเนื่องจากการกระเจิงหลายครั้ง ในเครื่องปฏิกรณ์นิวรอนเร็ว โซนแอคทีฟถูกล้อมรอบด้วยโซนการสืบพันธุ์ พวกมันสะสมไอโซโทปฟิสไซล์ นอกจากนี้ โซนการสืบพันธุ์ยังทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนแสงอีกด้วย ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ผลิตภัณฑ์จากฟิชชันจะสะสมซึ่งเรียกว่าตะกรัน การมีตะกรันทำให้เกิดการสูญเสียนิวตรอนอิสระเพิ่มเติม

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของเชื้อเพลิงและเครื่องหน่วง แบ่งออกเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน ในเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน แกนกลางคือมวลที่เป็นเนื้อเดียวกันของเชื้อเพลิง ตัวหน่วง และสารหล่อเย็นในรูปของสารละลาย ของผสม หรือหลอมละลาย เครื่องปฏิกรณ์ที่วางเชื้อเพลิงในรูปแบบของบล็อกหรือชุดประกอบเชื้อเพลิงในตัวหน่วงซึ่งก่อตัวเป็นตาข่ายเรขาคณิตปกติในนั้นเรียกว่าต่างกัน

ลักษณะของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งความร้อน

ในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณที่แตกต่างกันในองค์ประกอบเชื้อเพลิง (แท่งเชื้อเพลิง) เช่นเดียวกับองค์ประกอบโครงสร้างทั้งหมด ประการแรกนี่เป็นเพราะการชะลอตัวของชิ้นส่วนฟิชชัน การแผ่รังสีเบต้าและแกมมาของพวกมัน เช่นเดียวกับนิวเคลียสที่ทำปฏิกิริยากับนิวตรอน และสุดท้ายคือการชะลอตัวของนิวตรอนเร็ว ชิ้นส่วนจากฟิชชันของแกนเชื้อเพลิงจะถูกจำแนกตามความเร็วที่สอดคล้องกับอุณหภูมิหลายร้อยพันล้านองศา

โดยแท้แล้ว E= m ยู 2= ​​​​3RT โดยที่ E – พลังงานจลน์ของชิ้นส่วน MeV; R = 1.38·10-23 J/K – ค่าคงที่ของ Boltzmann เมื่อพิจารณาว่า 1 MeV = 1.6 10-13 J เราได้ 1.6 10-6 E = 2.07 10-16 T, T = 7.7 109E ค่าพลังงานที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับชิ้นส่วนฟิชชันคือ 97 MeV สำหรับชิ้นส่วนเบาและ 65 MeV สำหรับชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมาก ดังนั้นอุณหภูมิที่สอดคล้องกันสำหรับชิ้นส่วนเบาคือ 7.5 1,011 K สำหรับชิ้นส่วนหนัก 5 1,011 K แม้ว่าอุณหภูมิที่สามารถทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั้นเกือบจะไม่จำกัดในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติ ข้อจำกัดจะถูกกำหนดโดยอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตของวัสดุโครงสร้างและเชื้อเพลิง องค์ประกอบ

ลักษณะเฉพาะของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือ 94% ของพลังงานฟิชชันจะถูกแปลงเป็นความร้อนทันที กล่าวคือ ในช่วงเวลาที่พลังของเครื่องปฏิกรณ์หรือความหนาแน่นของวัสดุในนั้นไม่มีเวลาเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้น เมื่อกำลังของเครื่องปฏิกรณ์เปลี่ยนแปลง การปล่อยความร้อนจะเป็นไปตามกระบวนการฟิชชันของเชื้อเพลิงโดยไม่ชักช้า อย่างไรก็ตาม เมื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ เมื่ออัตราการเกิดฟิชชันลดลงมากกว่าสิบเท่า แหล่งที่มาของการปล่อยความร้อนล่าช้า (รังสีแกมมาและเบต้าจากผลผลิตจากฟิชชัน) จะยังคงอยู่ในเครื่อง ซึ่งจะกลายเป็นส่วนสำคัญ

กำลังของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของฟลักซ์ของเซลล์ประสาทในเครื่องปฏิกรณ์ ดังนั้นพลังงานใดๆ ก็ตามที่สามารถทำได้ในทางทฤษฎี ในทางปฏิบัติ กำลังสูงสุดถูกกำหนดโดยอัตราการระบายความร้อนที่ปล่อยออกมาในเครื่องปฏิกรณ์ การกำจัดความร้อนจำเพาะในเครื่องปฏิกรณ์พลังงานสมัยใหม่คือ 102 – 103 MW/m3 ในเครื่องปฏิกรณ์แบบวอร์เท็กซ์ – 104 – 105 MW/m3

ความร้อนจะถูกกำจัดออกจากเครื่องปฏิกรณ์โดยสารหล่อเย็นที่ไหลเวียนผ่านเครื่องปฏิกรณ์ คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องปฏิกรณ์คือการปล่อยความร้อนตกค้างหลังจากปฏิกิริยาฟิชชันหยุดลง ซึ่งจำเป็นต้องมีการกำจัดความร้อนเป็นเวลานานหลังจากที่ปิดเครื่องปฏิกรณ์ แม้ว่าพลังงานความร้อนจากการสลายตัวจะน้อยกว่าพลังงานที่ระบุอย่างมาก แต่การไหลเวียนของสารหล่อเย็นผ่านเครื่องปฏิกรณ์จะต้องได้รับความน่าเชื่อถืออย่างมาก เนื่องจากความร้อนจากการสลายไม่สามารถควบคุมได้ ห้ามมิให้นำสารหล่อเย็นออกจากเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานมาระยะหนึ่งโดยเด็ดขาด เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายต่อส่วนประกอบเชื้อเพลิง

การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันของนิวเคลียสของธาตุหนัก และพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการนี้จะถูกกำจัดออกโดยสารหล่อเย็น องค์ประกอบหลักของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คือแกนกลาง เป็นที่เก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชัน แกนกลางคือกลุ่มขององค์ประกอบเชื้อเพลิงที่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์วางไว้ในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนใช้ตัวหน่วง สารหล่อเย็นจะถูกสูบผ่านแกนเพื่อทำให้องค์ประกอบเชื้อเพลิงเย็นลง ในเครื่องปฏิกรณ์บางประเภท บทบาทของตัวหน่วงและสารหล่อเย็นจะดำเนินการโดยสารชนิดเดียวกัน เช่น น้ำธรรมดาหรือน้ำหนัก

เพื่อควบคุมการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ แท่งควบคุมที่ทำจากวัสดุที่มีหน้าตัดการดูดกลืนนิวตรอนขนาดใหญ่จะถูกนำเข้าไปในแกนกลาง แกนของเครื่องปฏิกรณ์กำลังถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอน ซึ่งเป็นชั้นของวัสดุตัวหน่วงเพื่อลดการรั่วไหลของนิวตรอนจากแกนกลาง นอกจากนี้ ต้องขอบคุณตัวสะท้อนแสง ความหนาแน่นของนิวตรอนและการปล่อยพลังงานจะเท่ากันตลอดปริมาตรของแกนกลาง ซึ่งทำให้สามารถรับพลังงานได้มากขึ้นสำหรับขนาดโซนที่กำหนด ทำให้เกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สม่ำเสมอมากขึ้น เพิ่มเวลาการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ โดยไม่ต้องเติมน้ำมันเชื้อเพลิงมากเกินไปและลดความซับซ้อนของระบบกำจัดความร้อน ตัวสะท้อนแสงได้รับความร้อนจากพลังงานของการชะลอความเร็วและดูดซับนิวตรอนและแกมมาควอนต้า ดังนั้นจึงมีการระบายความร้อน แกนกลาง ตัวสะท้อนแสง และองค์ประกอบอื่นๆ อยู่ในตัวเรือนหรือเคสที่ปิดสนิท ซึ่งมักจะล้อมรอบด้วยเกราะป้องกันทางชีวภาพ

การจำแนกประเภทเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์ถูกจำแนกตามระดับพลังงานของนิวตรอนที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาฟิชชัน ตามหลักการของการวางเชื้อเพลิงและตัวหน่วง วัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ ประเภทของตัวหน่วงและสารหล่อเย็น และสถานะทางกายภาพของพวกมัน

ตามระดับของนิวตรอนที่มีพลังงาน: เครื่องปฏิกรณ์สามารถทำงานบนนิวตรอนเร็ว บนนิวตรอนความร้อนและนิวตรอนของพลังงานขั้นกลาง (เรโซแนนซ์) และตามนี้ เครื่องปฏิกรณ์จะถูกแบ่งออกเป็นเรกเตอร์บนนิวตรอนความร้อน เร็ว และนิวตรอนกลาง (บางครั้งสำหรับความกะทัดรัด เรียกว่าความร้อน เร็ว และปานกลาง)

ใน เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนฟิชชันนิวเคลียร์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของไอโซโทปฟิสไซล์ดูดซับนิวตรอนความร้อน เครื่องปฏิกรณ์ซึ่งปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ดำเนินการโดยนิวตรอนที่มีพลังงานมากกว่า 0.5 MeV เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว เครื่องปฏิกรณ์ที่ฟิชชันส่วนใหญ่เกิดขึ้นเนื่องจากการดูดกลืนนิวตรอนขั้นกลางโดยนิวเคลียสของไอโซโทปฟิสไซล์ เรียกว่า เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนระดับกลาง (เรโซแนนซ์)

ในปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนแพร่หลายมากที่สุด เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนมีลักษณะเฉพาะคือความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ 235U ในแกนกลางตั้งแต่ 1 ถึง 100 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร และมีตัวหน่วงจำนวนมาก เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วมีลักษณะเฉพาะคือความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ 235U หรือ 239U ที่ระดับ 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร และไม่มีตัวหน่วงในแกนกลาง

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนขั้นกลาง จะมีตัวหน่วงในแกนกลางน้อยมาก และความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ 235U ในนั้นอยู่ระหว่าง 100 ถึง 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน ฟิชชันของนิวเคลียสเชื้อเพลิงยังเกิดขึ้นเมื่อนิวตรอนเร็วถูกจับโดยนิวเคลียส แต่ความน่าจะเป็นของกระบวนการนี้ไม่มีนัยสำคัญ (1 – 3%) ความจำเป็นในการมีตัวหน่วงนิวตรอนนั้นเกิดจากการที่หน้าตัดฟิชชันที่มีประสิทธิผลของนิวเคลียสเชื้อเพลิงจะมีขนาดใหญ่กว่ามากที่พลังงานนิวตรอนต่ำมากกว่านิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่

แกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนจะต้องมีตัวหน่วงซึ่งเป็นสารที่นิวเคลียสมีจำนวนมวลต่ำ กราไฟต์ น้ำหนักหรือน้ำเบา เบริลเลียม และของเหลวอินทรีย์ถูกนำมาใช้เป็นตัวหน่วง เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนสามารถทำงานได้แม้กระทั่งกับยูเรเนียมธรรมชาติ หากตัวหน่วงคือน้ำมวลหนักหรือกราไฟต์ ผู้ตรวจสอบรายอื่นจำเป็นต้องใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ขนาดวิกฤตที่ต้องการของเครื่องปฏิกรณ์ขึ้นอยู่กับระดับการเสริมสมรรถนะเชื้อเพลิง เมื่อระดับการเสริมสมรรถนะเพิ่มขึ้น ขนาดก็จะเล็กลง ข้อเสียที่สำคัญของเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนคือการสูญเสียนิวตรอนช้าอันเป็นผลจากการดักจับโดยตัวหน่วง สารหล่อเย็น วัสดุโครงสร้าง และผลิตภัณฑ์จากฟิชชัน ดังนั้นในเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจึงจำเป็นต้องใช้สารที่มีหน้าตัดเล็ก ๆ เพื่อการจับนิวตรอนช้าเป็นตัวหน่วง สารหล่อเย็น และวัสดุโครงสร้าง

ใน เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนขั้นกลางซึ่งเหตุการณ์ฟิชชันส่วนใหญ่เกิดจากนิวตรอนที่มีพลังงานสูงกว่าความร้อน (ตั้งแต่ 1 eV ถึง 100 keV) มวลตัวหน่วงจะน้อยกว่าในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน ลักษณะเฉพาะของการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวคือส่วนตัดขวางของฟิชชันของเชื้อเพลิงที่มีการแตกตัวของนิวตรอนเพิ่มขึ้นในบริเวณกลางจะลดลงน้อยกว่าส่วนตัดขวางการดูดซับของวัสดุโครงสร้างและผลิตภัณฑ์จากฟิชชัน ดังนั้นความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ฟิชชันจึงเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเหตุการณ์การดูดซึม ข้อกำหนดสำหรับคุณลักษณะนิวตรอนของวัสดุโครงสร้างมีความเข้มงวดน้อยกว่าและมีช่วงกว้างกว่า ด้วยเหตุนี้ แกนของเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนขั้นกลางจึงสามารถทำจากวัสดุที่ทนทานกว่า ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มการระบายความร้อนจำเพาะจากพื้นผิวทำความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ได้ การเสริมสมรรถนะเชื้อเพลิงด้วยไอโซโทปฟิสไซล์ในเครื่องปฏิกรณ์ระดับกลางเนื่องจากการตัดขวางที่ลดลงควรสูงกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ความร้อน การสร้างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนขั้นกลางมีค่ามากกว่าในเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อน

สารที่ใช้นิวตรอนปานกลางอย่างอ่อนเป็นสารหล่อเย็นในเครื่องปฏิกรณ์ตัวกลาง เช่น โลหะเหลว สารหน่วงไฟ ได้แก่ กราไฟท์ เบริลเลียม ฯลฯ

แกนกลางของเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วประกอบด้วยแท่งเชื้อเพลิงที่มีเชื้อเพลิงเสริมสมรรถนะสูง แกนกลางล้อมรอบด้วยเขตผสมพันธุ์ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่มีวัตถุดิบเชื้อเพลิง (ยูเรเนียมหมดสิ้น, ทอเรียม) นิวตรอนที่หนีออกจากแกนกลางจะถูกดักจับไว้ในบริเวณผสมพันธุ์โดยนิวเคลียสของวัตถุดิบเชื้อเพลิง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใหม่ ข้อได้เปรียบพิเศษของเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วคือความเป็นไปได้ในการจัดขยายการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์เช่น ควบคู่ไปกับการผลิตพลังงานเพื่อผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใหม่แทนเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ถูกเผาไหม้ เครื่องปฏิกรณ์แบบเร็วไม่จำเป็นต้องใช้ตัวหน่วง และสารหล่อเย็นไม่จำเป็นต้องทำให้นิวตรอนช้าลง

ความต่อเนื่อง
--PAGE_BREAK--

เครื่องปฏิกรณ์จะถูกแบ่งออกเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการใส่เชื้อเพลิงในแกนกลาง

ใน เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ สารหล่อเย็น และตัวหน่วง (ถ้ามี) ผสมกันอย่างทั่วถึงและอยู่ในสภาพทางกายภาพเดียวกัน กล่าวคือ แกนของเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยสมบูรณ์คือส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของของเหลว ของแข็ง หรือก๊าซของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ สารหล่อเย็น หรือตัวหน่วง เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันอาจเป็นได้ทั้งนิวตรอนความร้อนหรือนิวตรอนเร็ว ในเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าว โซนแอคทีฟทั้งหมดจะอยู่ภายในตัวถังเหล็กทรงกลมและแสดงถึงส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของของเหลวของเชื้อเพลิงและตัวหน่วงในรูปแบบของสารละลายหรือโลหะผสมเหลว (ตัวอย่างเช่น สารละลายของยูรานิลซัลเฟตในน้ำ สารละลายของ ยูเรเนียมในบิสมัทเหลว) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็นพร้อมกัน

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเกิดขึ้นในสารละลายเชื้อเพลิงภายในถังปฏิกรณ์ทรงกลม ส่งผลให้อุณหภูมิของสารละลายเพิ่มขึ้น สารละลายที่ติดไฟได้จากเครื่องปฏิกรณ์จะเข้าสู่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนไปยังน้ำของวงจรทุติยภูมิ จะถูกทำให้เย็นลง และถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์โดยปั๊มทรงกลม เพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์จะไม่เกิดขึ้นนอกเครื่องปฏิกรณ์ จึงมีการเลือกปริมาตรของท่อวงจร เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และปั๊ม เพื่อให้ปริมาตรของเชื้อเพลิงที่อยู่ในแต่ละส่วนของวงจรต่ำกว่าปริมาณวิกฤตมาก เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันมีข้อได้เปรียบเหนือเครื่องปฏิกรณ์ที่ต่างกันหลายประการ นี่คือการออกแบบแกนกลางที่เรียบง่ายและมีขนาดที่น้อยที่สุด ความสามารถในการกำจัดผลิตภัณฑ์ฟิชชันอย่างต่อเนื่องและเติมเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใหม่ระหว่างการทำงานโดยไม่ต้องหยุดเครื่องปฏิกรณ์ ความสะดวกในการเตรียมเชื้อเพลิง และความจริงที่ว่าเครื่องปฏิกรณ์สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยน ความเข้มข้นของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันก็มีข้อเสียร้ายแรงเช่นกัน ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ไหลเวียนผ่านวงจรจะปล่อยรังสีกัมมันตภาพรังสีที่รุนแรงออกมา ซึ่งจำเป็นต้องมีการป้องกันเพิ่มเติมและทำให้การควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ซับซ้อนขึ้น เชื้อเพลิงเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์และใช้เพื่อสร้างพลังงาน ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งอยู่ในท่อภายนอก เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และปั๊ม ส่วนผสมที่หมุนเวียนทำให้เกิดการกัดกร่อนและการกัดเซาะอย่างรุนแรงของระบบปฏิกรณ์และวงจรและอุปกรณ์ การก่อตัวของส่วนผสมที่ระเบิดได้ในเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเป็นผลมาจากการแผ่รังสีของน้ำต้องใช้อุปกรณ์สำหรับการเผาไหม้ภายหลัง ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

ใน เครื่องปฏิกรณ์ต่างกันเชื้อเพลิงในรูปแบบของบล็อกจะถูกวางไว้ในโมเดอเรเตอร์เช่น เชื้อเพลิงและตัวหน่วงจะถูกแยกออกจากกัน

ในปัจจุบัน เฉพาะเครื่องปฏิกรณ์ต่างกันเท่านั้นที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์ด้านพลังงาน เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้ได้ในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็ง อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์ที่แตกต่างกันทำงานเฉพาะกับเชื้อเพลิงแข็งเท่านั้น

เครื่องปฏิกรณ์ที่แตกต่างกันจะถูกแบ่งออกเป็นกราไฟท์ น้ำเบา น้ำหนัก และสารอินทรีย์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสารกลั่นกรอง ตามประเภทของสารหล่อเย็น เครื่องปฏิกรณ์ที่ต่างกัน ได้แก่ น้ำเบา น้ำมวลหนัก ก๊าซและโลหะเหลว สารหล่อเย็นของเหลวภายในเครื่องปฏิกรณ์สามารถอยู่ในสถานะเฟสเดียวและสองเฟส ในกรณีแรก สารหล่อเย็นภายในเครื่องปฏิกรณ์จะไม่เดือด แต่ในกรณีที่สองเดือด

เครื่องปฏิกรณ์ในแกนซึ่งมีอุณหภูมิของสารหล่อเย็นของเหลวต่ำกว่าจุดเดือดเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำแรงดัน และเครื่องปฏิกรณ์ที่สารหล่อเย็นเดือดอยู่ภายในเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด

ขึ้นอยู่กับตัวหน่วงและสารหล่อเย็นที่ใช้ เครื่องปฏิกรณ์ต่างกันได้รับการออกแบบตามการออกแบบที่แตกต่างกัน ในรัสเซีย เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประเภทหลัก ได้แก่ ระบายความร้อนด้วยน้ำและกราไฟท์น้ำ

ตามการออกแบบ เครื่องปฏิกรณ์จะถูกแบ่งออกเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบถังและแบบช่อง ใน เครื่องปฏิกรณ์แบบเรือแรงดันน้ำหล่อเย็นจะถูกส่งไปยังตัวเรือน การไหลของน้ำหล่อเย็นทั่วไปจะไหลภายในถังปฏิกรณ์ ใน เครื่องปฏิกรณ์แบบช่องจ่ายน้ำหล่อเย็นให้กับแต่ละช่องโดยแยกชุดเชื้อเพลิงออกจากกัน ถังปฏิกรณ์ไม่ได้เต็มไปด้วยแรงดันน้ำหล่อเย็น แรงดันนี้ถูกส่งไปโดยแต่ละช่อง

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถเป็นเครื่องปฏิกรณ์พลังงาน เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและเครื่องขยายพันธุ์ การวิจัยและอเนกประสงค์ การขนส่งและอุตสาหกรรม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในโรงไฟฟ้าของเรือ ที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมนิวเคลียร์ (CHP) รวมถึงที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (HTs)

เครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทุติยภูมิจากยูเรเนียมธรรมชาติและทอเรียมเรียกว่า ตัวแปลงหรือ พ่อพันธุ์แม่พันธุ์. ในเครื่องปฏิกรณ์แบบคอนเวอร์เตอร์ เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ทุติยภูมิจะผลิตน้อยกว่าปริมาณที่ใช้ในตอนแรก ในเครื่องปฏิกรณ์แบบผสมพันธุ์ จะมีการทำซ้ำเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบขยาย เช่น ปรากฎว่ามีมากกว่าที่ใช้ไป

เครื่องปฏิกรณ์วิจัยทำหน้าที่ศึกษากระบวนการปฏิสัมพันธ์ของนิวตรอนกับสสาร ศึกษาพฤติกรรมของวัสดุเครื่องปฏิกรณ์ในสาขารังสีนิวตรอนและแกมมาที่รุนแรง การวิจัยทางเคมีรังสีและชีววิทยา การผลิตไอโซโทป การวิจัยเชิงทดลองฟิสิกส์ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์มีกำลังที่แตกต่างกัน โหมดการทำงานแบบอยู่กับที่หรือแบบพัลส์ เครื่องปฏิกรณ์วิจัยน้ำแรงดันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ พลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์วิจัยแตกต่างกันไปในช่วงกว้างและสูงถึงหลายพันกิโลวัตต์

อเนกประสงค์เครื่องปฏิกรณ์ที่มีจุดประสงค์หลายประการ เช่น การสร้างพลังงานและการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์

พลังงานนิวเคลียร์: ข้อดีและข้อเสีย

อารยธรรมสมัยใหม่เป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากไม่มีพลังงานไฟฟ้า การผลิตและการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นทุกปี แต่ความน่ากลัวของความอดอยากด้านพลังงานในอนาคตได้ปรากฏต่อหน้ามนุษยชาติแล้ว เนื่องจากปริมาณสะสมของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ลดลง และการสูญเสียสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นเมื่อได้รับไฟฟ้า
พลังงานที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นสูงกว่าพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีทั่วไปหลายล้านเท่า (เช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้) ดังนั้นค่าความร้อนของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จึงมากกว่าค่าความร้อนของเชื้อเพลิงทั่วไปอย่างล้นหลาม การใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เพื่อผลิตไฟฟ้าเป็นแนวคิดที่น่าดึงดูดอย่างยิ่ง
ข้อดีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) เหนือโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (CHP) และโรงไฟฟ้าพลังน้ำ (HPP) นั้นชัดเจน: ไม่มีของเสีย ไม่มีการปล่อยก๊าซ ไม่จำเป็นต้องดำเนินการก่อสร้างปริมาณมาก สร้างเขื่อน และ ฝังดินอันอุดมสมบูรณ์ที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำ บางที สิ่งเดียวที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็คือโรงไฟฟ้าที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม แต่ทั้งกังหันลมและโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเป็นพลังงานต่ำและไม่สามารถตอบสนองความต้องการของผู้คนในด้านไฟฟ้าราคาถูกได้ และความต้องการนี้ก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ในการสร้างและดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มักถูกตั้งคำถาม เนื่องจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารกัมมันตภาพรังสีต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์

ประสบการณ์โลกและโอกาสในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์

จากข้อมูลของ IAEA ปัจจุบันมากกว่า 18% ของไฟฟ้าในโลกผลิตโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ซึ่งยิ่งกว่านั้น ไม่เหมือนกับโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลตรงที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษในชั้นบรรยากาศ ข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของพลังงานนิวเคลียร์คือต้นทุนซึ่งต่ำกว่าโรงไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ส่วนใหญ่ ตามการประมาณการต่าง ๆ มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประมาณ 440 เครื่องในโลกที่มีกำลังการผลิตรวมมากกว่า 365,000 เมกะวัตต์ซึ่งตั้งอยู่ในกว่า 30 ประเทศ ปัจจุบันมีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ 29 เครื่องที่มีกำลังการผลิตรวมประมาณ 25,000 เมกะวัตต์ใน 12 ประเทศ

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญของ IAEA ระบุ ภายในปี 2030 ความต้องการพลังงานของโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 50–60% นอกจากการใช้พลังงานที่เพิ่มมากขึ้นแล้ว ยังมีการสิ้นเปลืองพลังงานอินทรีย์ที่เข้าถึงได้ง่ายและสะดวกที่สุดอย่างแก๊สและน้ำมันอย่างรวดเร็วอีกด้วย จากการคำนวณการคาดการณ์ตามที่ระบุไว้โดยศูนย์ข้อมูลและการวิเคราะห์ภายใต้การบริหารของประมุขแห่งรัฐ อายุของทุนสำรองคือ 50–100 ปี ความต้องการแหล่งพลังงานที่เพิ่มขึ้นย่อมส่งผลให้ราคาสูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

พลังงานนิวเคลียร์เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักของโลก ตามรายงานของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศแห่งเดียวกันเฉพาะในปี พ.ศ. 2543-2548 มีการนำเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ 30 เครื่องไปใช้งาน กำลังการผลิตหลักกระจุกตัวอยู่ในยุโรปตะวันตกและสหรัฐอเมริกา

ยุทธศาสตร์พลังงานของรัสเซียในช่วงระยะเวลาจนถึงปี 2020 ได้รับการอนุมัติโดยพระราชกฤษฎีกาของรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียลงวันที่ 28 สิงหาคม 2546 ฉบับที่ 1234-r กำหนดเป้าหมายวัตถุประสงค์ทิศทางหลักและพารามิเตอร์สำหรับการพัฒนาสมดุลเชื้อเพลิงและพลังงาน เพื่อเอาชนะแนวโน้มก๊าซธรรมชาติที่จะครองตลาดพลังงานในประเทศด้วยส่วนแบ่งการใช้เชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานโดยรวมที่ลดลงโดยเฉพาะจากการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และไฟฟ้าพลังน้ำ (จาก 10.8 เป็น 12 %)

อันเป็นผลมาจากการปรับสมดุลเชื้อเพลิงและพลังงานให้เหมาะสมที่สุด จึงได้มีการจัดลำดับความสำคัญสำหรับที่ตั้งอาณาเขตของกำลังการผลิต: ในส่วนของยุโรปของรัสเซีย ขอแนะนำให้พัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ทางเทคนิคใหม่ของพลังงานความร้อนที่มีอยู่ การสร้างโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม และการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขั้นสูงสุด ซึ่งจะครอบคลุมความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของภูมิภาคนี้เป็นส่วนใหญ่

ในสถานการณ์เชิงบวกของการพัฒนาเศรษฐกิจการผลิตพลังงานของ NPP ควรเพิ่มขึ้นเป็น 200 พันล้าน kWh ในปี 2553 (1.4 เท่า) และเพิ่มเป็น 300 พันล้าน kWh ในปี 2563 (2 เท่า) นอกจากนี้ ยังมีแผนที่จะพัฒนาการผลิตพลังงานความร้อนจากแหล่งพลังงานนิวเคลียร์เป็น 30 ล้าน Gcal ต่อปี

ด้วยการพัฒนาเศรษฐกิจในระดับปานกลางความต้องการการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์อาจสูงถึง 230 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงในปี 2563 ความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มการผลิตพลังงานที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็น 270 พันล้าน kWh นั้นเกี่ยวข้องกับการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - โรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบเพิ่มปริมาณการผลิตและการใช้พลังงานความร้อนในพื้นที่ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่และใหม่และ ตั้งอยู่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (มากถึง 30 ล้าน Gcal ต่อปี) รวมถึงการถ่ายโอนสถานีสูบน้ำก๊าซท่อหลักสำหรับการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การพัฒนาอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานมาก (อลูมิเนียม ก๊าซเหลว เชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ ฯลฯ)

ส่วนแบ่งการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในยุโรปส่วนหนึ่งของรัสเซียจะเพิ่มขึ้นเป็น 32% ภายในปี 2563

ด้วยอัตราการเติบโตของการผลิตไฟฟ้าในรัสเซียมากกว่า 2% ต่อปี พลังงานนิวเคลียร์จึงอยู่ในภารกิจเพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตพลังงานจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 4% ต่อปี โดยมีอัตราการผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 8 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงและความร้อน ถึง 1.5 ล้าน Gcal ต่อปี

ศูนย์พลังงานนิวเคลียร์ของรัสเซียมีศักยภาพในการพัฒนาแบบไดนามิกตามพารามิเตอร์ที่กำหนดโดยยุทธศาสตร์พลังงานของรัสเซียในช่วงระยะเวลาจนถึงปี 2020

การวางแผนของรัฐของสหภาพโซเวียตในยุค 80 ของศตวรรษที่ 20 กำหนดโดยต้นศตวรรษที่ 21 การสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในรัสเซียสูงถึง 50 GW ด้วยอัตราการเติบโตสูงถึง 2 GW ต่อปีและการผลิตความร้อนสูงถึง 40 ล้าน Gcal ต่อปี นอกจากนี้ ได้มีการวางแผนการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์-โรงเก็บพลังงานแบบสูบสูบ (กำลังไฟฟ้าสูงสุดไม่เกิน 10 GW) ในความเป็นจริง ประมาณครึ่งหนึ่งของกำลังการผลิตโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่วางแผนไว้ได้เริ่มดำเนินการแล้ว (อัตราการเติบโตที่เกิดขึ้นจริงคือสูงถึง 1 GW ต่อปี) ปัจจุบัน หน่วยพลังงานนิวเคลียร์มากกว่าสองโหลที่มีกำลังการผลิตรวมประมาณ 20 GW อยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการก่อสร้างที่ยังสร้างไม่เสร็จ (การลงทุนมีมูลค่ามากกว่า 2.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 15% ของต้นทุนทุนทั้งหมดสำหรับการสร้างกำลังการผลิตเหล่านี้)

เพื่อให้แน่ใจว่าระดับการใช้ไฟฟ้าและความร้อนที่คาดการณ์ไว้ในสถานการณ์ความต้องการสูงสุด มีความจำเป็นต้องเริ่มดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีกำลังการผลิตสูงถึง 6 GW ในทศวรรษปัจจุบัน (หน่วยพลังงาน 3 ของ Kalinin NPP, หน่วยพลังงาน 5 ของ Kursk NPP, หน่วยพลังงาน 2 ของ Volgodonsk NPP, หน่วยพลังงาน 5 และ 6 ของ Balakovo NPP, หน่วยพลังงาน 4 ของ Beloyarsk NPP ) และอย่างน้อย 15 GW จนถึงปี 2020 (โดยคำนึงถึงการทำซ้ำของหน่วยพลังงานรุ่นแรก - 5.7 GW ) รวมถึงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากถึง 2 GW เป็นผลให้กำลังการผลิตติดตั้งรวมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในรัสเซียควรเพิ่มขึ้นเป็น 40 GW โดยมีปัจจัยกำลังการผลิตเฉลี่ยประมาณ 85% (ระดับของประเทศชั้นนำที่มีพลังงานนิวเคลียร์ที่พัฒนาแล้ว)

ความต่อเนื่อง
--PAGE_BREAK--

ด้วยเหตุนี้ วัตถุประสงค์หลักของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์คือ:

ความทันสมัยและยืดอายุการดำเนินงานของหน่วยพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่ภายใน 10-20 ปี

การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานและการใช้พลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

การสร้างคอมเพล็กซ์สำหรับการประมวลผลกากกัมมันตภาพรังสีจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และระบบจัดการเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ถูกฉายรังสี

การทำซ้ำหน่วยผลิตไฟฟ้ารุ่นแรกที่เลิกใช้แล้ว รวมถึงผ่านการปรับปรุงใหม่หลังจากสิ้นสุดอายุการใช้งานที่ขยายออกไป (ด้วยการสร้างทุนสำรองในเวลาที่เหมาะสม)

การขยายกำลังการผลิต (อัตราการเติบโตเฉลี่ย - ประมาณ 1 GW ต่อปี) และปริมาณสำรองการก่อสร้างสำหรับช่วงอนาคต

การเรียนรู้เทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ที่มีแนวโน้มดี (BN-800, VVER-1500, ATPP ฯลฯ) ด้วยการพัฒนาฐานเชื้อเพลิงที่สอดคล้องกัน

การแก้ปัญหาเหล่านี้จำเป็นต้องมีการพัฒนาคอมเพล็กซ์การก่อสร้างและติดตั้งและวิศวกรรมพลังงานนิวเคลียร์ (เพื่อเพิ่มอัตราการทดสอบกำลังการผลิตจาก 0.2 เป็น 1.5 GW ต่อปี) รวมถึงการเพิ่มทรัพยากรมนุษย์

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์คือการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดยการลดต้นทุนต่อหน่วยการผลิต (ปริมาณสำรองภายใน) และการขยายตลาดสำหรับการขายพลังงานจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (ศักยภาพภายนอก)

ถึง ปริมาณสำรองภายในของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์(ประมาณ 20% ของการผลิตพลังงาน) ได้แก่:

การเพิ่ม NIUM เป็น 85% โดยมีอัตราการเติบโตสูงถึง 2% ต่อปีโดยเฉลี่ย เนื่องจากระยะเวลาการซ่อมที่สั้นลงและระยะเวลาการตอบสนองที่เพิ่มขึ้น วงจรเชื้อเพลิงที่ยาวขึ้น ลดจำนวนความล้มเหลวของอุปกรณ์ในระหว่างการปรับปรุงและการปรับปรุงใหม่ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ การผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติมที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ดำเนินการอยู่ประมาณ 20 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี (เทียบเท่ากับการว่าจ้างกำลังการผลิตติดตั้งสูงสุด 3 กิกะวัตต์ โดยมีต้นทุนทุนเฉพาะสูงถึง 150 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์)

การเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยพลังงานโดยการปรับปรุงลักษณะการปฏิบัติงานและรูปแบบด้วยการผลิตเพิ่มเติมที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่มากกว่า 7 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี (เทียบเท่ากับการว่าจ้างพลังงาน 1 GW โดยมีต้นทุนทุนเฉพาะประมาณ 200 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์)

ลดต้นทุนการผลิตรวมทั้งลดการใช้พลังงานตามความต้องการของตัวเอง (เพื่อออกแบบมูลค่าประมาณ 6%) และลดจำนวนบุคลากรที่เฉพาะเจาะจง

ศักยภาพภายนอก– การขยายตลาดที่มีอยู่และการสร้างตลาดใหม่สำหรับการใช้พลังงานและพลังงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (มากกว่า 20% ของการผลิตพลังงาน):

การพัฒนาการผลิตพลังงานความร้อนและการจ่ายความร้อน (รวมถึงการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์) การสะสมความร้อนทางไฟฟ้าเพื่อจ่ายความร้อนให้กับเมืองใหญ่ การใช้ความร้อนเหลือทิ้งคุณภาพต่ำ

การแปลงสถานีอัดของระบบส่งก๊าซที่มีความจุรวมมากกว่า 3 GW เป็นระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งจะทำให้ประหยัดก๊าซได้มากกว่า 7 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี

การมีส่วนร่วมในการครอบคลุมความไม่สม่ำเสมอของตารางการโหลดรายวันโดยการสร้างพลังงานเชิงซ้อนของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ - โรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบ - กำลังสูงสุดสูงสุด 5 GW

การพัฒนาการผลิตอลูมิเนียม ก๊าซเหลว เชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ ไฮโดรเจนโดยใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใช้พลังงานสูง

พารามิเตอร์ที่วางแผนไว้สำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์กำหนดอัตราภาษีเพิ่มขึ้นปานกลางสำหรับการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็น 2.4 เซนต์ต่อ 1 kWh ภายในปี 2558 องค์ประกอบการดำเนินงานของภาษี TPP (ประมาณ 3 เซนต์/(kWh) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นต้นทุนเชื้อเพลิง) คาดว่าจะสูงกว่าภาษีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ อัตรากำไรเฉลี่ยของความสามารถในการแข่งขันของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะมากกว่า 1.5 เซนต์/(kWh) หรือประมาณ 30% การประมาณการแสดงให้เห็นว่าการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ขั้นสูงสุดภายในปี 2563 จะทำให้อัตราภาษีการขายสำหรับผู้บริโภคมีเสถียรภาพ และจะป้องกันการเพิ่มขึ้นเป็น 10% ในกรณีที่มีการระงับการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

การบรรลุพารามิเตอร์ที่กำหนดไว้สำหรับการพัฒนาเชิงกลยุทธ์ของพลังงานนิวเคลียร์ในรัสเซียนั้นเกี่ยวข้องกับการดำเนินการ:

ศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การทำซ้ำ (การปรับปรุง) และการพัฒนาขีดความสามารถของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

นโยบายการลงทุนระยะยาวในภาคพลังงานนิวเคลียร์ของรัฐในระบบเศรษฐกิจ

แหล่งที่มาและกลไกที่มีประสิทธิภาพเพื่อการลงทุนที่เพียงพอและทันเวลา

โอกาสที่เป็นไปได้หลักการพื้นฐานและทิศทางสำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ในอนาคตในรัสเซียโดยคำนึงถึงความสามารถของฐานเชื้อเพลิงนั้นถูกกำหนดโดยยุทธศาสตร์เพื่อการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ในรัสเซียในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 21 ที่ได้รับอนุมัติ ในปี 2543 โดยรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซีย

ปริมาณสำรองยูเรเนียมธรรมชาติที่ได้รับการสำรวจและมีศักยภาพ ปริมาณสำรองสะสมของยูเรเนียมและพลูโตเนียม ศักยภาพของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่มีอยู่ พร้อมด้วยการลงทุนที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจและนโยบายการส่งออกและนำเข้า ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการพัฒนาสูงสุดของพลังงานนิวเคลียร์จนถึงปี 2030 โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ประเภท VVER เป็นหลักในวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบเปิด .

โอกาสในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ในระยะยาวนั้นเกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ที่แท้จริงของการฟื้นฟูและการฟื้นฟูทรัพยากรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ โดยไม่สูญเสียความสามารถในการแข่งขันและความปลอดภัยของพลังงานนิวเคลียร์ นโยบายเทคโนโลยีอุตสาหกรรมกำหนดให้มีการเปิดตัวเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์รุ่นที่สี่แบบใหม่ในปี พ.ศ. 2553-2573 บนเครื่องปฏิกรณ์เร็วที่มีวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบปิดและเชื้อเพลิงยูเรเนียม-พลูโทเนียม ซึ่งขจัดข้อจำกัดเกี่ยวกับวัตถุดิบเชื้อเพลิงในอนาคตอันใกล้

การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์จะปรับสมดุลของเชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานให้เหมาะสม ลดต้นทุนไฟฟ้าและพลังงานความร้อนสำหรับผู้บริโภคที่เพิ่มขึ้น และยังจะส่งผลต่อการเติบโตทางเศรษฐกิจและ GDP อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มศักยภาพทางเทคโนโลยีสำหรับการพัฒนาพลังงานในระยะยาว บนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ปลอดภัยและคุ้มค่า

นิเวศวิทยา

แม้ว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะทำงานได้อย่างสมบูรณ์และไม่มีความล้มเหลวแม้แต่น้อย แต่การทำงานของโรงไฟฟ้าก็นำไปสู่การสะสมของสารกัมมันตภาพรังสีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ประชาชนจึงต้องแก้ไขปัญหาร้ายแรงที่เรียกว่าการจัดเก็บขยะปลอดภัย

ของเสียจากอุตสาหกรรมใดๆ ที่มีการผลิตพลังงานในปริมาณมาก ผลิตภัณฑ์และวัสดุที่หลากหลาย ก่อให้เกิดปัญหาใหญ่ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและบรรยากาศในหลายพื้นที่ของโลกของเราทำให้เกิดความกังวลและความกังวล เรากำลังพูดถึงความเป็นไปได้ในการอนุรักษ์พืชและสัตว์ที่ไม่อยู่ในรูปแบบดั้งเดิม แต่อย่างน้อยก็อยู่ในขอบเขตของมาตรฐานสิ่งแวดล้อมขั้นต่ำ

กากกัมมันตรังสีถูกสร้างขึ้นในเกือบทุกขั้นตอนของวัฏจักรนิวเคลียร์ พวกมันสะสมในรูปของสารของเหลว ของแข็ง และก๊าซ โดยมีระดับกิจกรรมและความเข้มข้นต่างกัน ของเสียส่วนใหญ่อยู่ในระดับต่ำ: น้ำที่ใช้ทำความสะอาดก๊าซและพื้นผิวของเครื่องปฏิกรณ์ ถุงมือและรองเท้า เครื่องมือที่ปนเปื้อนและหลอดไฟที่ถูกไฟไหม้จากห้องกัมมันตภาพรังสี อุปกรณ์ที่ใช้แล้ว ฝุ่น ตัวกรองก๊าซ และอื่นๆ อีกมากมาย

ก๊าซและน้ำที่ปนเปื้อนจะถูกส่งผ่านตัวกรองพิเศษจนกว่าจะถึงความบริสุทธิ์ของอากาศในบรรยากาศและน้ำดื่ม ตัวกรองที่กลายเป็นสารกัมมันตภาพรังสีจะถูกรีไซเคิลพร้อมกับขยะมูลฝอย ผสมกับซีเมนต์แล้วกลายเป็นบล็อกหรือเทลงในภาชนะเหล็กพร้อมกับน้ำมันดินร้อน

สิ่งที่ยากที่สุดในการเตรียมการสำหรับการจัดเก็บระยะยาวคือของเสียในระดับสูง เป็นการดีที่สุดที่จะเปลี่ยน "ขยะ" ดังกล่าวให้เป็นแก้วและเซรามิก ในการทำเช่นนี้ ของเสียจะถูกเผาและหลอมรวมกับสารที่ก่อตัวเป็นมวลแก้วเซรามิก มีการคำนวณว่าจะใช้เวลาอย่างน้อย 100 ปีในการละลายชั้นผิว 1 มม. ของมวลดังกล่าวในน้ำ

อันตรายของกากกัมมันตรังสีแตกต่างจากของเสียเคมีหลายชนิดตรงที่จะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีส่วนใหญ่มีครึ่งชีวิตประมาณ 30 ปี ดังนั้นภายใน 300 ปี ไอโซโทปจะหายไปเกือบทั้งหมด ดังนั้น สำหรับการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสีขั้นสุดท้าย จำเป็นต้องสร้างสถานที่จัดเก็บระยะยาวที่สามารถแยกของเสียออกจากการแทรกซึมสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างน่าเชื่อถือจนกว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีจะสลายตัวโดยสมบูรณ์ สถานที่จัดเก็บดังกล่าวเรียกว่าสถานที่ฝังศพ

ต้องคำนึงว่าของเสียระดับสูงจะก่อให้เกิดความร้อนในปริมาณมากเป็นเวลานาน ดังนั้นส่วนใหญ่มักจะถูกย้ายไปยังบริเวณลึกของเปลือกโลก มีการจัดตั้งเขตควบคุมรอบๆ สถานที่จัดเก็บ ซึ่งมีข้อจำกัดในกิจกรรมของมนุษย์ รวมถึงการขุดเจาะและการขุด

มีการเสนอวิธีแก้ไขปัญหากากกัมมันตภาพรังสีอีกวิธีหนึ่ง - ส่งไปยังอวกาศ แท้จริงแล้วปริมาณขยะมีน้อย จึงสามารถกำจัดออกสู่วงโคจรอวกาศที่ไม่ตัดกับวงโคจรของโลก และการปนเปื้อนของสารกัมมันตภาพรังสีจะถูกกำจัดไปตลอดกาล อย่างไรก็ตาม เส้นทางนี้ถูกปฏิเสธเนื่องจากมีความเสี่ยงที่ยานปล่อยจรวดจะกลับมายังโลกโดยไม่คาดคิดในกรณีที่เกิดปัญหาใดๆ

บางประเทศกำลังพิจารณาอย่างจริงจังถึงวิธีการฝังกากกัมมันตรังสีที่เป็นของแข็งในน้ำลึกของมหาสมุทร วิธีการนี้สร้างความประทับใจให้กับความเรียบง่ายและความคุ้มค่า อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ทำให้เกิดการโต้แย้งอย่างรุนแรงโดยพิจารณาจากคุณสมบัติการกัดกร่อนของน้ำทะเล มีความกังวลว่าการกัดกร่อนจะทำลายความสมบูรณ์ของภาชนะบรรจุอย่างรวดเร็ว และสารกัมมันตภาพรังสีจะลงไปในน้ำ และกระแสน้ำจะกระจายกิจกรรมไปทั่วทะเล

การดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่เพียงแต่มาพร้อมกับอันตรายจากการปนเปื้อนรังสีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมประเภทอื่นๆ ด้วย ผลกระทบหลักคือผลกระทบจากความร้อน มันสูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนหนึ่งเท่าครึ่งถึงสองเท่า

ในระหว่างการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จำเป็นต้องทำให้ไอน้ำเสียเย็นลง วิธีที่ง่ายที่สุดคือการระบายความร้อนด้วยน้ำจากแม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเล หรือสระน้ำที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 5–15 °C จะกลับสู่แหล่งเดียวกัน แต่วิธีการนี้มาพร้อมกับอันตรายที่จะทำให้สถานการณ์สิ่งแวดล้อมในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ณ ที่ตั้งของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แย่ลง

ใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นคือระบบจ่ายน้ำโดยใช้หอทำความเย็นซึ่งน้ำถูกทำให้เย็นลงเนื่องจากการระเหยและการทำความเย็นบางส่วน

การสูญเสียเล็กน้อยจะถูกเติมเต็มด้วยการเติมน้ำจืดอย่างต่อเนื่อง ด้วยระบบระบายความร้อน ไอน้ำและความชื้นหยดจำนวนมหาศาลจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การเพิ่มปริมาณฝน ความถี่ของการเกิดหมอก และความขุ่นมัว

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเริ่มมีการใช้ระบบระบายความร้อนด้วยไอน้ำ ในกรณีนี้ไม่มีการสูญเสียน้ำและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุด อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวจะไม่ทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมเฉลี่ยสูง นอกจากนี้ค่าไฟฟ้ายังเพิ่มขึ้นอย่างมาก

บทสรุป

ปัญหาพลังงานเป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดที่มนุษยชาติต้องแก้ไขในปัจจุบัน ความสำเร็จด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เช่น การสื่อสารแบบทันที การขนส่งที่รวดเร็ว และการสำรวจอวกาศ ได้กลายเป็นเรื่องธรรมดาไปแล้ว แต่ทั้งหมดนี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาล การผลิตและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงครั้งใหม่เกี่ยวกับมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อมนุษยชาติ

ความต้องการพลังงานของโลกจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในทศวรรษต่อๆ ไป แหล่งพลังงานแห่งเดียวจะไม่สามารถจัดหาได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาแหล่งพลังงานทั้งหมดและใช้ทรัพยากรพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ในขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาพลังงาน (ทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 21) พลังงานถ่านหินและพลังงานนิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนแบบให้ความร้อนและรวดเร็วจะยังคงมีแนวโน้มมากที่สุด อย่างไรก็ตาม เราหวังได้ว่ามนุษยชาติจะไม่หยุดอยู่บนเส้นทางแห่งความก้าวหน้าที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานในปริมาณที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

บรรณานุกรม

1) เคสเลอร์ “พลังงานนิวเคลียร์” มอสโก: Energoizdat, 1986

2) Kh. Margulova “พลังงานนิวเคลียร์วันนี้และวันพรุ่งนี้” มอสโก: โรงเรียนมัธยมปลาย, 1989

3) J. Collier, J. Hewitt “ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์” มอสโก: Energoatomizdat, 1989

ศตวรรษที่ 20 มีการพัฒนาพลังงานชนิดใหม่ที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม และกลายเป็นศตวรรษของฟิสิกส์นิวเคลียร์ พลังงานนี้มากกว่าพลังงานเชื้อเพลิงที่มนุษยชาติใช้ตลอดประวัติศาสตร์หลายเท่า

เมื่อถึงกลางปี ​​​​1939 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกมีการค้นพบทางทฤษฎีและการทดลองที่สำคัญในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์ซึ่งทำให้สามารถเสนอโครงการวิจัยที่กว้างขวางในทิศทางนี้ ปรากฎว่าอะตอมของยูเรเนียมสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนได้ สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล นอกจากนี้ กระบวนการฟิชชันจะปล่อยนิวตรอนออกมา ซึ่งสามารถแยกอะตอมยูเรเนียมอื่นๆ และทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันของยูเรเนียมมีประสิทธิภาพมากและเกินกว่าปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรงที่สุดมาก ลองเปรียบเทียบอะตอมของยูเรเนียมกับโมเลกุลของวัตถุระเบิด - ไตรไนโตรโทลูอีน (TNT) การสลายตัวของโมเลกุลทีเอ็นทีจะปล่อยพลังงาน 10 อิเล็กตรอนโวลต์ และการสลายตัวของนิวเคลียสของยูเรเนียมจะปล่อยอิเล็กตรอน 200 ล้านโวลต์ หรือมากกว่า 20 ล้านเท่า

การค้นพบเหล่านี้สร้างความฮือฮาในโลกวิทยาศาสตร์ ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ไม่มีเหตุการณ์ทางวิทยาศาสตร์ใดที่สำคัญต่อผลที่ตามมาไปกว่าการแทรกซึมของอะตอมเข้าสู่โลกและความเชี่ยวชาญในพลังงานของมัน นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าจุดประสงค์หลักคือเพื่อผลิตไฟฟ้าและใช้ในพื้นที่สงบอื่นๆ ด้วยการว่าจ้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อุตสาหกรรมแห่งแรกของโลกที่มีกำลังการผลิต 5 เมกะวัตต์ในสหภาพโซเวียตในปี 2497 ในเมืองออบนินสค์ ยุคของพลังงานนิวเคลียร์ก็เริ่มต้นขึ้น แหล่งที่มาของการผลิตไฟฟ้าคือการแตกตัวของนิวเคลียสยูเรเนียม

ประสบการณ์การดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกแสดงให้เห็นถึงความเป็นจริงและความน่าเชื่อถือของเทคโนโลยีพลังงานนิวเคลียร์สำหรับการผลิตไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม ประเทศอุตสาหกรรมที่พัฒนาแล้วได้เริ่มออกแบบและสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ด้วยเครื่องปฏิกรณ์ประเภทต่างๆ ภายในปี 1964 กำลังการผลิตรวมของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในโลกเพิ่มขึ้นเป็น 5 ล้านกิโลวัตต์

นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานนิวเคลียร์ได้เริ่มต้นขึ้น ซึ่งมีส่วนสำคัญมากขึ้นต่อการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดในโลก และได้กลายเป็นทางเลือกพลังงานใหม่ที่มีแนวโน้ม คำสั่งซื้อก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เริ่มได้รับความนิยมในสหรัฐอเมริกา และต่อมาในยุโรปตะวันตก ญี่ปุ่น และสหภาพโซเวียต อัตราการเติบโตของพลังงานนิวเคลียร์สูงถึงประมาณ 30% ต่อปี ภายในปี 1986 มีหน่วยพลังงาน 365 หน่วยที่มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 253 ล้านกิโลวัตต์ได้ใช้งานในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในโลก ในรอบเกือบ 20 ปี พลังของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพิ่มขึ้น 50 เท่า การก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ดำเนินการใน 30 ประเทศ (รูปที่ 1.1)

เมื่อถึงเวลานั้น งานวิจัยของ Club of Rome ซึ่งเป็นชุมชนที่เชื่อถือได้ของนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก ก็ได้กลายเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวาง ข้อสรุปของผู้เขียนการศึกษาสรุปถึงความหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ทรัพยากรธรรมชาติสำรองของทรัพยากรพลังงานอินทรีย์ซึ่งรวมถึงน้ำมันซึ่งเป็นกุญแจสำคัญต่อเศรษฐกิจโลกจะหมดสิ้นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และราคาที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอนาคตอันใกล้นี้ ด้วยเหตุนี้ พลังงานนิวเคลียร์จึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในเวลาที่ดีกว่านี้ ปริมาณสำรองเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่มีศักยภาพ (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) ในระยะยาวช่วยแก้ไขปัญหาสำคัญของการจัดหาเชื้อเพลิงภายใต้สถานการณ์ต่าง ๆ สำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์

เงื่อนไขสำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์นั้นเอื้ออำนวยอย่างยิ่ง และตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็เป็นแรงบันดาลใจให้มองโลกในแง่ดีเช่นกัน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถแข่งขันกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้สำเร็จแล้ว

พลังงานนิวเคลียร์ทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและลดการปล่อยมลพิษออกสู่สิ่งแวดล้อมจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อนได้อย่างมาก

การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับภาคพลังงานที่จัดตั้งขึ้นของศูนย์อุตสาหกรรมการทหาร - เครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรมและเครื่องปฏิกรณ์สำหรับเรือดำน้ำที่ได้รับการพัฒนาอย่างดีโดยใช้วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (NFC) ที่สร้างขึ้นแล้วเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ได้รับความรู้และประสบการณ์ที่สำคัญ พลังงานนิวเคลียร์ซึ่งได้รับการสนับสนุนอย่างมหาศาลจากรัฐบาล สามารถเข้ากับระบบพลังงานที่มีอยู่ได้สำเร็จ โดยคำนึงถึงกฎเกณฑ์และข้อกำหนดที่มีอยู่ในระบบนี้

ปัญหาความมั่นคงด้านพลังงานซึ่งเริ่มรุนแรงขึ้นในทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ยี่สิบ ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับวิกฤตพลังงานที่เกิดจากราคาน้ำมันที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว การพึ่งพาอุปทานของน้ำมันกับสถานการณ์ทางการเมืองทำให้หลายประเทศต้องพิจารณาโครงการพลังงานของตนใหม่ การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์โดยการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ลดการพึ่งพาพลังงานของประเทศที่ไม่มีหรือจำกัดเชื้อเพลิงและพลังงานของตนเอง

ทรัพยากรจากการนำเข้าและเสริมสร้างความมั่นคงด้านพลังงานของประเทศเหล่านี้

ในกระบวนการของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์อย่างรวดเร็วเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สองประเภทหลัก - นิวตรอนความร้อนและนิวตรอนเร็ว - เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนได้กลายเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่แพร่หลายมากที่สุดในโลก

ประเภทและการออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวหน่วงและสารหล่อเย็นที่แตกต่างกันซึ่งพัฒนาโดยประเทศต่างๆ ได้กลายเป็นพื้นฐานของพลังงานนิวเคลียร์ของประเทศ ดังนั้นในสหรัฐอเมริกาเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันและเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดจึงกลายเป็นเครื่องหลักในแคนาดา - เครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักที่ใช้ยูเรเนียมธรรมชาติในอดีตสหภาพโซเวียต - เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดัน (VVER) และเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดยูราโนกราไฟต์ (RBMK) หน่วย กำลังของเครื่องปฏิกรณ์เพิ่มขึ้น ดังนั้น เครื่องปฏิกรณ์ RBMK-1000 ที่มีกำลังไฟฟ้า 1,000 MW จึงถูกติดตั้งที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เลนินกราดในปี 1973 กำลังของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Zaporozhye (ยูเครน) ถึง 6,000 MW

เมื่อพิจารณาว่าหน่วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานด้วยพลังงานที่เกือบจะคงที่ครอบคลุม

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทรีไมล์ไอส์แลนด์ (สหรัฐอเมริกา)

ส่วนพื้นฐานของตารางการโหลดรายวันของระบบพลังงานรวม ควบคู่ไปกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบที่มีความคล่องตัวสูงถูกสร้างขึ้นทั่วโลกเพื่อให้ครอบคลุมส่วนที่แปรผันของกำหนดการและปิดช่องว่างกลางคืนในตารางการโหลด

การพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ในระดับสูงไม่สอดคล้องกับระดับความปลอดภัย จากประสบการณ์ในการดำเนินงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การเพิ่มความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของกระบวนการ และผลที่ตามมาที่อาจเกิดขึ้น มีความจำเป็นต้องแก้ไขข้อกำหนดทางเทคนิค ซึ่งทำให้การลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้น

ความเสียหายร้ายแรงต่อการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์เกิดขึ้นจากอุบัติเหตุร้ายแรงที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทรีไมล์ไอส์แลนด์ในสหรัฐอเมริกาในปี 2522 เช่นเดียวกับที่โรงงานอื่น ๆ อีกหลายแห่ง ซึ่งนำไปสู่การแก้ไขข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอย่างรุนแรง กฎระเบียบที่มีอยู่และการปรับปรุงโครงการพัฒนาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั่วโลกทำให้เกิดความเสียหายทางศีลธรรมและวัสดุอย่างมหาศาลต่ออุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ ในสหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นผู้นำในด้านพลังงานนิวเคลียร์ คำสั่งให้ก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หยุดลงในปี พ.ศ. 2522 และการก่อสร้างในประเทศอื่นๆ ก็ลดลงเช่นกัน

อุบัติเหตุร้ายแรงที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลในยูเครนเมื่อปี พ.ศ. 2529 เข้าข่ายเหตุการณ์นิวเคลียร์ในระดับสากลเป็นอุบัติเหตุระดับสูงสุดที่ 7 และก่อให้เกิดภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมเหนือดินแดนอันกว้างใหญ่ การสูญเสียชีวิต การพลัดถิ่นของผู้คนนับแสน ทำลายความเชื่อมั่นของประชาคมโลกในเรื่องพลังงานนิวเคลียร์

“โศกนาฏกรรมในเชอร์โนบิลเป็นการเตือน และไม่เพียงแต่ในด้านพลังงานนิวเคลียร์เท่านั้น” นักวิชาการ V.A. กล่าว Legasov สมาชิกคณะกรรมาธิการรัฐบาล รองนักวิชาการคนแรก A.P. Alexandrov ซึ่งเป็นหัวหน้าสถาบันพลังงานปรมาณูซึ่งตั้งชื่อตาม I.V. คูร์ชาโตวา

ในหลายประเทศ โครงการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ถูกระงับ และในหลายประเทศ แผนการพัฒนาที่วางแผนไว้ก่อนหน้านี้ก็ถูกยกเลิกโดยสิ้นเชิง

อย่างไรก็ตาม ภายในปี 2000 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ดำเนินงานใน 37 ประเทศสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 16% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก

ความพยายามที่ไม่เคยมีมาก่อนในการรับรองความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ดำเนินการอยู่ทำให้เป็นไปได้เมื่อต้นศตวรรษที่ 21 คืนความเชื่อมั่นของประชาชนต่อพลังงานนิวเคลียร์ ถึงเวลาแล้วสำหรับ "ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา" ในการพัฒนา

นอกเหนือจากประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและความสามารถในการแข่งขันที่สูง ความพร้อมของทรัพยากรเชื้อเพลิง ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยแล้ว ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งก็คือพลังงานนิวเคลียร์เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด แม้ว่าปัญหาในการกำจัดเชื้อเพลิงใช้แล้วยังคงอยู่ก็ตาม

ความจำเป็นในการสืบพันธุ์ (การผสมพันธุ์) เชื้อเพลิงนิวเคลียร์นั้นชัดเจนเช่น การสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว (พ่อพันธุ์แม่พันธุ์) การแนะนำการประมวลผลเชื้อเพลิงที่เกิดขึ้น การพัฒนาพื้นที่นี้มีแรงจูงใจและโอกาสทางเศรษฐกิจที่จริงจังและดำเนินการในหลายประเทศ

ในสหภาพโซเวียต งานทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วทางอุตสาหกรรมเริ่มขึ้น

พ.ศ. 2492 และตั้งแต่กลางทศวรรษ พ.ศ. 2493 เป็นต้นมา การเดินเครื่องชุดเครื่องปฏิกรณ์ทดลอง BR-1, BR-5, BOR-60 ได้เริ่มขึ้น (พ.ศ. 2512) ในปี พ.ศ. 2516 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบสองวัตถุประสงค์ซึ่งมีกำลังเครื่องปฏิกรณ์ 350 เมกะวัตต์สำหรับการผลิตไฟฟ้า และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ในปี 1980 ได้เปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์อุตสาหกรรม BN-600 ที่มีกำลังการผลิต 600 เมกะวัตต์

โครงการพัฒนาที่ครอบคลุมในพื้นที่นี้ถูกนำไปใช้ในสหรัฐอเมริกา ในปี พ.ศ. 2509–2515 เครื่องปฏิกรณ์ทดลอง Enrico Fermi l ถูกสร้างขึ้น และในปี 1980 เครื่องปฏิกรณ์วิจัยที่ใหญ่ที่สุดในโลก FFTF ที่มีกำลังการผลิต 400 MW ได้ถูกนำมาใช้งาน ในเยอรมนี เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกเริ่มเดินเครื่องในปี 1974 แต่เครื่องปฏิกรณ์กำลังสูง SNR-2 ซึ่งถูกสร้างขึ้นนั้นไม่เคยถูกนำไปใช้งานเลย ในประเทศฝรั่งเศส เครื่องปฏิกรณ์ Phoenix ที่มีกำลังการผลิต 250 MW เปิดตัวในปี 1973 และในปี 1986 ได้เปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์ Superphenix ที่มีกำลังการผลิต 1,242 MW ญี่ปุ่นเริ่มดำเนินการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ Joyo ทดลองในปี พ.ศ. 2520 และติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ Monju ขนาด 280 เมกะวัตต์ในปี พ.ศ. 2537

ในบริบทของวิกฤตสิ่งแวดล้อมซึ่งประชาคมโลกเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 พลังงานนิวเคลียร์สามารถมีส่วนสำคัญในการรับรองแหล่งจ่ายไฟที่เชื่อถือได้ และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและมลพิษออกสู่สิ่งแวดล้อม

พลังงานนิวเคลียร์เป็นไปตามหลักการการพัฒนาที่ยั่งยืนซึ่งเป็นที่ยอมรับในระดับสากลมากที่สุด หนึ่งในข้อกำหนดที่สำคัญที่สุดคือความพร้อมของแหล่งเชื้อเพลิงและพลังงานที่เพียงพอและมีการบริโภคที่มั่นคงในระยะยาว

ตามการคาดการณ์บนพื้นฐานของการคำนวณและการสร้างแบบจำลองการพัฒนาสังคมและเศรษฐกิจโลกในศตวรรษที่ 21 บทบาทที่โดดเด่นของอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าจะยังคงอยู่ ตามการคาดการณ์ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ภายในปี 2573 การผลิตไฟฟ้าทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าและเกิน 30 ล้านล้าน kWh และตามการคาดการณ์ของสำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) ในบริบทของ "ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา" ของพลังงานนิวเคลียร์ ส่วนแบ่งจะเพิ่มขึ้นเป็น 25% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก และเครื่องปฏิกรณ์ใหม่กว่า 100 เครื่องจะถูกสร้างขึ้นใน ของโลกในอีก 15 ปีข้างหน้า และพลังงาน โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะเพิ่มขึ้นจาก 370 ล้านกิโลวัตต์ในปี พ.ศ. 2549 เป็น 679 ล้านกิโลวัตต์ในปี พ.ศ. 2573

ในปัจจุบัน ประเทศที่มีส่วนแบ่งปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดสูงกำลังพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์อย่างแข็งขัน รวมถึงสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ และฟินแลนด์ ฝรั่งเศสได้ปรับทิศทางอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าของประเทศให้เป็นพลังงานนิวเคลียร์และพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้สามารถแก้ไขปัญหาพลังงานมานานหลายทศวรรษได้สำเร็จ ส่วนแบ่งของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในการผลิตไฟฟ้าในประเทศนี้สูงถึง 80% ประเทศกำลังพัฒนาซึ่งมีส่วนแบ่งการผลิตไฟฟ้านิวเคลียร์เพียงเล็กน้อยกำลังสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในอัตราที่สูง ดังนั้นอินเดียจึงประกาศความตั้งใจในระยะยาวในการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีกำลังการผลิต 40 ล้านกิโลวัตต์และจีน - มากกว่า 100 ล้านกิโลวัตต์

จากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 29 หน่วยที่กำลังก่อสร้างในปี พ.ศ. 2549 มี 15 หน่วยตั้งอยู่ในเอเชีย ตุรกี อียิปต์ จอร์แดน ชิลี ไทย เวียดนาม อาเซอร์ไบจาน โปแลนด์ จอร์เจีย เบลารุส และประเทศอื่นๆ กำลังวางแผนที่จะเริ่มดำเนินการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นครั้งแรก

รัสเซียวางแผนการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์เพิ่มเติม โดยคาดว่าจะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีกำลังการผลิต 40 ล้านกิโลวัตต์ภายในปี 2573 ในยูเครน ตามยุทธศาสตร์พลังงานของประเทศยูเครนในช่วงระยะเวลาจนถึงปี 2030 มีการวางแผนที่จะเพิ่มผลผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็น 219 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง โดยคงไว้ที่ระดับ 50% ของผลผลิตทั้งหมด และเพิ่มกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์โดย เกือบ 2 เท่า ทำให้มีกำลังการผลิตรวม 29.5 ล้านกิโลวัตต์ โดยมีปัจจัยการใช้กำลังการผลิตติดตั้ง (IUR) อยู่ที่ 85% รวมถึงผ่านการว่าจ้างหน่วยใหม่ที่มีกำลังการผลิต 1-1.5 ล้านกิโลวัตต์ และการขยายอายุการใช้งานของพลังงานนิวเคลียร์ที่มีอยู่ หน่วยโรงงาน (ในปี พ.ศ. 2549 ในยูเครน กำลังการผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อยู่ที่ 13 .8 ล้านกิโลวัตต์ โดยมีการผลิตไฟฟ้า 90.2 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง หรือประมาณ 48.7% ของการผลิตทั้งหมด)

การทำงานอย่างต่อเนื่องในหลายประเทศเพื่อปรับปรุงเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนแบบความร้อนและนิวตรอนเร็วจะปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ และความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมให้ดียิ่งขึ้น ในเรื่องนี้ความร่วมมือระหว่างประเทศมีความสำคัญ ดังนั้น ด้วยการดำเนินการในอนาคตของโครงการระหว่างประเทศ GT MSR (เครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแสงอาทิตย์แบบโมดูลาร์กังหันก๊าซ) ซึ่งมีคุณลักษณะด้านความปลอดภัยและความสามารถในการแข่งขันในระดับสูง การลดปริมาณขยะกัมมันตภาพรังสีให้เหลือน้อยที่สุด ประสิทธิภาพอาจเพิ่มขึ้น มากถึง 50%

การใช้อย่างแพร่หลายในอนาคตของโครงสร้างพลังงานนิวเคลียร์สององค์ประกอบ รวมถึงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนและเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็วที่ผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ขึ้นมาใหม่ จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ยูเรเนียมธรรมชาติและลดระดับการสะสมของ กากนิวเคลียร์.

ควรสังเกตว่าบทบาทที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ของวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (NFC) ซึ่งเป็นปัจจัยในการสร้างระบบจริงๆ สาเหตุนี้มีสาเหตุมาจากสถานการณ์ต่อไปนี้:

• วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะต้องมีโซลูชั่นด้านโครงสร้าง เทคโนโลยี และการออกแบบที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อการดำเนินงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
• วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์เป็นเงื่อนไขสำหรับการยอมรับทางสังคมและประสิทธิภาพเชิงเศรษฐกิจของพลังงานนิวเคลียร์และการใช้อย่างแพร่หลาย
• การพัฒนาวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะนำไปสู่ความจำเป็นในการรวมงานเพื่อให้มั่นใจถึงระดับความปลอดภัยที่ต้องการของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ผลิตกระแสไฟฟ้าและลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์รวมถึงการขุดยูเรเนียม การขนส่ง การแปรรูปของที่ใช้แล้ว เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (SNF) และการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสี (ระบบข้อกำหนดด้านความปลอดภัยแบบครบวงจร) ;
• การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการผลิตและการใช้ยูเรเนียม (ระยะเริ่มต้นของวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์) นำไปสู่อันตรายที่เพิ่มขึ้นของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติที่มีอายุยืนยาวเข้าสู่สิ่งแวดล้อมซึ่งต้องเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงลดปริมาณของ สิ้นเปลืองและปิดวงจรเชื้อเพลิง

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับวัฏจักรเชื้อเพลิงโดยตรง รวมถึงการลดเวลาในการเติมเชื้อเพลิงและเพิ่มลักษณะการทำงานของชุดประกอบเชื้อเพลิง (FA) ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพัฒนาและปรับปรุงวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ต่อไปด้วยอัตราการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สูง และสร้างวงจรเชื้อเพลิงแบบปิดที่สิ้นเปลืองต่ำ

กลยุทธ์ด้านพลังงานของประเทศยูเครนจัดให้มีการพัฒนาวงจรเชื้อเพลิงของประเทศ ดังนั้นการผลิตยูเรเนียมควรเพิ่มขึ้นจาก 0.8 พันตันเป็น 6.4 พันตันในปี 2573 การผลิตเซอร์โคเนียม โลหะผสมเซอร์โคเนียมและส่วนประกอบสำหรับการประกอบเชื้อเพลิงในประเทศจะได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมและในอนาคตการสร้างวงจรเชื้อเพลิงแบบปิดตลอดจนการมีส่วนร่วม ในความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ การมีส่วนร่วมขององค์กรยูเครนมีการมองเห็นในการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการผลิตส่วนประกอบเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ VVER และในการสร้างศูนย์ระหว่างประเทศเพื่อการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมในรัสเซีย และการเข้าสู่ธนาคารเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ระหว่างประเทศของยูเครนที่เสนอโดยสหรัฐอเมริกา

การจัดหาเชื้อเพลิงให้กับพลังงานนิวเคลียร์มีความสำคัญสูงสุดต่อโอกาสในการพัฒนา ความต้องการยูเรเนียมธรรมชาติในปัจจุบันในโลกอยู่ที่ประมาณ 60,000 ตัน โดยมีปริมาณสำรองรวมประมาณ 16 ล้านตัน

ในศตวรรษที่ 21 บทบาทของพลังงานนิวเคลียร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการรับประกันการผลิตไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในโลกโดยใช้เทคโนโลยีขั้นสูงมากขึ้น พลังงานนิวเคลียร์ยังไม่มีคู่แข่งที่สำคัญในระยะยาว เพื่อให้บรรลุการพัฒนาในวงกว้าง ดังที่ระบุไว้แล้ว จะต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ประสิทธิภาพสูง ความพร้อมของทรัพยากร พลังงานสำรอง ความปลอดภัย ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ยอมรับได้ ข้อกำหนดสามข้อแรกสามารถตอบสนองได้โดยใช้โครงสร้างสององค์ประกอบของพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์แบบความร้อนและเครื่องปฏิกรณ์แบบเร็ว ด้วยโครงสร้างดังกล่าว จึงเป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ยูเรเนียมธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ ลดการผลิต และจำกัดระดับของเรดอนที่เข้าสู่ชีวมณฑล วิธีในการบรรลุระดับความปลอดภัยที่ต้องการและลดต้นทุนด้านทุนสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองประเภทเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ต้องใช้เวลาและเงินเพื่อดำเนินการ เมื่อถึงเวลาที่สังคมตระหนักถึงความจำเป็นในการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ต่อไป เทคโนโลยีของโครงสร้างสององค์ประกอบก็จะถูกจัดเตรียมไว้จริง ๆ แม้ว่าจะยังต้องมีการดำเนินการอีกมากในแง่ของการเพิ่มประสิทธิภาพโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโครงสร้างของอุตสาหกรรม รวมถึงเชื้อเพลิง วงจรวิสาหกิจ

ระดับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมส่วนใหญ่จะกำหนดโดยปริมาณของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีในวัฏจักรเชื้อเพลิง (ยูเรเนียม พลูโทเนียม) และในคลังเก็บ (Np, Am, Cm, ผลิตภัณฑ์จากฟิชชัน)

ความเสี่ยงจากการสัมผัสกับไอโซโทปอายุสั้น เช่น 1 1 I และ 9 0 Sr, l 7 Cs สามารถลดลงให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้โดยการเพิ่มความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สถานที่จัดเก็บ และสถานประกอบกิจการด้านวัฏจักรเชื้อเพลิง การยอมรับความเสี่ยงดังกล่าวสามารถพิสูจน์ได้ในทางปฏิบัติ แต่เป็นการยากที่จะพิสูจน์และเป็นไปไม่ได้ที่จะแสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือของการกำจัดแอคติไนด์และผลิตภัณฑ์จากฟิชชันที่มีอายุยืนยาวตลอดหลายล้านปี

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเราไม่สามารถละทิ้งการค้นหาวิธีกำจัดกากกัมมันตภาพรังสีได้อย่างน่าเชื่อถือ แต่จำเป็นต้องพัฒนาความเป็นไปได้ในการใช้แอคติไนด์เพื่อสร้างพลังงานเช่น การปิดวงจรเชื้อเพลิงไม่เพียงแต่สำหรับยูเรเนียมและพลูโทเนียมเท่านั้น แต่ยังสำหรับแอกติไนด์ด้วย (Np, Am, Cm เป็นต้น) การเปลี่ยนแปลงของผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่มีอายุยืนยาวที่เป็นอันตรายในระบบเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนจะทำให้โครงสร้างของพลังงานนิวเคลียร์ซับซ้อนขึ้นเนื่องจากกระบวนการทางเทคโนโลยีเพิ่มเติมสำหรับการผลิตและการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ หรือจะเพิ่มจำนวนประเภทของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การนำ Np, Am, Cm, แอกติไนด์อื่นๆ และผลิตภัณฑ์จากฟิชชันมาใช้ในเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์จะทำให้การออกแบบมีความซับซ้อนขึ้น จำเป็นต้องมีการพัฒนาเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ประเภทใหม่ และจะส่งผลเสียต่อความปลอดภัย

ในเรื่องนี้กำลังพิจารณาความเป็นไปได้ในการสร้างโครงสร้างสามองค์ประกอบของพลังงานนิวเคลียร์ซึ่งประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนและรวดเร็วและเครื่องปฏิกรณ์สำหรับการเผาไหม้ Np, Am, Cm และแอกติไนด์อื่น ๆ และการแปลงร่างของผลิตภัณฑ์ฟิชชันบางชนิด

ปัญหาที่สำคัญที่สุดคือการแปรรูปและกำจัดกากกัมมันตภาพรังสีซึ่งสามารถแปลงเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้

ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 21 มนุษยชาติจะต้องสร้างความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคไปสู่การพัฒนาพลังงานประเภทใหม่ รวมถึงนิวเคลียร์ไฟฟ้าที่ใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ และในอนาคต นิวเคลียร์แสนสาหัส ซึ่งจำเป็นต้องอาศัยความร่วมมือและความร่วมมือระหว่างประเทศ

Tianwan NPP เป็นโรงไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในแง่ของกำลังการผลิตต่อหน่วยของหน่วยไฟฟ้า ในบรรดาโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้งหมดที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในประเทศจีน แผนแม่บทกำหนดให้มีความเป็นไปได้ในการสร้างหน่วยผลิตไฟฟ้าจำนวน 4 หน่วย ซึ่งมีกำลังการผลิตหน่วยละ 1,000 เมกะวัตต์ สถานีแห่งนี้ตั้งอยู่ระหว่างปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้บนชายฝั่งทะเลเหลือง งานก่อสร้างบนเว็บไซต์เริ่มขึ้นในปี 1998 หน่วยพลังงานชุดแรกของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์พร้อมเครื่องปฏิกรณ์น้ำหล่อเย็น VVER-1000/428 และกังหัน K-1000-60/3000 ซึ่งเปิดตัวในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2549 เริ่มดำเนินการในวันที่ 2 มิถุนายน พ.ศ. 2550 และหน่วยที่สอง หน่วยประเภทเดียวกันเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 12 กันยายน พ.ศ. 2550 ปัจจุบัน หน่วยผลิตไฟฟ้าทั้งสองหน่วยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานได้อย่างเสถียรด้วยพลังงาน 100% และจ่ายไฟฟ้าให้กับมณฑลเจียงซูของจีน มีการวางแผนที่จะสร้างหน่วยผลิตไฟฟ้าแห่งที่ 3 และ 4 ของ Tianwan NPP

เหล่านั้น. ในประเทศอุตสาหกรรมที่มีทรัพยากรพลังงานธรรมชาติไม่เพียงพอ ประเทศเหล่านี้ผลิตไฟฟ้าได้ระหว่างหนึ่งในสี่ถึงครึ่งหนึ่งจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ สหรัฐอเมริกาผลิตไฟฟ้าได้เพียงหนึ่งในแปดของพลังงานไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แต่นั่นคิดเป็นประมาณหนึ่งในห้าของผลผลิตทั่วโลก

พลังงานนิวเคลียร์ยังคงเป็นประเด็นถกเถียงอย่างเข้มข้น ผู้สนับสนุนและผู้คัดค้านพลังงานนิวเคลียร์แตกต่างกันอย่างมากในการประเมินความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ นอกจากนี้ยังมีการคาดเดากันอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการรั่วไหลของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จากการผลิตไฟฟ้าและการนำไปใช้ในการผลิตอาวุธนิวเคลียร์

วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์เป็นอุตสาหกรรมที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่างที่รวมกันเป็นวัฏจักรเชื้อเพลิง วัฏจักรเชื้อเพลิงมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องปฏิกรณ์และวิธีที่ขั้นตอนสุดท้ายของวัฏจักรเกิดขึ้น

โดยทั่วไปวัฏจักรเชื้อเพลิงประกอบด้วยกระบวนการดังต่อไปนี้ แร่ยูเรเนียมถูกขุดในเหมือง แร่ถูกบดเพื่อแยกยูเรเนียมไดออกไซด์ และกากกัมมันตภาพรังสีจะถูกกำจัด ยูเรเนียมออกไซด์ที่เกิดขึ้น (เค้กเหลือง) จะถูกแปลงเป็นยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์ซึ่งเป็นสารประกอบก๊าซ เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของยูเรเนียม-235 ยูเรเนียมเฮกซาฟลูออไรด์จะถูกเสริมสมรรถนะที่โรงแยกไอโซโทป ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะจะถูกแปลงกลับเป็นยูเรเนียมไดออกไซด์แข็ง ซึ่งใช้ในการผลิตเม็ดเชื้อเพลิง ส่วนประกอบเชื้อเพลิง (องค์ประกอบเชื้อเพลิง) จะถูกรวบรวมจากเม็ดซึ่งรวมกันเป็นชุดประกอบเพื่อแทรกเข้าไปในแกนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เชื้อเพลิงใช้แล้วที่ถูกกำจัดออกจากเครื่องปฏิกรณ์นั้นมีรังสีในระดับสูง และหลังจากเย็นตัวลงในอาณาเขตของโรงไฟฟ้าแล้ว จะถูกส่งไปยังสถานที่จัดเก็บพิเศษ นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดในการกำจัดของเสียจากรังสีระดับต่ำที่สะสมระหว่างการดำเนินงานและการบำรุงรักษาโรงงาน เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน ตัวเครื่องปฏิกรณ์จะต้องถูกเลิกใช้งาน (ด้วยการขจัดการปนเปื้อนและการกำจัดส่วนประกอบของเครื่องปฏิกรณ์) แต่ละขั้นตอนของวงจรเชื้อเพลิงได้รับการควบคุมเพื่อความปลอดภัยของผู้คนและการปกป้องสิ่งแวดล้อม

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทางอุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาในขั้นต้นเฉพาะในประเทศที่มีอาวุธนิวเคลียร์เท่านั้น สหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต สหราชอาณาจักร และฝรั่งเศสกำลังสำรวจทางเลือกต่างๆ สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อย่างแข็งขัน อย่างไรก็ตาม ต่อมาเครื่องปฏิกรณ์หลักสามประเภทเข้ามาครอบงำอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ โดยส่วนใหญ่จะแตกต่างกันในเรื่องเชื้อเพลิง สารหล่อเย็นที่ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิแกนกลางที่ต้องการ และเครื่องหน่วงที่ใช้เพื่อลดความเร็วของนิวตรอนที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการสลายตัวและความจำเป็น เพื่อรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ไว้

ในหมู่พวกเขาประเภทแรก (และที่พบบ่อยที่สุด) คือเครื่องปฏิกรณ์ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะซึ่งมีน้ำธรรมดาหรือน้ำ "เบา" เป็นทั้งสารหล่อเย็นและตัวหน่วง (เครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา) เครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเบามีสองประเภทหลัก: เครื่องปฏิกรณ์ซึ่งไอน้ำที่หมุนกังหันถูกสร้างขึ้นโดยตรงในแกนกลาง (เครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด) และเครื่องปฏิกรณ์ที่สร้างไอน้ำในวงจรภายนอกหรือวงจรที่สองที่เชื่อมต่ออยู่ ไปยังวงจรหลักโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและเครื่องกำเนิดไอน้ำ (เครื่องปฏิกรณ์พลังน้ำ - น้ำ - VVER) การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเบาเริ่มต้นภายใต้โครงการของกองทัพสหรัฐฯ ดังนั้นในทศวรรษ 1950 บริษัทเจเนอรัล อิเล็กทริก และเวสติ้งเฮาส์จึงได้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบาสำหรับเรือดำน้ำและเรือบรรทุกเครื่องบินของกองทัพเรือสหรัฐฯ บริษัทเหล่านี้ยังมีส่วนร่วมในโครงการทางทหารเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการฟื้นฟูและเสริมสมรรถนะเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ในทศวรรษเดียวกัน สหภาพโซเวียตได้พัฒนาเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือดที่ใช้กราไฟท์เป็นสื่อกลาง

เครื่องปฏิกรณ์ประเภทที่สองที่พบการใช้งานจริงคือเครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊ส (พร้อมตัวหน่วงกราไฟต์) การสร้างมันยังมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงการอาวุธนิวเคลียร์ในยุคแรกๆ ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 และต้นทศวรรษ 1950 สหราชอาณาจักรและฝรั่งเศสพยายามสร้างระเบิดปรมาณูของตนเอง โดยมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สซึ่งผลิตพลูโทเนียมเกรดอาวุธได้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ และยังสามารถใช้ยูเรเนียมธรรมชาติได้อีกด้วย

เครื่องปฏิกรณ์ประเภทที่สามที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์คือเครื่องปฏิกรณ์ที่ทั้งสารหล่อเย็นและตัวหน่วงเป็นน้ำมวลหนัก และเชื้อเพลิงก็เป็นยูเรเนียมธรรมชาติเช่นกัน ในตอนต้นของยุคนิวเคลียร์ มีการสำรวจประโยชน์ที่เป็นไปได้ของเครื่องปฏิกรณ์น้ำหนักหนักในหลายประเทศ อย่างไรก็ตาม การผลิตเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวกระจุกตัวอยู่ในแคนาดาเป็นหลัก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะปริมาณสำรองยูเรเนียมจำนวนมหาศาล

การพัฒนาอุตสาหกรรมนิวเคลียร์

นับตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่ 2 มีการลงทุนนับหมื่นล้านดอลลาร์ในภาคไฟฟ้าทั่วโลก ความเจริญรุ่งเรืองของอาคารนี้ได้รับแรงหนุนจากความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แซงหน้าจำนวนประชากรไปมาก และการเติบโตของรายได้ประชาชาติ จุดเน้นหลักอยู่ที่การเผาถ่านหินของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (TPP) น้ำมันและก๊าซ รวมถึงโรงไฟฟ้าพลังน้ำในระดับที่น้อยกว่า ไม่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ประเภทอุตสาหกรรมก่อนปี พ.ศ. 2512 ภายในปี 1973 ประเทศอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดได้ใช้ทรัพยากรของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่จนหมดสิ้น การเพิ่มขึ้นของราคาพลังงานหลังปี พ.ศ. 2516 ความต้องการไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และความกังวลเกี่ยวกับการสูญเสียเอกราชด้านพลังงานของประเทศที่เพิ่มขึ้น ล้วนมีส่วนทำให้มุมมองของพลังงานนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกเพียงแหล่งเดียวที่เป็นไปได้ในอนาคตอันใกล้ การคว่ำบาตรน้ำมันของอาหรับในปี พ.ศ. 2516-2517 ทำให้เกิดคำสั่งซื้อเพิ่มเติมและการคาดการณ์ในแง่ดีสำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์

แต่ในแต่ละปีต่อมาก็มีการปรับเปลี่ยนการคาดการณ์เหล่านี้เอง ในด้านหนึ่ง พลังงานนิวเคลียร์ได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาล อุตสาหกรรมยูเรเนียม ห้องปฏิบัติการวิจัย และบริษัทพลังงานที่ทรงอิทธิพล ในทางกลับกัน เกิดการต่อต้านอย่างรุนแรง โดยรวมกลุ่มกันเพื่อปกป้องผลประโยชน์ของประชากร ความสะอาดของสิ่งแวดล้อม และสิทธิของผู้บริโภค การถกเถียงซึ่งดำเนินมาจนถึงทุกวันนี้ ได้มุ่งเน้นไปที่ผลกระทบที่เป็นอันตรายของขั้นตอนต่างๆ ของวัฏจักรเชื้อเพลิงที่มีต่อสิ่งแวดล้อม ความน่าจะเป็นของอุบัติเหตุของเครื่องปฏิกรณ์และผลที่ตามมาที่เป็นไปได้ การจัดโครงสร้างและการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ ตัวเลือกที่ยอมรับได้สำหรับ การกำจัดกากนิวเคลียร์ ศักยภาพในการก่อวินาศกรรมและการโจมตีของผู้ก่อการร้ายที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ รวมถึงประเด็นของการเพิ่มความพยายามในระดับชาติและระดับนานาชาติในด้านการไม่แพร่ขยายอาวุธนิวเคลียร์

ปัญหาด้านความปลอดภัย.

ภัยพิบัติเชอร์โนบิลและอุบัติเหตุเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อื่นๆ ในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 แสดงให้เห็นชัดเจนว่าอุบัติเหตุดังกล่าวมักไม่สามารถคาดเดาได้ ตัวอย่างเช่นในเชอร์โนบิล เครื่องปฏิกรณ์ของหน่วยกำลังที่ 4 ได้รับความเสียหายร้ายแรงอันเป็นผลมาจากไฟกระชากที่รุนแรงซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการปิดระบบตามกำหนดเวลา เครื่องปฏิกรณ์ถูกบรรจุอยู่ในเปลือกคอนกรีตและติดตั้งระบบทำความเย็นฉุกเฉินและระบบความปลอดภัยสมัยใหม่อื่นๆ แต่ก็ไม่เคยเกิดขึ้นกับใครเลยที่เมื่อปิดเครื่องปฏิกรณ์ พลังงานจะพุ่งอย่างรวดเร็วและก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์หลังจากการกระโดดผสมกับอากาศจะระเบิดจนทำลายอาคารเครื่องปฏิกรณ์ได้ ผลจากอุบัติเหตุดังกล่าวทำให้มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 30 ราย ผู้คนมากกว่า 200,000 รายในเคียฟและภูมิภาคใกล้เคียงได้รับรังสีปริมาณมาก และแหล่งน้ำในเคียฟมีการปนเปื้อน ทางตอนเหนือของพื้นที่ภัยพิบัติ - ตรงกับเส้นทางของกลุ่มเมฆรังสี - คือหนองน้ำ Pripyat อันกว้างใหญ่ ซึ่งมีความสำคัญต่อระบบนิเวศของเบลารุส ยูเครน และรัสเซียตะวันตก

ในสหรัฐอเมริกา อาคารสิ่งอำนวยความสะดวกและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่ต้องเผชิญกับปัญหาด้านความปลอดภัยมากมาย ซึ่งทำให้การก่อสร้างล่าช้า บังคับให้มีการเปลี่ยนแปลงมาตรฐานการออกแบบและการปฏิบัติงานมากมาย และทำให้ต้นทุนและต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้น ดูเหมือนว่ามีสาเหตุหลักสองประการของปัญหาเหล่านี้ หนึ่งในนั้นคือการขาดความรู้และประสบการณ์ในภาคพลังงานใหม่นี้ อีกประการหนึ่งคือการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาใหม่ แต่สิ่งเก่ายังคงอยู่ เช่น การกัดกร่อนของท่อกำเนิดไอน้ำ และการแตกร้าวของท่อเครื่องปฏิกรณ์น้ำเดือด ปัญหาด้านความปลอดภัยอื่นๆ ยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ เช่น ความเสียหายที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงการไหลของน้ำหล่อเย็นกะทันหัน

เศรษฐศาสตร์พลังงานนิวเคลียร์.

การลงทุนในพลังงานนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับการลงทุนในพื้นที่อื่นๆ ของการผลิตไฟฟ้านั้นมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจหากตรงตามเงื่อนไขสองประการ: ต้นทุนต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงไม่เกินวิธีการผลิตทางเลือกที่ถูกที่สุด และความต้องการไฟฟ้าที่คาดหวังก็สูงพอที่จะทำให้ พลังงานที่ผลิตได้สามารถขายได้ในราคาที่สูงกว่าต้นทุน ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 แนวโน้มเศรษฐกิจโลกดูเอื้ออำนวยอย่างมากสำหรับพลังงานนิวเคลียร์ ทั้งความต้องการไฟฟ้าและราคาเชื้อเพลิงหลัก ถ่านหินและน้ำมัน กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในส่วนของต้นทุนการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ผู้เชี่ยวชาญเกือบทั้งหมดเชื่อว่าโรงไฟฟ้าจะมีเสถียรภาพหรือเริ่มลดลงด้วยซ้ำ อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 เป็นที่ชัดเจนว่าการประมาณการเหล่านี้มีข้อผิดพลาด: การเติบโตของความต้องการไฟฟ้าหยุดลง ราคาเชื้อเพลิงธรรมชาติไม่เพียงแต่ไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป แต่ยังเริ่มลดลงอีกด้วย และการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ก็มีมากกว่านั้นมาก แพงเกินคาดในคำทำนายในแง่ร้ายที่สุด เป็นผลให้พลังงานนิวเคลียร์ทุกหนทุกแห่งเข้าสู่ช่วงเวลาของปัญหาทางเศรษฐกิจที่ร้ายแรง และเป็นปัญหาที่ร้ายแรงที่สุดในประเทศต้นกำเนิดและพัฒนาอย่างเข้มข้นที่สุด - ในสหรัฐอเมริกา

หากเราทำการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบเศรษฐศาสตร์ของพลังงานนิวเคลียร์ในสหรัฐอเมริกา จะเห็นได้ชัดว่าเหตุใดอุตสาหกรรมนี้จึงสูญเสียความสามารถในการแข่งขัน นับตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 ต้นทุนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ต้นทุนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบธรรมดาประกอบด้วยการลงทุนทั้งทางตรงและทางอ้อม ต้นทุนเชื้อเพลิง ต้นทุนการดำเนินงาน และต้นทุนการบำรุงรักษา ตลอดอายุการใช้งานของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหิน ต้นทุนเชื้อเพลิงจะเฉลี่ยอยู่ที่ 50–60% ของต้นทุนทั้งหมด ในกรณีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การลงทุนครอบงำ คิดเป็นประมาณ 70% ของต้นทุนทั้งหมด ต้นทุนเงินทุนของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใหม่โดยเฉลี่ยสูงกว่าต้นทุนเชื้อเพลิงของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงตลอดอายุการใช้งานทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งลบล้างข้อดีของการประหยัดเชื้อเพลิงในกรณีของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

แนวโน้มพลังงานนิวเคลียร์

ในบรรดาผู้ที่ยืนกรานถึงความจำเป็นที่จะต้องค้นหาวิธีการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ที่ปลอดภัยและคุ้มค่าต่อไป สามารถแยกแยะได้สองทิศทางหลัก ผู้เสนอแนวคิดแรกเชื่อว่าความพยายามทั้งหมดควรมุ่งเน้นไปที่การขจัดความไม่ไว้วางใจของสาธารณชนในเรื่องความปลอดภัยของเทคโนโลยีนิวเคลียร์ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ที่ปลอดภัยกว่าเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบาที่มีอยู่ มีเครื่องปฏิกรณ์สองประเภทที่น่าสนใจที่นี่: เครื่องปฏิกรณ์ "ปลอดภัยอย่างยิ่งทางเทคโนโลยี" และเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สอุณหภูมิสูง "โมดูลาร์"

ต้นแบบของเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สแบบแยกส่วนได้รับการพัฒนาในเยอรมนี เช่นเดียวกับในสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น ต่างจากเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเบา การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊สแบบโมดูลาร์ทำให้มั่นใจในความปลอดภัยของการปฏิบัติงานแบบพาสซีฟ โดยไม่ต้องมีการดำเนินการโดยตรงของผู้ปฏิบัติงานหรือระบบป้องกันทางไฟฟ้าหรือทางกล เครื่องปฏิกรณ์ที่ปลอดภัยอย่างยิ่งทางเทคโนโลยียังใช้ระบบป้องกันแบบพาสซีฟอีกด้วย เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวซึ่งเป็นแนวคิดที่เสนอในสวีเดนดูเหมือนจะไม่ได้ก้าวหน้าไปไกลกว่าขั้นตอนการออกแบบ แต่ได้รับการสนับสนุนอย่างมากในสหรัฐฯ ในบรรดาผู้ที่มองเห็นข้อได้เปรียบเหนือเครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยแก๊สแบบโมดูลาร์ แต่อนาคตของทั้งสองทางเลือกนั้นไม่แน่นอน เนื่องจากต้นทุนที่ไม่แน่นอน ปัญหาในการพัฒนา และอนาคตของพลังงานนิวเคลียร์ที่เป็นข้อขัดแย้ง

ผู้เสนอแนวคิดอีกสำนักหนึ่งเชื่อว่ามีเวลาเหลือเพียงเล็กน้อยในการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์ใหม่ ก่อนที่ประเทศที่พัฒนาแล้วจะต้องมีโรงไฟฟ้าใหม่ ในความเห็นของพวกเขา สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการกระตุ้นการลงทุนด้านพลังงานนิวเคลียร์

แต่นอกเหนือจากโอกาสทั้งสองนี้สำหรับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์แล้ว ยังมีมุมมองที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เธอตั้งความหวังในการใช้พลังงานที่จัดหามา แหล่งพลังงานหมุนเวียน (แผงโซลาร์เซลล์ ฯลฯ) และการอนุรักษ์พลังงานให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ตามที่ผู้สนับสนุนมุมมองนี้ หากประเทศที่ก้าวหน้าเปลี่ยนไปพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงที่ประหยัดมากขึ้น เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน อุปกรณ์ทำความร้อน และเครื่องปรับอากาศ ไฟฟ้าที่ประหยัดได้ก็จะเพียงพอที่จะทำได้โดยไม่ต้องใช้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีอยู่ทั้งหมด การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของการใช้ไฟฟ้าที่สังเกตได้แสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพสามารถเป็นปัจจัยสำคัญในการจำกัดความต้องการไฟฟ้า

ดังนั้นพลังงานนิวเคลียร์จึงยังไม่ผ่านการทดสอบประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และค่าความนิยมสาธารณะ อนาคตของมันขึ้นอยู่กับว่าการควบคุมการก่อสร้างและการดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะมีประสิทธิผลและเชื่อถือได้เพียงใด รวมถึงปัญหาอื่นๆ หลายประการ เช่น ปัญหาการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสี จะได้รับการแก้ไขได้สำเร็จเพียงใด อนาคตของพลังงานนิวเคลียร์ยังขึ้นอยู่กับศักยภาพและการขยายตัวของคู่แข่งที่แข็งแกร่ง เช่น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิง เทคโนโลยีประหยัดพลังงานใหม่ๆ และแหล่งพลังงานหมุนเวียน

พลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์กระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม อะตอมเป็นอนุภาคเล็กๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นสสารทั้งหมดในจักรวาล

พลังงานจากการแยกตัวของนิวเคลียร์มีปริมาณมหาศาลและสามารถนำมาใช้สร้างกระแสไฟฟ้าได้ แต่จะต้องถูกปล่อยออกมาจากอะตอมก่อน

ได้รับพลังงาน

การควบคุมพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์เกิดขึ้นผ่านอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมการแยกตัวของอะตอมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้

เชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับเครื่องปฏิกรณ์และการผลิตพลังงานมักเป็นเม็ดของธาตุยูเรเนียม ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อะตอมของยูเรเนียมถูกบังคับให้สลายตัว เมื่อพวกมันแยกตัว อะตอมจะปล่อยอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์ฟิชชัน ผลิตภัณฑ์จากฟิชชันจะทำหน้าที่แยกอะตอมยูเรเนียมอื่น ๆ เพื่อแยกตัว - ปฏิกิริยาลูกโซ่เริ่มต้นขึ้น พลังงานนิวเคลียร์ที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่นี้จะสร้างความร้อน ความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้ร้อนมาก จึงต้องทำให้เย็นลง

สารหล่อเย็นที่ดีที่สุดในทางเทคโนโลยีมักเป็นน้ำ แต่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บางชนิดใช้โลหะเหลวหรือเกลือหลอมเหลว สารหล่อเย็นที่ได้รับความร้อนจากแกนจะผลิตไอน้ำ ไอน้ำไปทำหน้าที่หมุนกังหันไอน้ำ กังหันเชื่อมต่อผ่านระบบส่งกำลังเชิงกลไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้า
เครื่องปฏิกรณ์ได้รับการควบคุมโดยใช้แท่งควบคุมที่สามารถปรับได้ตามปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้น แท่งควบคุมทำจากวัสดุ เช่น แคดเมียม แฮฟเนียม หรือโบรอน เพื่อดูดซับผลิตภัณฑ์บางส่วนที่เกิดจากการแยกตัวของนิวเคลียร์ แท่งมีอยู่ในระหว่างปฏิกิริยาลูกโซ่เพื่อควบคุมปฏิกิริยา การถอดแท่งออกจะทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่พัฒนาต่อไปและสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น

ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ของไฟฟ้าในโลกนี้ผลิตจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

สหรัฐอเมริกามีเครื่องปฏิกรณ์มากกว่า 100 เครื่อง แม้ว่าสหรัฐอเมริกาจะผลิตไฟฟ้าส่วนใหญ่จากเชื้อเพลิงฟอสซิลและพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำก็ตาม

ในรัสเซียมีหน่วยพลังงาน 33 หน่วยในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 10 แห่ง - 15% ของความสมดุลพลังงานของประเทศ

ลิทัวเนีย ฝรั่งเศส และสโลวาเกียใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่จากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้ในการผลิตพลังงาน

ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตพลังงานปฏิกิริยานิวเคลียร์ เนื่องจากอะตอมของยูเรเนียมแตกตัวค่อนข้างง่าย ยูเรเนียมชนิดเฉพาะที่ผลิตขึ้น เรียกว่า U-235 นั้นหาได้ยาก U-235 มีสัดส่วนน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของยูเรเนียมในโลก

ยูเรเนียมขุดได้ในออสเตรเลีย แคนาดา คาซัคสถาน รัสเซีย อุซเบกิสถาน และต้องผ่านกระบวนการก่อนจึงจะสามารถนำมาใช้ได้

เนื่องจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สามารถนำมาใช้สร้างอาวุธได้ การผลิตจึงอยู่ภายใต้สนธิสัญญาไม่แพร่ขยายสำหรับการนำเข้ายูเรเนียมหรือพลูโทเนียมหรือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์อื่นๆ สนธิสัญญาดังกล่าวส่งเสริมการใช้เชื้อเพลิงอย่างสันติ รวมถึงการจำกัดการแพร่กระจายของอาวุธประเภทนี้

พลังงานนิวเคลียร์และผู้คน

พลังงานนิวเคลียร์ผลิตไฟฟ้าที่สามารถนำไปใช้เป็นพลังงานให้กับบ้าน โรงเรียน ธุรกิจ และโรงพยาบาลได้

เครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรกสำหรับผลิตไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในไอดาโฮ สหรัฐอเมริกา และทดลองเริ่มให้พลังงานเองในปี 1951

ในปี 1954 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งแรกถูกสร้างขึ้นในเมืองออบนินสค์ ประเทศรัสเซีย ซึ่งออกแบบมาเพื่อจัดหาพลังงานให้กับผู้คน

การสร้างเครื่องปฏิกรณ์เพื่อแยกพลังงานปฏิกิริยานิวเคลียร์ต้องใช้เทคโนโลยีระดับสูง และมีเพียงประเทศที่ลงนามในสนธิสัญญาไม่แพร่ขยายเท่านั้นจึงจะสามารถได้รับยูเรเนียมหรือพลูโตเนียมตามที่ต้องการ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนใหญ่จึงตั้งอยู่ในประเทศที่พัฒนาแล้วของโลก

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ผลิตทรัพยากรหมุนเวียนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ไม่ก่อให้เกิดมลพิษในอากาศหรือปล่อยก๊าซเรือนกระจก สามารถสร้างได้ในเขตเมืองหรือชนบท และไม่เปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมรอบตัวอย่างรุนแรง

สารกัมมันตภาพรังสีจากโรงไฟฟ้า

วัสดุกัมมันตภาพรังสีในหน้าเครื่องปฏิกรณ์มีความปลอดภัยเนื่องจากถูกระบายความร้อนในโครงสร้างแยกต่างหากที่เรียกว่าหอทำความเย็น ไอน้ำจะเปลี่ยนกลับเป็นน้ำและสามารถนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าได้อีกครั้ง ไอน้ำส่วนเกินจะถูกรีไซเคิลสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งไม่เป็นอันตรายเหมือนน้ำบริสุทธิ์

อย่างไรก็ตาม พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์มีผลพลอยได้ในรูปของสารกัมมันตภาพรังสี วัสดุกัมมันตภาพรังสีเป็นกลุ่มของนิวเคลียสที่ไม่เสถียร นิวเคลียสเหล่านี้สูญเสียพลังงานและอาจส่งผลกระทบต่อวัสดุหลายชนิดที่อยู่รอบตัว รวมถึงสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม สารกัมมันตภาพรังสีอาจมีพิษร้ายแรง ก่อให้เกิดการเจ็บป่วย เพิ่มความเสี่ยงต่อโรคมะเร็ง โรคเลือด และกระดูกเสื่อม

กากกัมมันตภาพรังสีคือสิ่งที่เหลืออยู่จากการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

กากกัมมันตภาพรังสีครอบคลุมถึงชุดป้องกันที่สวมใส่โดยคนงาน เครื่องมือ และผ้าที่สัมผัสกับฝุ่นกัมมันตภาพรังสี กากกัมมันตภาพรังสีมีอายุการใช้งานยาวนาน วัสดุเช่นเสื้อผ้าและเครื่องมือสามารถคงกัมมันตภาพรังสีได้หลายพันปี รัฐบาลควบคุมวิธีการกำจัดวัสดุเหล่านี้เพื่อไม่ให้ปนเปื้อนสิ่งอื่นใด

เชื้อเพลิงและแท่งที่ใช้มีกัมมันตภาพรังสีสูงมาก เม็ดยูเรเนียมที่ใช้ต้องเก็บไว้ในภาชนะพิเศษที่มีลักษณะคล้ายสระว่ายน้ำขนาดใหญ่ โรงงานบางแห่งเก็บเชื้อเพลิงที่ใช้ในถังเก็บแห้งเหนือพื้นดิน

น้ำหล่อเย็นเชื้อเพลิงไม่สัมผัสกับกัมมันตภาพรังสีจึงปลอดภัย

มีคนรู้จักซึ่งมีหลักการทำงานแตกต่างออกไปเล็กน้อย

การใช้พลังงานนิวเคลียร์และความปลอดภัยทางรังสี

ผู้วิพากษ์วิจารณ์การใช้พลังงานปฏิกิริยานิวเคลียร์กังวลว่าโรงเก็บกากกัมมันตภาพรังสีจะรั่ว แตกร้าว หรือพังทลาย วัสดุกัมมันตภาพรังสีสามารถปนเปื้อนในดินและน้ำใต้ดินใกล้กับพื้นที่ได้ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพร้ายแรงของคนและสิ่งมีชีวิตในพื้นที่ได้ ประชาชนทุกคนจะต้องอพยพออกไป

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นที่เชอร์โนบิล ประเทศยูเครน เมื่อปี 1986 การระเบิดของไอน้ำในโรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องที่สี่ทำลายมันและเกิดไฟไหม้ กลุ่มเมฆของอนุภาคกัมมันตภาพรังสีก่อตัวขึ้นซึ่งตกลงสู่พื้นหรือลอยไปตามลม และอนุภาคดังกล่าวเข้าสู่วัฏจักรของน้ำโดยธรรมชาติในรูปของฝน กัมมันตรังสีส่วนใหญ่ตกในเบลารุส

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากภัยพิบัติเชอร์โนบิลเกิดขึ้นทันที ห่างออกไปหลายกิโลเมตรรอบๆ พื้นที่ ป่าสนเริ่มแห้งแล้ง และสีแดงของต้นสนที่ตายแล้วทำให้พื้นที่นี้มีชื่อเล่นว่าป่าแดง ปลาจากแม่น้ำ Pripyat ที่อยู่ใกล้เคียงมีกัมมันตภาพรังสี และผู้คนจะไม่สามารถรับประทานมันได้อีกต่อไป วัวและม้าก็ตาย หลังภัยพิบัติดังกล่าว ผู้คนมากกว่า 100,000 คนต้องอพยพออกจากพื้นที่ แต่จำนวนผู้เสียชีวิตจากเชอร์โนบิลนั้นยากที่จะระบุได้

ผลกระทบของพิษจากรังสีจะปรากฏขึ้นหลังจากผ่านไปหลายปีเท่านั้น สำหรับโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง เป็นการยากที่จะระบุแหล่งที่มา

อนาคตของพลังงานนิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์ใช้ฟิชชันหรือการแยกอะตอมเพื่อผลิตพลังงาน

พลังงานปฏิกิริยานิวเคลียร์สามารถผลิตได้โดยการหลอมรวมหรือรวมอะตอมเข้าด้วยกัน ในการผลิต. ตัวอย่างเช่น ดวงอาทิตย์ผ่านการหลอมนิวเคลียร์ของอะตอมไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องจนเกิดเป็นฮีเลียม เนื่องจากชีวิตบนโลกของเราขึ้นอยู่กับดวงอาทิตย์ เราจึงสามารถพูดได้ว่าฟิชชันทำให้ชีวิตบนโลกเป็นไปได้

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ยังไม่มีความสามารถในการผลิตพลังงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ผ่านนิวเคลียร์ฟิวชัน (ฟิวชัน) แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังสำรวจนิวเคลียร์ฟิวชัน เนื่องจากกระบวนการนี้น่าจะปลอดภัยและคุ้มค่ากว่าในฐานะพลังงานทางเลือก

พลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์มีมหาศาลและต้องใช้โดยมนุษย์ ความท้าทายในการได้รับพลังงานนี้คือการออกแบบที่แข่งขันกันซึ่งมีสารทำความเย็น อุณหภูมิในการทำงาน และแรงดันน้ำหล่อเย็น สารหน่วงไฟ ฯลฯ ที่แตกต่างกัน นอกเหนือจากเอาท์พุตกำลังการออกแบบที่หลากหลาย ดังนั้นประสบการณ์ด้านการผลิตและการปฏิบัติงานจะมีบทบาทสำคัญ