La mijlocul secolului al XX-lea, cele mai bune minți ale omenirii au lucrat din greu la două sarcini simultan: la crearea unei bombe atomice și, de asemenea, la modul de utilizare a energiei atomului în scopuri pașnice. Așa au apărut primele centrale nucleare din lume. Care este principiul de funcționare al unei centrale nucleare? Și unde din lume se află cele mai mari dintre aceste centrale electrice?
Istoria și caracteristicile energiei nucleare
„Energia este capul tuturor” – așa poți parafraza un proverb cunoscut, având în vedere realitățile obiective ale secolului XXI. Cu fiecare nouă rundă de progres tehnologic, omenirea are nevoie de o cantitate din ce în ce mai mare. Astăzi, energia „atomului pașnic” este utilizată activ în economie și producție, și nu numai în sectorul energetic.
Electricitatea generată de așa-numitele centrale nucleare (care funcționează pe un principiu foarte simplu) este utilizată pe scară largă în industrie, explorare spațială, medicină și agricultură.
Energia nucleară este o ramură a industriei grele care extrage căldură și electricitate din energia cinetică a atomului.
Când au apărutprimele centrale nucleare? Oamenii de știință sovietici au studiat principiul de funcționare a unor astfel de centrale electrice încă din anii 40. Apropo, în paralel au inventat și prima bombă atomică. Astfel, atomul era atât „pașnic”, cât și mortal.
În 1948, I. V. Kurchatov a sugerat ca guvernul sovietic să înceapă să desfășoare lucrări directe privind extracția energiei atomice. Doi ani mai târziu, în Uniunea Sovietică (în orașul Obninsk, regiunea Kaluga), a început construcția primei centrale nucleare de pe planetă.
Principiul de funcționare al tuturor centralelor nucleare este similar și nu este deloc greu de înțeles. Acest lucru va fi discutat în continuare.
NPP: principiu de funcționare (foto și descriere)
Munca oricărei centrale nucleare se bazează pe o reacție puternică care are loc în timpul fisiunii nucleului unui atom. Atomii de uraniu-235 sau plutoniu sunt cel mai adesea implicați în acest proces. Nucleul atomilor împarte neutronul care intră în ei din exterior. În acest caz, sunt produși noi neutroni, precum și fragmente de fisiune, care au o energie cinetică uriașă. Doar această energie este produsul principal și cheie al oricărei centrale nucleare
Așa puteți descrie principiul de funcționare al unui reactor al unei centrale nucleare. În fotografia următoare poți vedea cum arată din interior.
Există trei tipuri principale de reactoare nucleare:
- reactor de canal de mare putere (abreviat ca RBMK);
- reactor cu apă sub presiune (VVER);
- reactor cu neutroni rapidi (FN).
Separat, merită descris principiul de funcționare al centralelor nucleare în ansamblu. Cum funcționează se va discuta.în următorul articol.
Principiul de funcționare a NPP (diagrama)
Centrala nucleară funcționează în anumite condiții și în moduri strict definite. Pe lângă un reactor nuclear (unul sau mai multe), structura unei centrale nucleare include și alte sisteme, instalații speciale și personal cu în altă calificare. Care este principiul de funcționare al centralelor nucleare? Poate fi descris pe scurt după cum urmează.
Elementul principal al oricărei centrale nucleare este un reactor nuclear, în care au loc toate procesele principale. Am scris despre ceea ce se întâmplă în reactor în secțiunea anterioară. Combustibilul nuclear (de obicei cel mai adesea uraniu) sub formă de pelete mici și negre este alimentat în acest cazan uriaș.
Energia eliberată în timpul reacțiilor care au loc într-un reactor nuclear este transformată în căldură și transferată în lichidul de răcire (de obicei apă). Trebuie remarcat faptul că în timpul acestui proces lichidul de răcire primește și o anumită doză de radiații.
În plus, căldura de la lichidul de răcire este transferată în apa obișnuită (prin dispozitive speciale - schimbătoare de căldură), care fierbe ca rezultat. Vaporii de apă rezultați antrenează turbina. La acesta din urmă este conectat un generator, care generează energie electrică.
Astfel, conform principiului de funcționare al unei centrale nucleare, aceasta este aceeași centrală termică. Singura diferență este modul în care este produs aburul.
Geografia energiei nucleare
Primele cinci țări în producția de energie nucleară sunt următoarele:
- SUA.
- Franța.
- Japonia.
- Rusia.
- Coreea de Sud.
În același timp, Statele Unite ale Americii, generând aproximativ 864 de miliarde de kWh pe an, produc până la 20% din electricitatea mondială.
În total, 31 de state din lume operează centrale nucleare. Dintre toate continentele planetei, doar două (Antarctica și Australia) sunt complet lipsite de energie nucleară.
Astăzi, în lume funcționează 388 de reactoare nucleare. Adevărat, 45 dintre ei nu au generat energie electrică de un an și jumătate. Majoritatea reactoarelor nucleare sunt situate în Japonia și Statele Unite. Geografia lor completă este prezentată pe harta următoare. Țările cu reactoare nucleare în funcțiune sunt marcate cu verde, numărul lor total într-o anumită stare este de asemenea indicat.
Dezvoltarea energiei nucleare în diferite țări
În general, începând cu 2014, a existat un declin general al dezvoltării energiei nucleare. Liderii în construcția de noi reactoare nucleare sunt trei țări: Rusia, India și China. În plus, o serie de state care nu au centrale nucleare plănuiesc să le construiască în viitorul apropiat. Acestea includ Kazahstan, Mongolia, Indonezia, Arabia Saudită și o serie de țări nord-africane.
Pe de altă parte, o serie de state s-au angajat într-o reducere treptată a numărului de centrale nucleare. Acestea includ Germania, Belgia și Elveția. Și în unele țări (Italia, Austria, Danemarca, Uruguay) energia nucleară este interzisă la nivel legislativ.
Principalele probleme ale energiei nucleare
Există o problemă semnificativă de mediu asociată cu dezvoltarea energiei nucleare. Aceasta este așa-numita poluare termică a mediului. Astfel, potrivit multor experti, centralele nucleare emit mai multa caldura decat centralele termice de aceeasi capacitate. Deosebit de periculoasă este poluarea apei termale, care perturbă condițiile naturale de viață ale organismelor biologice și duce la moartea multor specii de pești.
O altă problemă arzătoare legată de energia nucleară se referă la siguranța nucleară în general. Pentru prima dată, omenirea s-a gândit serios la această problemă după dezastrul de la Cernobîl din 1986. Principiul de funcționare al centralei nucleare de la Cernobîl nu a fost cu mult diferit de cel al altor centrale nucleare. Totuși, acest lucru nu a salvat-o de la un accident major și grav, care a antrenat consecințe foarte grave pentru întreaga Europă de Est.
În plus, pericolul energiei nucleare nu se limitează la posibilele accidente provocate de om. Prin urmare, apar probleme mari cu eliminarea deșeurilor nucleare.
Avantajele energiei nucleare
Cu toate acestea, susținătorii dezvoltării energiei nucleare numesc și avantajele clare ale centralelor nucleare. Astfel, în special, Asociația Nucleară Mondială și-a publicat recent raportul cu date foarte interesante. Potrivit acestuia, numărul victimelor umane care însoțesc producția unui gigawatt de electricitate la centralele nucleare este de 43 de ori mai mic decât la centralele termice tradiționale.
Există și alte beneficii la fel de importante. Și anume:
- generare ieftină de energie electrică;
- curatenia ecologica a energiei nucleare (cu exceptia poluarii apelor termale);
- lipsa unei referințe geografice stricte a centralelor nucleare la sursele mari de combustibil.
În loc de o concluzie
În 1950, a fost construită prima centrală nucleară din lume. Principiul de funcționare al centralelor nucleare este fisiunea unui atom cu ajutorul unui neutron. Acest proces eliberează o cantitate enormă de energie.
S-ar părea că energia nucleară este o binefacere excepțională pentru omenire. Cu toate acestea, istoria a dovedit contrariul. În special, două tragedii majore - accidentul de la centrala nucleară sovietică de la Cernobîl în 1986 și accidentul de la centrala electrică japoneză Fukushima-1 în 2011 - au demonstrat pericolul reprezentat de atomul „pașnic”. Și multe țări ale lumii au început astăzi să se gândească la respingerea parțială sau chiar completă a energiei nucleare.
