| Атомная электростанцияNuclear power plant Атомная электростанция (АЭС) – предприятие ядерной энергетики, на котором ядерная энергия,
освобождающаяся в ядерном реакторе, преобразуется в электрическую.
Теплоноситель 3 (вода, жидкий натрий), прокачиваемый
через активную зону реактора 1, выносит из него освобождённое в результате
деления тепло. Для выработки электроэнергии в АЭС используются турбогенераторы
6. При прокачке водяного теплоносителя через активную зону образуется слаборадиоактивный
пар, который может прямо направляться на лопасти турбины и, вращая её, вырабатывать
электроэнергию (одноконтурная система). См также
|
Чармоний
При делении
ядер в реакторе выделяется тепловая энергия, которая в АЭС преобразуется
в электрическую также, как и на обычных тепловых электростанциях. Схема
этого преобразования поясняется рисунком.
Решение проблем утилизации ядерных отходовосновывается
на достижениях современной науки и техники.Первая в мире АЭС
Как попасть на экскурсию на Первую В мире АЭС?
НАЧАЛО
Предложение о создании реактора АМ будущей АЭС впервые прозвучало 29 ноября 1949 г. на совещании научного руководителя атомного проекта И.В. Курчатова, директора Института физпроблем А.
П. Александрова, директора НИИХимаша Н.А. Доллежаля и учёного секретаря НТС отрасли Б.С. Позднякова. Совещание рекомендовало включить в план НИР ПГУ на 1950 г. «проект реактора на обогащённом уране с небольшими габаритами только для энергетических целей общей мощностью по тепловыделению в 300 единиц, эффективной мощностью около 50 единиц» с графитом и водяным теплоносителем. Тогда же были даны поручения о срочном проведении физических расчётов и экспериментальных исследований по этому реактору.
Позднее И.В. Курчатов и А.П. Завенягин объясняли выбор реактора АМ для первоочередного строительства тем, «что в нём может быть более, чем в других агрегатах, использован опыт обычной котельной практики: общая относительная простота агрегата облегчает и удешевляет строительство».
В этот период на разных уровнях обсуждаются варианты использования энергетических реакторов.
ПРОЕКТ
Было признано целесообразным начать с создания реактора для корабельной энергетической установки.
В обосновании проекта этого реактора и для «принципиального подтверждения… практической возможности преобразования тепла ядерных реакций атомных установок в механическую и электрическую энергии» было решено построить в Обнинске, на территории Лаборатории «В», атомную электростанцию с тремя реакторными установками, в том числе и установкой АМ, ставшей реактором Первой АЭС.
Постановлением СМ СССР от 16 мая 1950 г. НИОКР по АМ поручались ЛИПАН (институт И.В. Курчатова), НИИХиммаш, ГСПИ-11, ВТИ). В 1950 – начале 1951 гг. эти организации провели предварительные расчёты (П.Э. Немировский, С.М. Фейнберг, Ю.Н. Занков), предварительные проектные проработки и др., затем все работы по этому реактору были, по решению И.В. Курчатова, переданы в Лабораторию «В». Научным руководителем назначен Д.И. Блохинцев, главным конструктором – Н.А. Доллежаль.
Проектом были предусмотрены следующие параметры реактора: тепловая мощность 30 тыс. кВт, электрическая мощность – 5 тыс.
кВт, тип реактора – реактор на тепловых нейтронах с графитовым замедлителем и охлаждением натуральной водой.
К этому времени в стране уже был опыт создания реакторов такого типа (промышленные реакторы для наработки бомбового материала), но они существенно отличались от энергетических, к которым относится реактор АМ. Сложности были связаны с необходимостью получения в реакторе АМ высоких температур теплоносителя, из чего следовало, что придётся вести поиск новых материалов и сплавов, выдерживающих эти температуры, устойчивых к коррозии, не поглощающих нейтроны в больших количествах и др. Для инициаторов строительства АЭС с реактором АМ эти проблемы были очевидны изначально, вопрос был в том, как скоро и насколько удачно их удастся преодолеть.
РАСЧЁТЫ И СТЕНД
К моменту передачи работы по АМ в Лабораторию «В» проект определился только в общих чертах. Оставалось много физических, технических и технологических проблем, которые предстояло решить, и их число возрастало по мере работы над реактором.
Прежде всего, это касалось физических расчётов реактора, которые приходилось вести, не имея многих необходимых для этого данных. В Лаборатории «В» некоторыми вопросами теории реакторов на тепловых нейтронах занимался Д.Ф. Зарецкий, а основные расчёты проводились группой М.Е. Минашина в отделе А.К. Красина. М.Е. Минашина особенно беспокоило отсутствие точных значений многих констант. Организовать их измерение на месте было сложно. По его инициативе часть из них постепенно пополнялась в основном за счёт измерений, проведённых ЛИПАН и немногих в Лаборатории «В», но в целом нельзя было гарантировать высокую точность рассчитываемых параметров. Поэтому в конце февраля – начале марта 1954 г. был собран стенд АМФ – критсборка реактора АМ, которая подтвердила удовлетворительное качество расчётов. И хотя на сборке нельзя было воспроизвести все условия реального реактора, результаты поддержали надежду на успех, хотя сомнений оставалось много.
На этом стенде 3 марта 1954 г.
была впервые в Обнинске осуществлена цепная реакция деления урана.
Но, учитывая, что экспериментальные данные постоянно уточнялись, совершенствовалась методика расчётов, вплоть до запуска реактора продолжалось изучение величины загрузки реактора топливом, поведение реактора в нестандартных режимах, вычислялись параметры поглощающих стержней и др.
СОЗДАНИЕ ТВЭЛА
С другой важнейшей задачей – созданием тепловыделяющего элемента (твэла) – блестяще справились В.А. Малых и коллектив технологического отдела Лаборатории «В». Разработкой твэла занималось несколько смежных организаций, но только вариант, предложенный В.А. Малых, показал высокую работоспособность. Поиск конструкции был завершён в конце 1952 г. разработкой нового типа твэла (с дисперсионной композицией уран-молибденовой крупки в магниевой матрице).
Этот тип твэла позволял проводить их отбраковку на предреакторных испытаниях (в Лаборатории «В» для этого были созданы специальные стенды), что очень важно для обеспечения надёжной работы реактора.
Устойчивость нового твэла в нейтронном потоке изучалась в ЛИПАН на реакторе МР. В НИИХиммаше были разработаны рабочие каналы реактора.
Так впервые в нашей стране была решена, пожалуй, самая главная и самая сложная проблема зарождающейся атомной энергетики – создание тепловыделяющего элемента.
СТРОИТЕЛЬСТВО
В 1951 г., одновременно с началом в Лаборатории «В» исследовательских работ по реактору АМ, на её территории началось строительство здания атомной станции.
Начальником строительства был назначен П.И. Захаров, главным инженером объекта – Д.М. Овечкин.
Как вспоминал Д.И. Блохинцев, «здание АЭС в важнейших своих частях имело толстые стены из железобетонного монолита, чтобы обеспечить биологическую защиту от ядерного излучения. В стены закладывались трубопроводы, каналы для кабеля, для вентиляции и т.
п. Ясно, что переделки были невозможны, и поэтому при проектировании здания, по возможности, предусматривались запасы с расчётом на предполагаемые изменения. На разработку новых видов оборудования и на выполнение научно-исследовательских работ давались научно-технические задания для «сторонних организаций» – институтов, конструкторских бюро и предприятий. Часто эти сами задания не могли быть полными и уточнялись и дополнялись по мере проектирования. Основные инженерно-конструкторские решения… разрабатывались конструкторским коллективом во главе с Н.А. Доллежалем и его ближайшим помощником П.И. Алещенковым…»
Стиль работы по строительству первой АЭС характеризовался быстрым принятием решений, скоростью разработок, определённой выработанной глубиной первичных проработок и способами доработки принимаемых технических решений, широким охватом вариантных и страхующих направлений. Первая АЭС была создана за три года.
ПУСК
В начале 1954 г.
началась проверка и опробование различных систем станции.
9 мая 1954 года в Лаборатории “В” началась загрузка активной зоны реактора АЭС топливными каналами. При внесении 61-го топливного канала было достигнуто критическое состояние, в 19 ч. 40 мин. В реакторе началась цепная самоподдерживающаяся реакция деления ядер урана. Состоялся физический пуск атомной электростанции.
Вспоминая о пуске, Д.И. Блохинцев писал: «Постепенно мощность реактора увеличивалась, и наконец где-то около здания ТЭЦ, куда подавался пар от реактора, мы увидели струю, со звонким шипением вырывавшуюся из клапана. Белое облачко обыкновенного пара, и к тому же еще недостаточно горячего, чтобы вращать турбину, показалось нам чудом: ведь это первый пар, полученный на атомной энергии. Его появление послужило поводом для объятий, поздравлений «с легким паром» и даже для слез радости.
Наше ликование разделял и И.В. Курчатов, принимавший участие в работе в те дни. После получения пара с давлением 12 атм. и при температуре 260 °C стало возможным изучение всех узлов АЭС в условиях, близких к проектным, а 26 июня 1954 г., в вечернюю смену, в 17 час. 45 мин., была открыта задвижка подачи пара на турбогенератор, и он начал вырабатывать электроэнергию от атомного котла. Первая в мире атомная электростанция встала под промышленную нагрузку».
«В Советском Союзе усилиями ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт. 27 июня атомная станция была пущена в эксплуатацию и дала электрический ток для промышленности и сельского хозяйства прилежащих районов.»
Ещё до пуска была подготовлена первая программа экспериментальных работ на реакторе АМ, и вплоть до закрытия станции он был одной из основных реакторных баз, на которых проводились нейтронно-физические исследования, исследования по физике твёрдого тела, испытания твэлов, ЭГК, наработка изотопной продукции и др.
На АЭС прошли подготовку экипажи первых атомных подводных лодок, атомного ледокола «Ленин», персонал советских и зарубежных АЭС.
Пуск АЭС для молодого коллектива института стал первой проверкой на готовность к решению новых и более сложных задач. В начальные месяцы работы доводили отдельные агрегаты и системы, подробно изучали физические характеристики реактора, тепловой режим оборудования и всей станции, дорабатывали и исправляли различные устройства. В октябре 1954 г. станция была выведена на проектную мощность.
«Лондон, 1 июля (ТАСС). Сообщение о пуске в СССР первой промышленной электростанции на атомной энергии широко отмечается английской печатью, Московский корреспондент «Дейли уоркер» пишет, что это историческое событие «имеет неизмеримо большее значение, чем сброс первой атомной бомбы на Хиросиму.
Париж, 1 июля (ТАСС). Лондонский корреспондент агентства Франс Пресс передает, что сообщение о пуске в СССР первой в мире промышленной электростанции, работающей на атомной энергии, встречено в лондонских кругах специалистов-атомников с большим интересом.
Англия, продолжает корреспондент, строит атомную электростанцию в Колдерхолле. Полагают, что она сможет вступить в строй не ранее чем через 2,5 года…
Шанхай, 1 июля (ТАСС). Откликаясь на пуски в эксплуатацию советской электростанции на атомной энергии, токийское радио передает: США и Англия также планируют строительство атомных электростанций, но завершение их строительства они намечают на 1956-1957 годы. То обстоятельство, то Советский Союз опередил Англию и Америку в деле использования атомной энергии в мирных целях, говорит о том, что советские ученые добились больших успехов в области атомной энергии. Один из выдающихся японских специалистов в области ядерной физики – профессор Иосио Фудзиока, комментируя сообщение о пуске в СССР электростанции на атомной энергии, заявил, что это является началом «новой эры».
Газета «Правда» от 1 июля 1954 г.
Успешный пуск Первой АЭС вызвал широкий международный резонанс и стал поворотом от чисто военных программ к мирному использованию атомной энергии.
Восторженно был встречен доклад Д.И. Блохинцева о её создании и работе на Первой Женевской конференции, и Обнинск на долгие годы стал местом паломничества учёных, специалистов, политиков и экскурсантов из многих стран мира.
Академик Н.А. Доллежаль: «Проектирование и создание реакторной установки Первой в мире АЭС было первым и, вероятно, самым значительным достижением в области ядерной энергетики. Ее пуск доказал и продемонстрировал практическую возможность получения электроэнергии на АЭС».
Академик А.П. Александров: «Энергетика мира вступила в новую эпоху. Это случилось 27 июня 1954 г. Человечество еще далеко не осознало важности этой новой эпохи».
ГОСТИ ПЕРВОЙ АЭС
Среди гостей, в разное время посетивших Обнинскую АЭС, были выдающиеся ученые, политические и общественные деятели. За первые 20 лет работы Первую АЭС посетили около 60 тысяч человек.
ПЕРВАЯ АЭС ОСТАНОВЛЕНА
Первая АЭС была остановлена, точнее – была прекращена ее эксплуатация с генерацией мощности за счет цепного процесса деления ядер урана. Станция находилась в эксплуатации на энергетических режимах почти 48 лет.
Срок для реакторной установки пока рекордный. Сейчас принят вариант вывода из эксплуатации реактора АМ с длительным сохранением установки под наблюдением.
Операция по остановке реактора в Обнинске прошла штатно, без нарушений, в присутствии научной общественности и ветеранов отечественной ядерной энергетики.
Результаты, полученные в ходе выполнения этой операции, будут использованы при выполнении аналогичных процедур на других реакторах.
26.06.2019
«Первая в мире Обнинская АЭС»
Отраслевой мемориальный комплекс Первая в мире АЭС
Обзор всех АЭС России / Хабр
Всего 11 АЭС России по итогам 2020 года впервые выработали более 20% всей электроэнергии страны.
Я решил сделать обзор всех атомных станций России. Это будет популярный обзор станций глазами реакторщика (как минимум по образованию), так что я постараюсь показать в чем технические и исторические особенности каждой из них, какие реакторы на них работают или работали раньше, какие важные для отрасли технологии там осваивались. На многих из этих АЭС я был, поэтому иногда буду добавлять и личные впечатления. Помимо действующих АЭС, я упомяну и те станции, которые уже остановлены, и те, что планировались, но так и не были реализованы, и те, которые могут появиться в ближайшие годы.
Ну и традиционно, я сделал видеоверсию этой статьи (подписывайтесь на канал!), она получилась даже более наглядной, т.к. в ней почти на порядок больше фото и визуальных материалов, чем вошло в статью. Так что оба формата вполне самостоятельные и по-своему интересные.
01. Обнинская АЭС. Первая АЭС
Начнем с самой первой АЭС в мире. Она заработала в июне 1954 г в Обнинске, недалеко от Москвы.
Ее мощность была всего 5 МВт, что по современным меркам даже не мини, а микро-АЭС. Это в 200-250 раз меньше, чем мощность современного энергоблока АЭС. Тем не менее, это была первая полноценная атомная станция, которая выдавала электроэнергию в сеть. В США за несколько лет до этого уже получали электроэнергию от экспериментального реактора, но в еще меньшем количестве и она шла на собственные нужды этой установки, а не в общую сеть. Подробнее я про это писал в отдельной статье. Так что для желающих померяться кто был первым в тех или иных достижениях, вопрос атомного электричества дает почву для дискуссий, но мы не из их числа. Все же первая крупная АЭС, выдающая электричество в сеть, была построена именно в Обнинске.
Сам реактор Первой АЭС был спроектирован на основе промышленных реакторов для наработки оружейного плутония – начинки для ядерного оружия. Это тоже канальный водо-графитовый реактор. Т.е. его активная зона состоит из графитовой кладки, в которой сооружены каналы, в эти каналы установлено топливо и по ним же прокачивается вода для отвода тепла.
Графит выступает как замедлитель нейтронов, что необходимо для протекания цепной реакции деления, а вода как теплоноситель.
Энергетический реактор для АЭС и промышленный реактор для наработки плутония на самом деле серьезно отличаются. Во-первых, важное отличие в тепловой схеме – в энергетическом реакторе вода в каналах должна нагреваться до более высокой температуры, чтобы в итоге создавать пар высокого давления, который сможет крутить турбину. Первая АЭС работала по двухконтурной схеме, т.е. вода первого контура нагревалась, передавала тепло воде второго контура, которая уже кипела и этот пар шел на турбину. При этом все таки турбину на первую АЭС поставили не очень мощную, а КПД станции был менее 20%, что примерно в полтора-два раза ниже, чем у современных АЭС.
Второе важное отличие энергетического реактора от промышленного – топливо. В реакторе для наработки плутония топливо находится в активной зоне всего несколько недель, чтобы образовалось нужное соотношение новых изотопов плутония.
По сути через реактор прогоняется огромное количество топлива, выступающего как сырье. В энергетическом же реакторе топливо должно работать как можно дольше – в современных реакторах оно находится в активной зоне реактора по 4-5 лет. И в нем должно делиться как можно больше атомов, чтобы вырабатывать как можно больше энергии, т.е. у него должна быть большая глубина выгорания.
Все это нужно для улучшения экономических показателей электростанции. При этом топливо не должно разрушаться. Так что создание топлива именно для АЭС отличается от топлива промышленных реакторов – это отдельная сложная задача, которую приходилось решать для Первой АЭС.
Интересно, что внешне Обнинская АЭС совершенно не похожа на современные АЭС. С виду это простое трехэтажное административное здание, ну разве что труба на заднем фоне выдает его промышленное назначение. Здание, в котором располагается реактор и турбина вообще расположены через дорогу друг от друга. С одной стороны, это было сделано из соображений секретности, хотя объект в итоге стал статусным и его потом посещали многие делегации, в том числе иностранные.
С другой стороны, конечно, современные АЭС строятся совсем по другим правилам и требованиям, и там гораздо больше мощных защитных сооружений, призванных защитить как саму АЭС от внешних воздействий, так и окружающую среду от последствий возможных аварий.
Первая АЭС проработала почти 48 лет, дала много новых знаний и позволила обучить огромное количество специалистов. Она была остановлена в 2002 году. Ядерного топлива и радиоактивных материалов на ней уже нет. Сейчас она признана объектом культурного наследия России, на ее базе создан музей. Я был в этом музее и рекомендую его посетить всем, кто интересуется историей науки и техники, особенно атомной. Она находится на территории Физико-энергетического института и там можно узнать не только про первую АЭС, но и про другие работы ФЭИ.
02. Сибирская АЭС. Даже две
Сибирская АЭССледующая АЭС на территории России, которая уже тоже не работает – это малоизвестная широкой публике Сибирская АЭС. Сейчас практически все АЭС в Росси находятся в Европейской части, но был период в 60-е, когда основное атомное электричество в СССР вырабатывалось в Сибири.
Сибирская АЭС находилась на площадке Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северск Томской области. Это был закрытый комбинат по наработке оружейного плутония, он и сейчас работает, но занимается уже другими задачами. Несмотря на секретность, фильм о Сибирской АЭС показали в 1958 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии.
На тот момент она была одной из мощнейших АЭС мира – первый энергоблок имел мощность 100 МВт. В дальнейшем на ней работали 4 реактора, а суммарная мощность выросла до 600 МВт.
Промышленные реакторы СХК были двойного и даже тройного назначения. Т.е. они нарабатывали плутоний, но их спроектировали уже так, что они позволяли вырабатывать электроэнергию и давать тепло для отопления Северска и Томска. С окончанием программы наработки плутония был остановлен и последний реактор станции, в 2008 году.
Один из реакторов СХК. Фото: Страна РосатомНа другом сибирском комбинате по наработке оружейного плутония, Горно-химическом комбинате, в Железногорске, с 1964 по 2010 год тоже работал двухцелевой реактор АДЭ-2.
Хотя, как таковой отдельной АЭС его не называли. Но по сути это была третья атомная станция тепло- и электроснабжения в СССР, причем единственная – подземная, т.к. сам комбинат ГХК размещался в горной выработке под землей. Подробнее про отечественные промышленные реакторы я писал отдельную статью.
Кстати, АЭС двойного назначения – это не чисто советская выдумка. Первая такая “двойная” АЭС заработала в Великобритании на два года раньше Сибирской АЭС. Это АЭС Колдер Холл – первая АЭС в Великобритании и на Западе вообще, работавшая на атомном комбинате Селлафилд, где производили оружейный плутоний. В далеком 1956 году ее открывала молодая Елизавета II.
Елизавета II на открытии первой АЭС Великобритании – Колдер Холл (двойного назначения)1. Белоярская АЭС. Дважды первопроходец
Итак, теперь давайте перейдем к действующим АЭС. Первая из них – это Белоярская АЭС, в 20 км от которой я живу. Это моя любимая АЭС, на которой я бывал уже много раз. После Обнинской, это была первая крупная гражданская АЭС, т.
е. не двойного назначения и не на территории ядерного комбината. Она построена именно для выработки электроэнергии и тепла и не применялась для наработки плутония. Ее топливо даже не перерабатывали, о чем у меня, как ни странно, тоже есть отдельная статья.
АЭС заработала в 1964 году. Суммарная мощность двух реакторов первой очереди станции составила 300 МВт. Эти реакторы назывались АМБ, что расшифровывается как «Атом Мирный Большой», что и отражает их назначение. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но уже улучшенной конструкции. На них пытались повысить КПД за счет дополнительного перегрева пара. Те. кроме каналов с топливом и водой, которая отводила тепло от активной зоны, по некоторым каналам через реактор дополнительно заново пропускали пар перед его отправкой на турбину для повышения его давления, чтобы улучшить КПД всей установки. Первый энергоблок мощностью 100 МВт работал по двухконтурной схеме. Второй энергоблок работал уже по упрощенной одноконтурной схеме, где пар вырабатывался прямо в первом контуре реактора, затем еще раз подогревался в реакторе и затем шел на турбину, его мощность была уже 200 МВт.
В дальнейшем такая одноконтурная схема, пусть и без перегрева пара, ляжет в основу мощных реакторов РБМК. КПД первой очереди Белоярской АЭС достигал 37%, и это на несколько процентов больше, чем у многих современных АЭС.
Реакторы первой очереди выработали свой ресурс и были остановлены к 1989 году. Сейчас на АЭС работают два новых реактора с совершенно иной конструкцией – это реакторы на быстрых нейтронах.
Энергоблоки Белоярской АЭС. Инфографика автораС 1980 года на Белоярской АЭС работает реактор БН-600, а с 2015 года – БН-800. 600 и 800 – это проектная электрическая мощность этих реакторов, хотя по факту она увеличена почти на 10%. Это единственные в мире на текущий момент энергетические реакторы АЭС на быстрых нейтронах. Благодаря им, хотя были и другие меньшей мощности, у нашей страны накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых реакторов, которые могут составить основу или существенную долю атомной энергетики в будущем. Им, конечно, надо посвятить отдельные статьи и видео.
Скажу лишь о главной особенности. Это реакторы, в которых основное деление тяжелых ядер идет быстрыми нейтронами, частично о том что это такое я рассказывал в прошлой статье про реакторы со спектральным регулированием. Быстрые реакторы позволяют вовлекать в топливный цикл не только уран-235, которого в природном уране всего 0,7%, но и основной изотоп уран-238, которого там более 99%. Они же позволяют замыкать топливный цикл, используя в качестве топлива то, что выгружается из других реакторов. БН-800 уже переводится на полную загрузку МОКС-топливом, не требующем добычи природного урана. Оно изготавливается из плутония, выделенного из отработавшего топлива других реакторов, и из запасов отвального обедненного урана.
Про обедненный отвальный уран и МОКС-топливо у меня тоже есть отдельная статья, и даже целый цикл статей, если говорить в целом о проблеме обедненного гексафторида урана, который к нам периодически завозят из-за границы под шум антиядерных экологических активистов.
Белоярская АЭС долгое время была единственной станцией в нашей стране, на которой работали реакторы разных типов – канальные уран-графитовые АМБ и быстрые натриевые БН. Сейчас к такой станции можно отнести Ленинградскую АЭС, т.к. там одновременно работают и РБМК и ВВЭР, но мы до этого дойдем.
2. Нововоронежская АЭС. Сухопутная колыбель ВВЭР
Нововоронежская АЭС – вид с пруда-охладителя ночьюКак и Белоярская АЭС, это одна из старейших АЭС страны. Первый ее энергоблок заработал в том же 1964 году, всего через полгода после пуска АМБ-1. Но в отличии Белоярской АЭС, где отрабатывали технологию канальных уран-графитовых реакторов с ядерным перегревом пара, а затем технологии быстрых реакторов, в Нововоронеже занимались и занимаются освоением другого направления – водо-водяных реакторов. Здесь были построены все первые, головные блоки энергетических реакторов ВВЭР мощностью от 210 МВт, 440, 1000 и сейчас 1200. Всего на этой АЭС построено 7 энергоблоков – максимальное количество на российских АЭС.
В настоящее время из них работают 4. Это один ВВЭР-440, один ВВЭР-1000 и два первых в нашей стране и мире ВВЭР-1200. Получается, что каждый из этих реакторов – самый первый в своем роде. В том числе и нынешний флагманский продукт отечественной атомной промышленности – энергоблок с реактором ВВЭР-1200, которые активно приходят на замену старых блоков на АЭС в России и строится для зарубежных заказчиков. В России их уже построено 4, и в разной стадии строительства за рубежом еще более 10 штук.
Первые в мире и нашей стране два ВВЭР-1200 на Нововоронежской АЭСПодробно про водо-водяные реакторы я рассказывал в прошлой статье про Кольскую АЭС. Коротко повторю, что эти реакторы отличаются от канальных графитовых тем что в них нет ни графитовой кладки, ни каналов. Это более компактные реакторы, топливо которых находится внутри прочного толстостенного металлического корпуса. Водо-водяной в названии реактора означает, что вода выступает в нем и замедлителем нейтронов и теплоносителем, который отводит тепло от ядерного топлива.
Это реакторы, работающие по двухконтурной схеме, т.е. вода в самом реакторе и первом контуре нагревается до большой температуры – более 300 градусов, но не кипит, т.к. находится при этом под давлением более 150 атмосфер (для чего мощный корпус и нужен). Тепло через теплообменник передается второму контуру, где уже вода кипит, пар идет на турбину, ну и дальше обычная схема. КПД таких установок около 32% и выше.
Такой же тип водо-водяных реакторов используется и на атомных подводных лодках в силу ряда преимуществ, в первую очередь более компактных размеров. Собственно, изначально он для них и разрабатывался, но потом вышел на сушу и прочно обосновался в мирной атомной энергетике. Сейчас это самый популярный тип реактора в мире. Более чем на 80% энергоблоках АЭС в мире работают водо-водяные реакторы под давлением.
3. Кольская АЭС. Первая за Полярным кругом
Кольская АЭС. Фото: РосатомСамая первая и самая мощная АЭС, построенная за Полярным кругом. Я подробно рассказывал про нее в прошлой статье и видео.
Отмечу тут, что это АЭС, которая состоит из четырех блоков средней мощности с реакторами ВВЭР-440. Такие в России работают только на упомянутой выше Нововоронежской АЭС. Это тоже одна из старейших АЭС – ее первый энергоблок работает с 1973 года, т.е. уже 48 лет. В 2033 он будет остановлен, и это будет первый блок отечественной АЭС, который отработает 60 лет. На смену первой очереди АЭС к тому времени планируют построить два энергоблока ВВЭР-600С со спектральным регулированием – первые блоки такого типа в нашей стране. В целом – Кольская АЭС, это такая достаточно уникальная станция, работающая в условно изолированной небольшой энергостистеме, отсюда и набор нескольких небольших энергоблоков. Но есть и еще более изолированные АЭС.
4. Билибинская АЭС. Советская малая АЭС
Раз уж мы идем примерно в хронологическом порядке, и затронули тему крайнего севера, то следующая АЭС – Билибинская. Она еще чуть севернее Кольской АЭС, но не в Мурманской области, а на другой стороне России – на Чукотке.
И примерно на полгода моложе Кольской АЭС. Ее первый блок заработал в 1974 году.
Всего эта АЭС состоит из четырех довольно уникальных энергоблоков. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но специально разработанные для этой АЭС. Это реакторы ЭГП-6 – Энергетический Гетерогенный Петлевой реактор с 6-ю петлями циркуляции теплоносителя. Их электрическую мощность сократили всего до 12 МВт. Но важное условие для работы на севере – они предназначены для выдачи тепла. Ведь эта АЭС проектировалась и строилась для работы в небольшой и изолированной Чаун-Билибинской энергосистеме, в условиях суровой Арктики, для снабжения энергией горнорудных и золотодобывающих предприятий Чукотки. По сути это первая малая АЭС СССР.
Центральный зал Билибинской АЭС с 4 реакторами ЭГП-6Сама Билибинская АЭС в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации, первый блок уже остановлен в 2019 г. Поэтому суммарная текущая установленная электрическая мощность АЭС – 36 МВт. И ей на смену уже пришла современная малая АЭС.
5. ПАТЭС. Самая плавучая, самая северная
Понятно, что на замену одной уникальной по задачам и условиям работы АЭС – Билибинской, спустя полвека должна была прийти не менее уникальная установка, но созданная уже на основе других технологий. И она пришла, причем в прямом смысле – ее прибуксировали из Мурманска. И с весны 2020 года уже принята в промышленную эксплуатацию первая плавучая АЭС, или точнее Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), с головным плавучим энергоблоком (ПЭБ) под собственным именем «Академик Ломоносов». Это самая новая российская АЭС, работающая на новой площадке, в порту Певек. От нее до Билибинской АЭС более 240 км по прямой на северо-восток. Так что ПАТЭС ко всему прочему еще и самая северная АЭС мира.
ПАТЭС Академик Ломоносов в Певеке на ЧукоткеКонструкционно это несамоходная баржа, пришвартованная к специальной береговой инфраструктуре для приема тепло и электроэнергии. На ее борту два энергоблока с двумя водо-водяными реакторами, построенными на базе тех, что работают на некоторых наших атомных ледоколах – КЛТ-40С.
Суммарная электрическая мощность ПАТЭС – до 70 МВт, а тепловая – до 50 Гкал/ч. Она должна заменить не только выбывающую Билибинскую АЭС, но и угольную Чаунскую ТЭЦ, которой уже более 70 лет.
Сейчас уже прорабатываются проекты оптимизированных ПАТЭС с новыми реакторами РИТМ-200 большей мощности, которые уже работают на атомном ледоколе нового поколения «Арктика». Планируется построить еще 5 плавучих АЭС для другого района Камчатки, а интерес к подобным плавучим АЭС проявляют разные регионы за рубежом. Но и конкуренты не дремлют. Планы по разработке и строительству плавучих АЭС есть у Китая и Южной Кореи.
6. Ленинградская АЭС. Первые РБМК
Теперь перейдем к самым крупным АЭС, с серийными блоками гигаваттной мощности. Начнем по хронологии и с реакторов РБМК.
Ленинградская АЭС – это первая АЭС с четырьмя серийными реакторами РБМК-1000. РБМК расшифровывается как Реактор Большой Мощности Канальный.
Это большой энергетический потомок канальных уран-графитовых реакторов, созданный на основе опыта и Первой АЭС, и реакторов АМБ, и двухцелевых промышленных реакторов. Два энергоблока первой очереди Ленинградской АЭС заработали в 1973 и 1975 годах, они уже отработали по 45 лет и остановлены. 3-й и 4-й блоки продолжают работу.
Именно на реакторах РБМК СССР планировал масштабно развивать атомную энергетику в 1970-е годы для удовлетворения энергодефицита в европейской части страны, поскольку технологию изготовления корпусов гигаваттных ВВЭР осваивать не успевал. А активная зона реактора РБМК собирается как из кубиков, изготовление компонентов для нее было освоено промышленностью. Поэтому, например, ее можно масштабировать и увеличивать. Например, на Игналинской АЭС построили два РБМК мощностью уже 1500 МВт, хотя и в тех же габаритах. Но были проекты и с увеличенной мощностью и активной зоной, до 2400 МВт. Вообще, сам реактор РБМК-1000 – это один из крупнейших в мире реакторов, там только диаметр активной зоны более 11 м.
У РБМК есть ряд преимуществ перед ВВЭР. Например, он не требует остановки для перегрузки топлива, его можно перегружать, отключая отдельные каналы прямо на работающем реакторе. Из-за этого он позволяет облучать в каналах отдельные сборки-мишени и нарабатывать полезные изотопы, как, например, Co-60, который сейчас и производят на Ленинградской АЭС.
Но есть и ряд недостатков. Это, например, и сложность управления, и отсутствие защитной оболочки-контейнмента, и другие недостатки конструкции, которые не были своевременно устранены из-за гонки масштабного строительства АЭС в СССР в 1970-е и 1980-е. Все это привело к главной трагедии, сделавшей реактор РБМК печально известным на весь мир – Чернобыльской катастрофе. Именно такие реакторы были на этой АЭС. После аварии 1986-года реакторы РБМК доработали и модернизировали, устранив большинство недостатков. Поэтому сегодняшние РБМК все же существенно отличаются от дочернобыльских.
Два энергоблока первой очереди Ленинградской АЭС заработали в 1973 и 1975 годах, они уже отработали по 45 лет и остановлены в 2018 и 2020 годах. Им на смену были построены и синхронно с отключением старых блоков были подключены два новых энергоблока с реакторами ВВЭР-1200. Так что теперь Ленинградская АЭС – единственная российская, где одновременно работают реакторы разных типов – РБМК-1000 и ВВЭР-1200. Кстати, при этом мощность АЭС выросла на 400 МВт, и теперь это самая мощная АЭС России. Сейчас ЛАЭС обеспечивает электроэнергией Ленинградскую область более чем на 50%, а также частично снабжает теплом ближайший город атомщиков – Сосновый бор.
Мне дважды доводилось бывать на ЛАЭС-2, поэтому я видел новые энергоблоки и в строящемся виде, и тут же впервые побывал на уже работающем энергоблоке с ВВЭР-1200.
7. Курская АЭС
Курская АЭС – вторая АЭС с серийными РБМК, всего на 4 года моложе Ленинградской.
Расположена в 40 км от Курска. Она могла стать одной из самых больших АЭС на территории России с шестью энергоблоками РБМК-1000. Но с 1977 по 1986 годы успели достроить и ввести в эксплуатацию лишь 4 (как и на Чернобыльской АЭС). После 1986 года строительство оставшихся двух энергоблоков заморозили. Причем, пятый блок был в очень высокой степени готовности. Его даже подумывали достроить вплоть до 2010-х, но в 2012 году от этой идеи окончательно отказались.
Зато из-за почти полной идентичности и при этом полной радиационной чистоты, ведь на него даже не завозили ядерное топливо, этот пятый блок хорошо подходил для киносъемок фильмов про чернобыльскую аварию. Именно на нем проходили сьемки недавнего фильма Данилы Козловского. Кстати, знаменитый сериал Чернобыль от HBO снимали на другой АЭС с реакторами РБМК – Игналинской, в Литве.
Внутри реакторного зала пятого блока Курской АЭС-2. Фото Lana-Sator.livejournal.comСейчас идет строительство Курской АЭС-2.
На замену первым двум реакторам РБМК строят два новых энергоблока с реакторами ВВЭР. Но это не обычные ВВЭР-1200, которые построили на других станциях – в Нововоронеже или ЛАЭС-2. Это новый проект ВВЭР-ТОИ – Типовой Оптимизированный и Информатизированный проект. Ранее он назывался ВВЭР-1300. Он чуть мощнее и должен быть более экономически эффективным. Возможно в будущем он придет на смену ВВЭР-1200.
Кстати, два энергоблока Курской АЭС-2 – это на текущий момент единственные строящиеся в России энергоблоки АЭС, если не брать в расчет замороженную стройку Балтийской АЭС.
8. Смоленская АЭС
Смоленская АЭС. Фото: РосэнергоатомРасположена в 100 км от Смоленска. Самая молодая станция с реакторами РБМК. Первый блок пущен в 1983 году – мой ровесник. Но опять же из-за чернобыльской аварии тут построено не четыре, а всего три блока. Так что это самая маленькая АЭС с такими реакторами. Скорее всего в ближайшие годы будет начато строительство станции замещения – Смоленской АЭС-2.
9. Калининская АЭС. Серийные ВВЭР-1000
Калининская АЭСПереходим к трем АЭС с серийными гигаваттными блоками ВВЭР. Первая из них – Калининская АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000. Расположена в Тверской области, возле города Удомля. Это самая близкая к Москве действующая АЭС – 350 км по прямой. Ее первые блоки заработали в 1984 и 1986 году, правда они не самой популярной серии ВВЭР-1000 – модификации В-338. Вторая очередь станции, с серийными ВВЭР-1000 наиболее популярной модификации В-320, были построены уже в 21-м веке – в 2004 и в 2011.
Калининская АЭС и вид на г. Удомля. Блоки 3 и 4 ближе к нам. Дальше – блоки 1 и 2.Именно за их строительством я следил, когда учился на физтехе на физика-ядерщика. Тогда Россия строила не так много новых энергоблоков. Кстати, на Калининской АЭС мне довелось побывать в 2017 году. И поскольку это была первая крупная АЭС с четырьмя гигаваттными блоками на которой я был, то меня поразил именно масштаб самой станции, начиная с проходной – все же на ней работает более 3000 человек.
Это реально огромное предприятие, которое производит около 3% всей электроэнергии страны. Близкая мне Белоярская АЭС куда компактнее, камернее и я бы даже сказал уютнее.
9. Балаковская АЭС
Балаковская АЭС Расположена в 145 км от Саратова, на берегу Саратовского водохранилища. Это первая серийная АЭС с четырьмя блоками ВВЭР-1000 самой популярной модификации – В-320. Первый из них был введен в эксплуатацию в 1985 году.
Балаковская АЭС с 4 ВВЭР-1000 (В-320)Надо сказать, что в СССР Балаковская АЭС строилась параллельно с другой такой же станцией с реакторами ВВЭР-1000 (В-320) – Запорожской АЭС на Украине. Они обе должны были стать крупнейшими АЭС в СССР – планировалось по шесть блоков на каждой. Причем, Запорожскую АЭС строили с небольшим опережением и в итоге достроили целиком, до шести блоков. Теперь это крупнейшая АЭС в Европе и одна из крупнейших в мире. А вот Балаковская из-за трудностей в начале 90-х осталась с 4 блоками. 5-й и 6-й блоки в 1993 году решили не достраивать.
Тем не менее, это одна из крупнейших по выработке электроэнергии АЭС России. В результате модернизаций мощность ее энергоблоков увеличена на 4%.
На первом энергоблоке в 2018 году была впервые проведена операция отжига корпуса реактора ВВЭР-1000, в результате чего его ресурс был продлен более чем на 20 лет. Подробнее о процедуре отжига и продлении эксплуатации на примере реакторов ВВЭР-440 я писал в прошлой статье.
Процедура отжига реактора ВВЭР-1000 на Балаковской АЭСТакже на одном из блоков Балаковской АЭС сейчас испытываются топливные сборки с РЕМИКС-топливом – это топливо с неразделенной смесью урана и плутония, выделенных из отработавшего ядерного топлива. Такими образом, тут отрабатывается технология частичного замыкания топливного цикла на реакторах ВВЭР.
11. Ростовская АЭС. Молодая и жаркая
Ростовская АЭС с 4 блоками ВВЭР-1000Ростовская АЭС – самая южная станция России.
Расположена в Ростовской области, вблизи города Волгодонска, на берегу Цимлянского водохранилища. Какое-то время она носила имя Волгодонской АЭС. В самом Волгодонске располагается другой важный для мировой атомной энергетики объект – завод Атоммаш, где делают оборудование первого контура АЭС – корпуса реакторов ВВЭР-1200, парогенераторы и многое другое для российских и зарубежных станций. Я бывал на Ростовской АЭС, но вот именно Атоммаш своим масштабом впечатлил куда больше даже меня, человека с промышленного Урала
Ростовская АЭС при этом еще и самая молодая АЭС России, если не считать ПАТЭС. Это единственная станция, все четыре энергоблока ВВЭР-1000 которой построены и запущены в работу в XXI веке, с 2001 по 2018 годы. Причем ее четвертый блок – это последний ВВЭР-1000, который построили в России. Больше их строить не будут, теперь им на смену уже пришли ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ.
О несбывшемся
Мы поговорили обо всех работавших или работающих в настоящий момент на территории России АЭС. По описанию станций, построенных в конце 1980-х, видно, что на некоторых из них ряд энергоблоков не был закончен из-за чернобыльской катастрофы и экономических потрясений, связанных с крахом СССР. Тем не менее они достроены в каком-то виде и работают. Но был ряд проектов новых АЭС, на других площадках, которые не были реализованы вообще. Например, так и не было закончено начатое строительство двух атомных станций теплоснабжения под Воронежем и Нижним Новгородом. Они должны были отапливать эти города.
Недостроенные атомные станции теплоснабжения под Воронежем (слева) и Нижним Новгородом (справа)К началу 1990-х были прекращены работы (все на относительно начальных стадиях строительства) на Башкирской АЭС под Уфой с 4 ВВЭР-1000, Татарской АЭС на Каме с 4 ВВЭР-1000, Южно-Уральской АЭС в Озерске Челябинской области с тремя БН-800 и Костромской АЭС с двумя РБМК-1500.
Уже в 2010-м было начато строительство Балтийской АЭС в Калининградской области с двумя ВВЭР-1200. Однако через несколько лет строительство было заморожено в пользу реализации аналогичного, но конкурирующего проекта в соседнем регионе – Белорусской АЭС.
Результаты работы
На текущий момент в России работают 11 АЭС с 38 энергоблоками. Из них 22 энергоблока с реакторами ВВЭР (4 ВВЭР-1200, 13 ВВЭР-1000 и 5 ВВЭР-440), 12 энергоблоков с канальными реакторами (9 РБМК-1000 и 3 ЭГП-6), 2 быстрых реактора БН-600 и БН-800 и 2 реактора ПАТЭС КЛТ-40С. Суммарная мощность всех блоков – около 30,5 ГВт. Поэтому Росэнергоатом вторая по установленной мощности компания-оператор АЭС после французской EDF.
По итогам 2020 года доля атомного электричества в России впервые превысила 20%. Причем в Европейской части страны эта доля около 30%, а на Северо-Западе – более 37%.
В абсолютных показателях по выработке в 2020 году был побит рекорд выработки советских времен. Пик производства атомного электричества в СССР пришелся на 1988 год – 215,67 млрд кВт*ч.
Это с учетом работы 47 энергоблоков в нескольких республиках. Кроме России это Украина (13 блоков, в т.ч. три на Чернобыльской АЭС) + Литва с двумя мощнейшими в СССР реакторами РБМК-1500 + Армения с двумя ВВЭР-440 + Казахстан с тогда еще работающим БН-350. А в 2020-м году Россия с всего 38 энергоблоками выдала чуть больше чем СССР с 47-ю – 215,75 млрд кВт*ч.
В принципе, это вполне закономерно. Растет средняя мощность энергоблоков, т.к. закрываются старые, а им на смену приходят более новые и мощные. Мощность старых энергоблоков в результате модернизации тоже повышается. Внедряется новое топливо, оптимизируются ремонтные кампании, а значит сокращается время ремонтов и перегрузок, в результате растет КИУМ – коэффициент использования установленной мощности. Проще говоря, этот коэффициент показывает какой процент времени в течение года АЭС работала на полную мощность. На некоторых наших станциях он уже превышает 90%.
О перспективах
Сейчас в России по-прежнему нет роста экономики или перспектив большого экспорта электроэнергии, которые бы создавали спрос на существенное наращивание энергомощностей.
Поэтому у нас в последние годы лишь достраивались давно запланированные блоки Калининской и Ростовской АЭС, а сейчас строятся лишь новые энергоблоки замещения, которые заменяют старые выбывающие блоки АЭС – на Ленинградской и Курской АЭС. Хотя на Нововоронежской АЭС это замещение произошло с существенным приростом, там добавили два ВВЭР-1200 вместо одного выбывшего ВВЭР-440, но там как обычно построили головные энергоблоки новой серии. Добавился так же энергоблок БН-800 на Белоярской АЭС, и ожидается, что в ближайшее время будет принято решение о строительстве там же и БН-1200 – первого серийного блока на быстрых нейтронах.
Тем не менее, Россия строит довольно много АЭС по сравнению с другими странами. За последние 20 лет в мире было подключено к сети около 105 новых энергоблоков АЭС. Из них 21, т.е. каждый пятый, построила Россия. Из них 13 – на территории России, и 8 в других странах для иностранных заказчиков. При этом сейчас на разной стадии строительства за рубежом находится еще около 20 энергоблоков, которые строит Росатом.
Но в самой России в ближайшие годы вряд ли стоит ожидать появления крупных АЭС с блоками-гигаватниками на новых площадках. Но вот малые АЭС в новых регионах в ближайшие 10 лет появятся. Уже есть планы по строительству малой АЭС в Якутии мощностью около 50 МВт, и еще четырех малых плавучих АЭС на Чукотке мощностью до 100 МВт каждая. Все они будут нужны для энергоснабжения новых месторождений полезных ископаемых в изолированных районах.
БРЕСТ-ОД-300 в СеверскеНедавно начато строительство опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-ОД-300 в Северске, рядом с Томском. Конечно, его задачи в демонстрации принципиально новой реакторной технологии и технологии замыкания топливного цикла, но его тоже можно отнести к малой АЭС, т.к. он будет вырабатывать до 300 МВт электроэнергии.
По такому же принципу к малой АЭС можно отнести и многоцелевой исследовательский реактор МБИР, который строят в Димитровграде, в Ульяновской области, поскольку и он будет выдавать до 55 МВт электроэнергии.
Но вообще, хотелось бы чтобы экономика наша росла, а вместе с ней обновлялась и энергетика, чтобы мы уходили от сжигания угля в пользу более чистых источников (про сравнение экологического следа разных технологий у меня тоже есть отдельная статья) – атома, гидро, ветра и солнечных станций.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
Как работает атомная электростанция?
Как работает атомная электростанция? – Объясните этот материалВы здесь: Домашняя страница > Энергия > Атомные электростанции
- Дом
- индекс А-Я
- Случайная статья
- Хронология
- Учебное пособие
- О нас
- Конфиденциальность и файлы cookie
Реклама
org/Person”> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 20 ноября 2021 г.Атомная энергия имеет неоднозначную историю за полвека или около того с момента первого в мире открыта коммерческая атомная электростанция в Колдер-холле (ныне Селлафилд) в Камбрии, Англия, в 1956. С тех пор огромное количество мировой энергии было произведено из атомов. но среди огромных споров. Некоторые считают, что атомная энергетика жизненно важный способ борьбы с изменением климата; другие настаивают, что это грязно, опасно, нерентабельно и ненужно. В любом случае, это поможет, если вы понять, что такое ядерная энергия и как она работает, поэтому давайте забудем о политике ради на мгновение и поближе взглянуть на науку.
Фото: Атомная энергетика — прошлое или будущее? Гладкие современные солнечные панели на переднем плане и выведенная из эксплуатации атомная электростанция Rancho Seco в Сакраменто, Калифорния, прямо за ними. Поддержит ли нас ядерная энергия, пока мы не сможем перевести мир на возобновляемые источники энергии? Или это дорогое удовольствие? Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL (Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).
Содержание
- Что такое атомная энергия?
- Сколько энергии может произвести один атом?
- Что такое цепная реакция?
- В чем разница между атомной электростанцией и ядерной бомбой?
- Как работает атомная электростанция?
- Может ли атомная электростанция взорваться, как ядерная бомба?
- Атомная энергетика — хорошо или плохо?
- Узнать больше
Что такое атомная энергия?
Это не сразу очевидно, но высокие здания хранят энергию — потенциальную энергию. У вас есть
усердно работать, поднимая кирпичи и другие строительные материалы с
землю в правильное положение и, пока они остаются там, где вы
положим их, они могут хранить эту энергию бесконечно. Но высокий,
неустойчивое здание рано или поздно рухнет, и когда оно
делает это, материалы, из которых он был построен, рушатся обратно в
землю, высвобождая накопленную потенциальную энергию в виде тепла, звука,
и кинетическая энергия (кирпичи могут упасть на голову!).
Фото: тщательно контролируемый: до закрытия в 1970-х годах научный ядерный реактор НАСА на станции Плам-Брук в Сандаски, штат Огайо, использовался для разработки материалов для космической программы. Сайт теперь занимается другими видами передовых космических исследований. Изображение предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC) и Интернет-архив.
Атомы (строительные блоки материи) очень похожи.
Некоторые большие атомы очень стабильны.
и вполне счастлив остаться, поскольку они почти навсегда. Но другие
атомы существуют в нестабильных формах, называемых радиоактивными изотопами. Они
атомные эквиваленты шатких старых зданий: рано или поздно
они обязательно развалятся, разделившись на куски, как большой
здание падает на землю и высвобождает энергию по пути. Когда большой
атомы распадаются на один или несколько более мелких атомов, испуская другие
частиц и энергии в процессе, мы называем это ядерным делением.
Это потому, что центральная часть атома (ядро) — это то, что
распадается, а расщепление — это еще одно слово, обозначающее расщепление.
Ядерное деление может происходить спонтанно, и в этом случае мы называем его
радиоактивный распад (превращение нестабильных,
радиоактивные изотопы в стабильные нерадиоактивные атомы).
Это также может происходить по требованию — именно так мы получаем энергию из
атомов на атомных электростанциях. Такой тип деления называется ядерной реакцией.
Рекламные ссылки
Сколько энергии может произвести один атом?
Фото: Альберт Эйнштейн — крестный отец атомной энергетики. Фото предоставлено Библиотека Конгресса США.
Удивительно большая сумма! Именно это имел в виду физик Альберт Эйнштейн. когда он записал это простое и теперь известное уравнение:
E = mc2
Если E — энергия, m — масса (научное слово для обычных веществ вокруг нас), а c — скорость света,
Уравнение Эйнштейна говорит, что вы можете превратить небольшое количество массы в огромное количество энергии. Почему? Глядя на математику, c
действительно огромное число (300 000 000), поэтому c2 еще больше: 90 000 000 000 000 000.
Вот сколько джоулей (стандартное измерение энергии) можно получить из килограмма массы. Теоретически, если бы вы могли превратить около семи миллиардов атомов водорода полностью в энергию, вы бы получили около одного джоуля.
(это примерно столько же энергии, сколько 10-ваттная лампочка потребляет за десятую долю секунды).
Однако помните, что это всего лишь примерные, приблизительные цифры. Единственный момент, который нам действительно нужно отметить, это следующее:
поскольку даже в крошечной частице материи есть миллиарды и миллиарды атомов, должна быть возможность получить много энергии из совсем немногого. Это основная идея ядерной энергетики.
На практике атомные электростанции не работают за счет полного уничтожения атомов; вместо этого они расщепляют очень большие атомы на более мелкие, более прочно связанные и более стабильные атомы. Это высвобождает энергию в процессе — энергию, которую мы можем использовать.
Согласно основному правилу физики, называемому законом сохранения энергии,
энергия, выделяемая в реакции ядерного деления, равна общей массе исходного атома (и всей энергии, удерживающей его вместе) за вычетом общей массы атомов, на которые он расщепляется (и всей энергии, удерживающей их вместе).
Более подробное объяснение того, почему ядерные реакции выделяют энергию, и сколько они могут высвободить, см. в статье
энергия связи по гиперфизике.
Произведение: Атомы состоят из протонов (красный), нейтронов (синий), электронов (зеленый) и связывающей их энергии (желтый). Разделив большие нестабильные атомы на более мелкие и более стабильные, мы можем высвободить часть этой «энергии связи». Вот откуда атомные электростанции получают энергию.
Что такое цепная реакция?
Что, если бы вы могли разделить множество атомов один за другим? Теоретически можно получить их, чтобы высвободить огромное количество энергии. Если разбить миллиарды атомов звучит как настоящая скука (как разбить миллиарды яиц, чтобы приготовить омлет), есть еще одна удобная вещь, которая помогает: некоторые радиоактивные изотопы будут продолжать автоматически расщепляться в так называемую цепочку реакцию, производя энергию почти столько, сколько вы хотите.
Предположим, вы возьмете очень тяжелый атом — стабильный вид урана, называемый ураном-235.
Каждый
его атомов имеет ядро с 92 протонами и 143 нейтронами. Огонь
нейтрон в уране-235, а вы превращаете его в уран-236: нестабильный
вариант того же атома (радиоактивный изотоп урана) с 92
протонов и 144 нейтрона (помните, что вы
выстрелил лишний). Уран-236 слишком нестабилен, чтобы болтаться
так долго, что он распадается на два гораздо меньших атома, барий и
криптон, выделив довольно много энергии и отстрелив три запасных
нейтронов одновременно.
Самое замечательное, что запасной нейтроны могут врезаться в другие атомы урана-235, делая их тоже разошлись. И когда каждый из этих атомов расщепляется, он тоже будет производить запасные нейтроны. Таким образом, однократное деление одного атом урана-235 быстро становится цепной реакцией — безудержной ядерной лавина, которая высвобождает огромное количество энергии в виде тепла.
Фото: Цепная реакция! Запустите нейтрон (1) в большой атом урана-235 (2). Вы создаете еще более крупный нестабильный радиоактивный изотоп урана, уран-236, который быстро распадается на два меньших и более стабильных атома криптона и бария (3).
При этом выделяется тепловая энергия и остаются три запасных нейтрона (4). Нейтроны могут продолжать реагировать с большим количеством атомов урана-235 (5) в чрезвычайно энергичной цепной реакции. Другие реакторы деления возможны, когда нейтрон попадает в уран-235, производя либо два, либо четыре запасных нейтрона. Вот почему (сбивая с толку) вы иногда читаете в книгах, что при делении урана-235 образуется «два или три» запасных нейтрона (в среднем 2,47) на реакцию.
В чем разница между атомной электростанцией и ядерной бомбой?
В ядерной бомбе цепная реакция не контролируется, и именно это делает ядерное оружие таким ужасающим разрушительным.
Вся цепная реакция происходит за долю секунды: один расщепляющийся атом дает два, четыре, восемь, шестнадцать,
и так далее, высвобождая огромное количество энергии в мгновение ока. На атомных электростанциях цепные реакции очень тщательно контролируются, поэтому они протекают с относительно низкой скоростью, достаточной только для поддержания себя, высвобождая энергию очень стабильно в течение многих лет или десятилетий.
На атомной электростанции не бывает безудержной, неуправляемой цепной реакции.
Как работает атомная электростанция?
Хорошо, мы поняли, как получить энергию из атома, но энергия, которую мы получили, не та полезно: это просто огромное количество тепла! Как мы превратим это в что-то гораздо более полезное, а именно электричество? Атомная электростанция работает почти так же, как обычная электростанция, но она производит тепловую энергию из атомов, а не за счет сжигания угля, нефти, газа или другого топлива. Тепло, которое он производит, используется для кипячения воды и получения пара, который приводит в движение один или несколько гигантские паровые турбины, соединенные с генераторами, и те производят электричество мы после. Вот как:
- Сначала урановое топливо загружается в реактор — гигантский бетонный купол, усиленный на случай взрыва.
В сердце реактора (активной зоне) атомы расщепляются и выделяют тепловую энергию, производя нейтроны и расщепляя другие атомы в
тщательно контролируемая ядерная реакция.
- Стержни управления, изготовленные из таких материалов, как кадмий и бор, можно поднимать или опускать в реактор для поглощения нейтронов и замедления или ускорения цепной реакции.
- Вода прокачивается через реактор для сбора тепловой энергии, вырабатываемой цепной реакцией. Он постоянно обтекает замкнутый контур, соединяющий реактор с теплообменником.
- Внутри теплообменника вода из реактора отдает свою энергию более холодной воде, протекающей по другому замкнутому контуру, превращая ее в пар. Использование двух несоединенных водяных контуров и теплообменника помогает безопасно хранить воду, загрязненную радиоактивными веществами, в одном месте и вдали от большей части оборудования на станции.
- Пар из теплообменника подается на турбину. Когда пар проходит мимо лопастей турбины, они вращаются с высокой скоростью.
- Вращающаяся турбина подсоединена к генератору электроэнергии и тоже вращается.
- Генератор производит электричество, которое поступает в энергосистему, а также в наши дома, магазины, офисы и фабрики.
Может ли атомная электростанция взорваться, как ядерная бомба?
Одна из причин, по которой многие люди выступают против ядерной энергетики, заключается в том, что они думают, что атомные станции подобны огромным ядерным бомбам. только и ждут, чтобы взорваться и уничтожить цивилизацию. Это правда, что атомные станции и ядерные бомбы основаны на ядерные реакции, в которых атомы распадаются, но обычно на этом сходство начинается и заканчивается.
Произведение: Ядерный взрыв: картина маслом, изображающая ядерное испытание в Тихом океане на атолле Бикини в 1950-х годах, написанное военным художником Чарльзом Биттингером с разрешения Командования истории и наследия ВМС США (классифицировано как общественное достояние).
Начнем с того, что очень разные сорта урана используются в электростанциях и ядерных бомбах (некоторые бомбы используют
плутоний, но это уже другая история). Бомбы нуждаются в чрезвычайно чистом (обогащенном) уране-235, который производится путем удаления
загрязняющие вещества (особенно другой изотоп урана, уран-238) из встречающегося в природе урана.
Если загрязняющие вещества не будут удалены, они предотвратят возникновение цепной ядерной реакции.
Электростанции могут работать с менее очищенным, гораздо более обычным ураном при условии добавления другого вещества.
называется модератором. Замедлитель, обычно сделанный из углерода или воды,
эффективно «преобразует» менее чистый уран, что позволяет произойти цепной реакции. (Я не буду вдаваться в подробности здесь, но это работает
замедляя нейтроны, чтобы они менее легко поглощались любыми примесями урана-238 и имели больше шансов вызвать
деление важнейшего урана-235.) Все, что нам действительно нужно знать о замедлителе, это то, что он запускает цепную реакцию
возможно в относительно нечистом уране — а без него реакция останавливается.
Что произойдет, если реакция внутри электростанции выйдет из-под контроля? Если это
случается, высвобождается столько энергии, что реактор перегревается и может даже взорваться — но в
относительно небольшой, вполне обычный взрыв, а не апокалиптическая ядерная бомба.
В этой ситуации замедлитель сгорает или плавится, реактор разрушается, ядерная реакция прекращается;
нет неконтролируемой цепной реакции. Худшая ситуация называется расплавлением:
реактор превращается в жидкость, образуя горячий радиоактивный шарик, который падает глубоко под землю,
потенциально загрязняющие источники воды. Обычный взрыв также может выбросить облако радиоактивного материала.
высоко в небо, вызывая загрязнение воздуха
и потенциально загрязняя огромную территорию вокруг.
Есть множество других важных отличий, которые не дают атомным электростанциям превратиться в ядерные бомбы. Особенно, ядерные бомбы должны быть собраны очень точно и взорваны так, чтобы они взорвались (нажимая ядерный материал вместе, чтобы он правильно реагировал). Эти условия не возникают на атомной электростанции.
Электростанция другого типа, называемая реактором на быстрых нейтронах, работает по-другому, производя
собственное плутониевое топливо в самоподдерживающемся процессе. Его цепная реакция гораздо ближе к тому, что происходит в ядерной бомбе.
а через модератора не работает. Вот почему реактор на быстрых нейтронах теоретически может выйти из-под контроля.
и вызвать ядерный взрыв.
Фото: Ядерный кошмар: В первые дни после взрыва Чернобыльской АЭС на Украине в 1986 г. облако радиоактивных «осадков» распространилось по всей Европе. На этой последовательности снимков вы можете увидеть облако (розовая область) на 2-й, 6-й и 10-й день после аварии. Важно отметить, что здесь произошел обычный взрыв, подбрасывал радиоактивный материал высоко в воздух: это не было чем-то вроде ядерной бомбы. Фотографии Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса предоставлены Министерством энергетики США.
Атомная энергетика — хорошо это или плохо?
В настоящее время в 32 странах действуют 442 ядерных реактора с общей установленной генерирующей мощностью 394 467 мегаватт (МВт) (394 ГВт)
Международное агентство по атомной энергии, 2021 г.
Есть много людей, которые поддерживают использование нами ядерной энергии, и, по крайней мере, столько же тех, кто выступает против этого.
Сторонники говорят, что это
менее разрушительный для окружающей среды способ производства электроэнергии, поскольку в целом при этом выделяется меньше парниковых газов (меньше углекислого газа), чем при сжигании таких видов топлива, как уголь, нефть и природный газ. Но противники обеспокоены опасными, долговечными отходами, которые производят атомные электростанции, тем, как побочные продукты ядерной энергетики помогают людям создавать ядерные бомбы, и риском катастрофических ядерных аварий.
Вот краткий обзор плюсов и минусов.
Pros
- Одна атомная станция будет производить 2–3 ГВт электроэнергии — столько же, сколько крупная угольная электростанция или около 1000–1500 крупных ветряков, работающих на полную мощность. Никто не спорит с тем, что атомная энергетика — очень эффективный способ генерировать огромное количество энергии.
- Атомные электростанции производят намного меньше выбросов углерода, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе (уголь, нефть и природный газ).
- Гораздо эффективнее высвобождать энергию, разбивая атомы на части, чем «сжигая их» (высвобождая энергию в результате химической реакции, которую мы называем горением). Вот почему атомным станциям требуется небольшое количество топлива (по сравнению с установками, работающими на ископаемом топливе).
- Атомные электростанции могут помочь снизить зависимость страны от импорта нефти из нестабильных регионов, таких как Ближний Восток. Страны, не имеющие крупных запасов ископаемого топлива, считают ядерную энергетику привлекательным вариантом.
Диаграмма: Атомные электростанции (долька апельсина) обеспечивают около 9 процентов энергии, используемой в Соединенных Штатах (это вся энергия, а не только электричество). Ископаемое топливо (серые ломтики) поставляет почти в 9 раз больше. На внешнем кольце показаны данные за 2021 год (желтые цифры), а на внутреннем кольце показаны данные за 2015 год (белые цифры), так что вы можете видеть очень медленный переход от угля к ядерной и
возобновляемые источники энергии (хотя природные также значительно выросли).
Каждый процент топлива округляется, поэтому общая сумма может не равняться точно 100%. Источник: Управление энергетической информации, Министерство энергетики США, апрель 2021 г.
В 2020 году в США на угле было произведено меньше электроэнергии, чем на атомной
Управление энергетической информации США, 2021 г.
Минусы
- Отходы атомных станций остаются опасно радиоактивными в течение многих лет, поэтому их трудно безопасно утилизировать.
- Побочные ядерные продукты могут использоваться для изготовления бомб, и существует риск того, что ядерный материал попадет в руки террористов.
- Атомные электростанции не являются устойчивыми или возобновляемыми формами энергии, потому что они основаны на добыче полезных ископаемых. ограниченные запасы урана. Они тоже не безуглеродные, потому что для добычи этого урана требуется много энергии.
- Атомные станции стоят дорого, и на их строительство уходит много лет, обычно при яростном противодействии общественности.
- Атомные установки могут загрязнять воздух на большие расстояния и загрязнение воды.
- Поскольку атомным электростанциям требуется огромное количество охлаждающей воды, их часто строят на побережье, но это делает их опасно уязвимыми для повышения уровня моря и землетрясений, цунами.
- Безопасный вывод атомных станций из эксплуатации в конце их срока службы обходится очень дорого.
Что вы думаете? Преимущества перевешивают недостатки?
Узнайте больше
На этом веб-сайте
Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте по связанным темам:
- Энергетика (общее введение)
- Ядерный синтез
- Электростанции
- Возобновляемая энергия
Другие веб-сайты
- Вывод из эксплуатации ядерных реакторов — длительный и дорогостоящий процесс: на очистку атомной электростанции может уйти несколько десятилетий и до миллиарда долларов. Увлекательная статья из блога Today in Energy журнала US Energy Information от 17 ноября 2017 г.
- Крупнейшие в мире атомные электростанции различаются по возрасту, количеству реакторов и степени использования: хороший обзор текущего состояния мировой ядерной энергетики из блога USA Energy Information’s Today in Energy, 6 февраля 2017 г.
- Атомные электростанции и реакторы, действующие по всему миру: перечислены и нанесены на карту: Где находятся все атомные электростанции мира? Какой тип реактора они используют? Когда они были впервые открыты? В этой статье The Guardian за март 2011 года представлен список всех (ненаучных) реакторов мира и нанесены они на карту Google. Хотя эта статья очень удобна для пользователя, самым последним источником является база данных Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ): Информационные системы по энергетическим реакторам (PRIS).
- Ядерные реакторы и ядерные бомбы: что определяет различия ?: PBS Newshour, 6 апреля 2011 г. Объясняет различия в урановом топливе, используемом в реакторах и бомбах.
- ядерных реакторов, китайский синдром и хранилище отходов Ричарда Мюллера. Это краткое онлайн-введение в ядерную энергию — фактически сокращенная версия идей, изложенных в книге Ричарда «Физика для будущих президентов», перечисленных ниже. (Архивная ссылка через Wayback Machine.)
- Гиперфизика: Ядерная: серия хороших коротких вводных статей по ядерной физике и ее различным приложениям.
Это краткое онлайн-введение в ядерную энергию — фактически сокращенная версия идей, изложенных в книге Ричарда «Физика для будущих президентов», перечисленных ниже. (Архивная ссылка через Wayback Machine.)Статьи
- В 2020 году в Соединенных Штатах на угле было произведено меньше электроэнергии, чем на атомной: Today in Energy, 18 марта 2021 года. С 2008 года производство электроэнергии на угле упало на колоссальные 61 процент.
- Двенадцать штатов США производят более 30% своей электроэнергии за счет ядерной энергетики: Today in Energy, 26 марта 2020 г. , из блога «Сегодня в энергетике» информационного агентства США по энергетике. Иллинойс и Южная Каролина получать более половины своей электроэнергии от ядерной, например.
- Ядерная энергетика невозможна без цены на углерод, говорит Сара Мартин, отраслевая группа. The Guardian, 3 июня 2019 г. Атомная энергетика не может конкурировать с газом и углем, если их скрытые экологические издержки не учитываются при сравнении.
- Атомная энергия может спасти мир, Джошуа С. Гольдштейн, Стаффан А. Квист и Стивен Пинкер. Нью-Йорк Таймс, 6 апреля 2019 г. Трое ученых приводят доводы в пользу сокращения выбросов углерода в ядерной энергетике.
- Сладко-горькая веха для самых безопасных ядерных реакторов в мире Питера Фэрли. IEEE Spectrum, 20 сентября 2017 г. Взгляд на новые реакторы Westinghouse AP1000, строящиеся в настоящее время в Китае.
- Мрачное будущее ядерной энергетики в США Дайан Кардвелл. Нью-Йорк Таймс. 18 февраля 2017 г. Соображения безопасности не позволили ядерной энергетике стать рентабельной.
- Среди седеющего флота атомных станций охота за решениями автора Генри Фонтейн. Нью-Йорк Таймс. 21 марта 2016 г. Можно ли построить атомные станции нового поколения до того, как наши нынешние станции достигнут конца своего жизненного цикла?
- Забытая история малых ядерных реакторов М. В. Рамана. IEEE Спектр. 27 апреля 2015 г. Атомные электростанции обязательно должны быть такими большими и дорогими?
- Атомная энергетика: иди по-крупному или иди домой, Дэйв Левитан. IEEE Spectrum, 19 сентября 2012 г. Атомная энергетика растет в одних странах и падает в других, так какова картина в целом?
Атомная энергетика не может конкурировать с газом и углем, если их скрытые экологические издержки не учитываются при сравнении.
В. Рамана. IEEE Спектр. 27 апреля 2015 г. Атомные электростанции обязательно должны быть такими большими и дорогими?Книги
Относительно легко найти книги и веб-сайты, резко выступающие за или против ядерной энергетики, поэтому я исключил их из своего списка для чтения. Перечисленные здесь пытаются быть более нейтральными, надеюсь, более объективными и информативными, и представляют собой довольно сбалансированную смесь различных аргументов, основанных на науке и доказательствах. Не позволяйте людям указывать вам, что думать: изучайте науку — и принимайте собственные решения!
Для читателей постарше
- Ядерная энергетика: очень краткое введение Максвелла Ирвина. Oxford University Press, 2011. Небольшой (144 страницы) том, предназначенный для того, чтобы прорвать горячие споры об атомной энергетике.
- Ядерная энергия: что нужно знать каждому, Чарльз Фергюсон. Oxford University Press, 2011. Хорошо информированное, доступное и достаточно сбалансированное введение, представленное в формате «часто задаваемых вопросов» (FAQ).
- Ядерная или нет?: Есть ли у ядерной энергетики место в устойчивой энергетике будущего? профессор Дэвид Эллиотт (ред.). Пэлгрейв Макмиллан, 2009 г.. Объективный обзор аргументов за и против ядерной энергетики, представленный в серии эссе.
- Nuclear?: В этой главе своей книги «Устойчивая энергетика без горячего воздуха» (UIT Cambridge, 2009) физик Дэвид Маккей рассматривает, как ядерная энергетика представляет собой устойчивый источник энергии.
- Физика для будущих президентов Ричарда Мюллера. Нью-Йорк, В.В. Norton, 2008. Довольно много прекрасной книги Ричарда Мюллера посвящено разным ядерным темам, от оружия и отходов до деления и термоядерного синтеза. Он хоть и проядерный, но очень размеренно излагает свои аргументы, и вы можете их принять или оставить. Существует очень хорошая оценка того, насколько опасны ядерная энергия и отходы, как думают некоторые люди, когда вы рассматриваете другие виды рисков.
Существует очень хорошая оценка того, насколько опасны ядерная энергия и отходы, как думают некоторые люди, когда вы рассматриваете другие виды рисков.Для младших читателей
- Атомная энергетика: слишком рискованно? Джим Пайп. Franklin Watts, 2010. Короткая (32 страницы) книга с аргументами за и против всех различных видов энергии, включая ядерную, представленных рядом.
- Ядерная энергетика: Энергетические дебаты Юэна Маклиша. Wayland, 2009. Короткий (48 страниц) том в библиотечном стиле, представляющий еще один взвешенный взгляд на плюсы и минусы ядерной энергетики.
- Энергия Криса Вудфорда. Нью-Йорк/Лондон, Англия: Дорлинг Киндерсли, 2007 г.: Это мое собственное очень красочное небольшое введение в мир энергии для детей 9 лет.-12 или около того. Ядерная считается одним из многих различных видов энергии.
- Сила и энергия Криса Вудфорда. New York: Facts on File, 2004. Еще одна из моих книг по энергии. Это более подробный и многословный вариант, подходящий для детей в возрасте от 10 до 16 лет, и в нем больше внимания уделяется тому, как люди использовали различные источники энергии на протяжении веков.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.
Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Подпишитесь на нас
Оцените эту страницу
Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис.
(2009/2020) Атомные электростанции. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-nuclear-power-plants-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]
Подробнее на нашем веб-сайте…
- Связь
- Компьютеры
- Электричество и электроника
- Энергия
- Машиностроение
- Окружающая среда
- Гаджеты
- Домашняя жизнь
- Материалы
- Наука
- Инструменты и инструменты
- Транспорт
↑ Вернуться к началу
Что такое ядерная энергия? – Nuclear POWER
Атомные электростанции работают по циклу Ренкина. Деление производит тепло, которое создает перегретый пар. Перегретый пар вращает турбину, которая вращает генератор, вырабатывающий электричество. После того, как пар выходит из турбины, он конденсируется в конденсационных градирнях и возвращается в цикл. Этот процесс производства энергии практически такой же, как и при любом обычном производстве электроэнергии, потому что он использует химическую энергию и переводит ее в физическую энергию, таким образом создавая электричество.
Атомная генерация в настоящее время является единственным источником электроэнергии, который может очень надежно создавать очень большую базовую нагрузку без выброса вредных парниковых газов. Он оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду на землю и ресурсы, производя при этом наибольшую мощность.
Схема водо-водяного реактораИсточник: Комиссия по ядерному регулированию
Источник: http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-pwr.html
Деление цепная химическая реакция, которая происходит из-за нестабильных атомов. Уран, топливо атомных электростанций, подвергается бомбардировке нейтронами. Это приводит к тому, что атом урана расщепляется и высвобождает дополнительные нейтроны для бомбардировки других атомов урана. Это расщепление высвобождает невероятное количество энергии в виде тепла.
Альтернативой ядерному делению является ядерный синтез. Это процесс, при котором вместо разрушения атомов для производства энергии атомы сливаются, образуя более крупный атом, именно так солнце производит энергию.
Источник: http://science.howstuffworks.com/nuclear-power1.htm
Идеальный цикл Ренкина состоит из четырех процессов:
1-2: Изэнтропическое сжатие в насосе
2-3: Постоянное давление подвод тепла в котле
3-4: Изэнтропическое расширение в турбине
4-1: Отвод тепла при постоянном давлении в конденсаторе
Источник: ECourses.ou.edu
Фактический цикл Ренкина не включает ни полностью изоэнтропический компрессор, ни расширение. Также имеет место потеря давления при добавлении и отклонении напора из-за потери напора.
Источник: Термодинамика: инженерный подход (7-е издание),
https://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=th&chap_sec=10.1&page=case_sol
Реакторы с водой под давлением (показаны выше) содержат два водяных контура. Первый водяной контур проходит через реактор для отвода тепла от процесса деления. Это тепло передается второму водяному контуру, который запускает цикл Ренкина.
Реакторы с кипящей водой также обычно содержат два водяных контура. Однако первый цикл извлекает тепло от деления и запускает цикл Ренкина. Второй контур охлаждает воду из первого контура в конденсаторе через теплообменник.
Реакторная установка с кипящей водой ДиаграммаИсточник: Комиссия по ядерному регулированию
Источник: http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-pwr.html
В настоящее время ядерная энергетика не очень энергоэффективна. Примерно 30% энергии, выделяемой при делении, преобразуется в электричество. По сравнению с 55% на некоторых угольных электростанциях это кажется неэффективным. Однако затраты на топливо составляют относительно небольшую часть стоимости атомных электростанций. Хотя они технически относительно неэффективны, стоимость ядерной энергии остается конкурентоспособной, а выбросы парниковых газов в результате использования ядерной энергии намного ниже, чем при использовании ископаемого топлива. Основной проблемой является хранение отработанного топлива.
Кроме того, с точки зрения выбросов парниковых газов в процессе деления ничего не выделяется, единственные выбросы являются результатом проблем с добычей полезных ископаемых и транспортировкой.
Источник: http://www.brighthubengineering.com/power-plants/72369-compare-the-efficiency-of-other-power-plants/,
http://www.electrical-efficiency.com/2012/ 09/nuclear-power-energy-efficiency/
Реакторы с водой под давлением и кипящей водой часто называют «легководными реакторами». Это означает, что в этих реакторах в качестве теплоносителя используется обычная вода. В некоторых реакторах используется «тяжелая вода», вода, обработанная тяжелыми металлами, чтобы замедлить реакцию деления и обеспечить передачу большего количества тепла. Эти «тяжеловодные» реакторы в настоящее время менее популярны, чем традиционные «легководные реакторы».
Реакторы на быстрых нейтронах — это следующий шаг в развитии ядерных реакторов. В этих реакторах используется менее эффективный замедлитель, такой как жидкий натрий.
Жидкий натрий также используется в реакторах, использующих новый источник топлива, который можно использовать, этим топливом является торий. Торий — это встречающийся в природе радиоактивный элемент, который чрезвычайно распространен и может быть легко использован для деления ядер с помощью всего лишь нескольких модификаций существующих реакторов. Один кусок тория размером с шар для боулинга обладает большим энергетическим потенциалом, чем супертанкер для перевозки нефти.
В этом случае в испускаемых нейтронах остается больше энергии, что позволяет производить плутоний-239. Этот плутоний-239 можно использовать в качестве топлива в других ядерных реакторах. Фактически, некоторые реакторы на быстрых нейтронах производят больше топлива, чем потребляют. Их часто называют «реакторами-размножителями». Эти реакторы сегодня широко не используются из-за опасений распространения ядерного оружия. Только Индия, Россия, Япония и Китай сегодня имеют живые реакторы-размножители.
Источник: http://www.
scientificamerican.com/article/how-do-fast-breeder-react/
- Брейн, Маршалл и Роберт Лэмб. «Как работает атомная энергетика». HowStuffWorks . HowStuffWorks.com, 9 октября 2000 г. Интернет.
- Ценгель, Юнус А. и Майкл А. Болес. Термодинамика: инженерный подход . 7-е изд. Нью-Йорк: McGraw Hill, 2011. Печать.
- Карам, П. А. «Чем реакторы-размножители на быстрых нейтронах отличаются от обычных атомных электростанций?» Scientific American Global RSS, 17 января 2007 г. Интернет. 05 мая 2014.
- «Ядерная энергетика в основе задачи по энергоэффективности | Energy 3.0: Интернет-журнал об энергоэффективности». Energy-efficiency.com . Energy 3.0: Журнал Energy Efficiency, 7 сентября 2007 г. Интернет. 05 мая 2014.
- «Реактор с водой под давлением (PWR)». NRC: . Комиссия по ядерному регулированию, 29 марта 2012 г. Интернет.
- «Электронная книга по термодинамике: идеальный цикл Ренкина». Электронная книга по термодинамике: идеальный цикл Ренкина . ECourses, н.д. Веб. 05 мая 2014 г.
Изображение
- Зактруба, Джон. «КПД электростанций разного типа». Брайтхаб Инжиниринг . BrightHub Engineering, 27 марта 2010 г. Интернет. 05 мая 2014.
ECourses, н.д. Веб. 05 мая 2014 г.
Основной автор(ы): Zachary Lappen и Austin Luginbuhl
Редактор: Matt Pigott
404 – СТРАНИЦА НЕ НАЙДЕНА
Почему я вижу эту страницу?
404 означает, что файл не найден. Если вы уже загрузили файл, имя может быть написано с ошибкой или файл находится в другой папке.
Другие возможные причиныВы можете получить ошибку 404 для изображений, поскольку у вас включена защита от горячих ссылок, а домен отсутствует в списке авторизованных доменов.
Если вы перейдете по временному URL-адресу (http://ip/~username/) и получите эту ошибку, возможно, проблема связана с набором правил, хранящимся в файле .htaccess. Вы можете попробовать переименовать этот файл в .htaccess-backup и обновить сайт, чтобы посмотреть, решит ли это проблему.
Также возможно, что вы непреднамеренно удалили корневую папку документа или вам может потребоваться повторное создание вашей учетной записи. В любом случае, пожалуйста, немедленно свяжитесь с вашим веб-хостингом.
Вы используете WordPress? См. Раздел об ошибках 404 после перехода по ссылке в WordPress.
Как найти правильное написание и папку
Отсутствующие или поврежденные файлыКогда вы получаете ошибку 404, обязательно проверьте URL-адрес, который вы пытаетесь использовать в своем браузере. Это сообщает серверу, какой ресурс он должен использовать попытка запроса.
http://example.com/example/Example/help.html
В этом примере файл должен находиться в папке public_html/example/Example/
Обратите внимание, что в этом примере важен CaSe . На платформах, которые обеспечивают чувствительность к регистру 9Пример 0480 e и пример E не совпадают.
Для дополнительных доменов файл должен находиться в папке public_html/addondomain.
com/example/Example/, а имена чувствительны к регистру.
Если на вашем сайте отсутствует изображение, вы можете увидеть на своей странице поле с красным размером X , где отсутствует изображение. Щелкните правой кнопкой мыши на X и выберите «Свойства». Свойства сообщат вам путь и имя файла, который не может быть найден.
Это зависит от браузера. Если вы не видите на своей странице поле с красным X , попробуйте щелкнуть правой кнопкой мыши на странице, затем выберите «Просмотр информации о странице» и перейдите на вкладку «Мультимедиа».
http://example.com/cgi-sys/images/banner.PNG
В этом примере файл изображения должен находиться в папке public_html/cgi-sys/images/ пример. На платформах с учетом регистра PNG и png не совпадают.
404 Ошибки после перехода по ссылкам WordPress
При работе с WordPress часто могут возникать ошибки 404 Page Not Found, когда была активирована новая тема или когда были изменены правила перезаписи в файле .
htaccess.
Когда вы сталкиваетесь с ошибкой 404 в WordPress, у вас есть два варианта ее исправления.
Вариант 1. Исправьте постоянные ссылки- Войдите в WordPress.
- В меню навигации слева в WordPress нажмите Настройки > Постоянные ссылки (Обратите внимание на текущую настройку. Если вы используете пользовательскую структуру, скопируйте или сохраните ее где-нибудь.)
- Выберите По умолчанию .
- Нажмите Сохранить настройки .
- Верните настройки к предыдущей конфигурации (до того, как вы выбрали «По умолчанию»). Верните пользовательскую структуру, если она у вас была.
- Нажмите Сохранить настройки . 9index.php$ – [L]
- Отредактируйте файл на своем компьютере и загрузите его на сервер через FTP
- Использовать режим редактирования программы FTP
- Использовать SSH и текстовый редактор
- Используйте файловый менеджер в cPanel
- Войдите в cPanel.
- В разделе «Файлы» щелкните значок File Manager .
- Установите флажок для Корень документа для и выберите доменное имя, к которому вы хотите получить доступ, в раскрывающемся меню.
- Убедитесь, что установлен флажок Показать скрытые файлы (точечные файлы) “.
- Нажмите Перейти . Файловый менеджер откроется в новой вкладке или окне.
- Найдите файл .htaccess в списке файлов. Возможно, вам придется прокрутить, чтобы найти его.
- Щелкните правой кнопкой мыши файл .
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-f
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-d
RewriteRule . /index.php [L]
# Конец WordPress
Если ваш блог показывает неправильное доменное имя в ссылках, перенаправляет на другой сайт или отсутствуют изображения и стиль, все это обычно связано с одной и той же проблемой: в вашем блоге WordPress настроено неправильное доменное имя.
Как изменить файл .htaccess
Файл .htaccess содержит директивы (инструкции), которые сообщают серверу, как вести себя в определенных сценариях, и напрямую влияют на работу вашего веб-сайта.
Перенаправление и перезапись URL-адресов — это две очень распространенные директивы, которые можно найти в файле .htaccess, и многие скрипты, такие как WordPress, Drupal, Joomla и Magento, добавляют директивы в .htaccess, чтобы эти скрипты могли работать.
Возможно, вам потребуется отредактировать файл .htaccess в какой-то момент по разным причинам. В этом разделе рассказывается, как редактировать файл в cPanel, но не о том, что нужно изменить. статьи и ресурсы для этой информации.)
Существует множество способов редактирования файла .htaccess Самый простой способ отредактировать файл .
htaccess для большинства людей — через диспетчер файлов в cPanel.
Прежде чем что-либо делать, рекомендуется сделать резервную копию вашего веб-сайта, чтобы вы могли вернуться к предыдущей версии, если что-то пойдет не так.
Откройте файловый менеджер