Атомні станції. Атомні станції України. Атомні станції Росії

Сучасні потреби людства в енергії зростають гігантськими темпами. Зростає її витрата на освітлення міст, на промислові та інші потреби народного господарства. Відповідно, в атмосферу викидається все більше і більше кіптяви від спалюваного вугілля і мазуту, посилюється парниковий ефект. Крім того, все більше розмов в останні роки про введення в експлуатацію електричних транспортних засобів, які також внесуть свою лепту у підвищення споживання електрики.

На жаль, екологічно чисті ГЕС покрити такі гігантські потреби не в змозі, а подальше збільшення числа ТЕС і ТЕЦ попросту недоцільно. Що ж зробити в даному випадку? А вибирати щось особливо нема з чого: атомні станції при правильній їх експлуатації є відмінним виходом з енергетичного глухого кута.

Незважаючи на те, що трапилося в Чорнобилі, навіть пам`ятаючи про недавні невдачах японців, вчені всього світу визнають, що мирний атом - єдине рішення, що наближається енергетичної кризи на сьогоднішній день. Широко розрекламовані альтернативні джерела енергії не дають навіть сотої частки того обсягу електрики, який потрібно світу щодня.

Крім того, навіть вибух атомної станції у Чорнобилі не нанесла навколишньому середовищу і сотої частки того утрати, який відзначається навіть при одній катастрофі на нафтовидобувній платформі. Інцидент з ВР - яскраве тому підтвердження.

Принцип дії ядерного реактора

Джерелом тепла є тепловиділяючі елементи - ТВЕЛ. По суті, це трубки з цирконієвого сплаву, який слабко піддається дегенерації навіть в зоні активного ділення атомів. Всередину містяться таблетки двоокису урану або крупка зі сплаву урану і молібдену. Усередині реактора ця трубки компонують в збірки, кожна з яких містить по 18 ТВЕЛ.

Всього збірок може бути майже дві тисячі, причому розміщуються вони в каналах всередині графітової кладки. Вирізняється тепло збирається за допомогою теплоносія, причому в сучасних АЕС два циркуляційних контуру. У другому з них вода ніяк не взаємодіє з активною зоною реактора, що значно підвищує безпеку конструкції в цілому. Сам реактор своєму розпорядженні в шахті, а для графитной кладки створюється спеціальна капсула з того ж цирконієвого сплаву (30 мм завтовшки).

Вся конструкція спирається на надзвичайно масивне підставу з високоміцного бетону, під яким розташовується басейн. Він служить для охолодження ядерного палива в разі аварії.

Принцип дії простий: ТВЕЛи нагріваються, тепло від них передається на первинний теплоносій (рідкий натрій, дейтерій), після чого енергія передається на вторинний контур, усередині якого під величезним тиском циркулює вода. Вона тут же закипає, а пар розкручує турбіни генераторів. Після цього пара надходить у конденсуючі пристрої, знову переходить в рідкий стан, після чого знову відправляється у вторинний контур.

Історія створення

У другій половині 40-х років в СРСР були прикладені всі сили для створення проектів, які передбачали мирне використання атомної енергії. Знаменитий академік Курчатов, виступаючи на черговому засіданні ЦК КПРС, висунув пропозицію про використання атомної енергії в справі вироблення електроенергії, в якій країна, відновлювана після страшної війни, гостро потребувала.

У 1950 році почалося будівництво атомної станції (першої в світі, до речі), яку заклали в селищі Обнінськ, що в Калузькій області. Через чотири роки ця станція, що мала потужність в 5 МВт, була успішно запущена. Унікальність події ще й у тому, що наша країна стала першим у світі державою, яка зумів ефективно використовувати атом виключно в мирних цілях.

Продовження роботи

Уже в 1958 році були розпочаті роботи з проектування Сибірської АЕС. Проектна потужність збільшилася відразу в 20 разів, склавши вже 100 МВт. Але унікальність ситуації навіть не в цьому. Коли станцію здавали, її віддача склала 600 МВт. Учені всього за пару років зуміли натолько поліпшити проект, а зовсім недавно така результативність здавалася скоєно неможливою.

Втім, атомні станції на просторах Союзу тоді росли не гірше грибів. Так, вже через пару років після Сибірської була запущена Белоярская АЕС. Незабаром була побудована станція у Воронежі. У 1976 році була введена в експлуатацію Курська атомна станція, реактори якої в 2004 році були серйозно модернізовані.

Взагалі, АЕС будувалися в плановому порядку весь післявоєнний період. Тільки катастрофа в Чорнобилі змогла загальмувати цей процес.

Як справи йшли за кордоном

Не слід вважати, що подібні розробки велися виключно в нашій країні. Англійці прекрасно розуміли, наскільки важливими можуть бути атомні станції, а тому активно працювали в цьому напрямку. Так, уже в 1952 році вони запустили власний проект з розробки і створення АЕС. Через чотири роки містечко Колдер-Холл став першим англійським атомним містом з власною електростанцією на 46 МВт. У 1955 році урочисто ввели в експлуатацію АЕС в американському місті Шиппінгпорт. Її потужність була рівною 60 МВт. З тих пір атомні електричні станції почали свій тріумфальний хід по світу.

Загрози мирного атома

Перша ейфорія від приборкання атома вже незабаром змінилася тривогою і страхом. Зрозуміло, найсерйознішою катастрофою стала ЧАЕС, але був комбінат «Маяк», аварії з атомними реакторами в АПЛ, а також інші інциденти, про багато з яких ми напевно ніколи не дізнаємося. Наслідки цих аварій змусили людей замислитися про підвищення рівня культури використання атомної енергії. Крім того, людство ще раз усвідомило, що не в силах протистояти стихійним силам природи.

Багато світила світової науки довго обговорювали, як же зробити атомні станції безпечніше. У Москві 1989 була зібрана всесвітня асамблея, за результатами наради якої були зроблені висновки про необхідність кардинально посилити контроль над атомною енергетикою.

Сьогодні світові співтовариства пильно стежать, як дотримуються всі ці угоди. Втім, ніякі спостереження і контроль не можуть врятувати від природних катаклізмів або банальної дурості. Це ще раз підтвердила аварія на "Фукусіма-1", в результаті якої вже сотні мільйонів тонн радіоактивної води вилилися в Тихий Океан. Взагалі, Японія, атомна станція в якій - єдиний засіб забезпечення гігантських потреб промисловості і населення електрикою, від програми будівництва АЕС так і не відмовилася.

Класифікація

Всі АЕС можуть класифікуватися за типом вироблюваної енергії, а також за моделлю свого реактора. Враховується також ступінь безпеки, тип конструкції, а також інші важливі параметри.

Ось так вони поділяються за типом вироблюваної енергії:

• Атомні електростанції. Єдиною енергією, яка на них виробляється, є електрику.
• Атомні теплоелектростанції. Крім електрики, ці споруди виробляють також тепло, що робить їх особливо цінними для розміщення в північних містах. Там експлуатація АЕС дозволяє різко знизити залежність регіону від поставок палива з інших регіонів.

Використовуване паливо та інші характеристики

Найбільш поширеними є атомні реактори, в якості палива для яких використовується збагачений уран. Теплоносій - легка вода. Називаються подібні реактори легководними, причому їх розрізняють два різновиди. У першому випадку той пар, який служить для обертання турбін, утворюється в активній зоні реактора.

Для утворення пари в другому випадку служить система теплоотводов, завдяки якій вода в активну зону не надходить. До речі кажучи, розробляти цю систему почали вже в 50-х роках минулого століття, причому основою для неї послужили американські військові розробки. Приблизно в той же час в СРСР був розроблений реактор першого типу, але з замедляющей системою, в ролі якої використовувалися графітові стрижні.

Саме так з`явився газоохолоджувальні реактор, який використовують багато атомні станції Росії. Швидке прискорення будівництва станцій саме цієї моделі було пов`язано з тим, що в якості побічного продукту реактори видавали збройовий плутоній. Крім того, в якості палива для такого різновиду підходить навіть звичайний природний уран, поклади якого в нашій країні досить великі.

Іншим типом реакторів, які мають досить широке поширення у світі, є модель на важкій воді і з природним ураном як паливо. Спершу такі моделі створювалися майже усіма країнами, які мали доступ до ядерних реакторів, але сьогодні в число їх експлуататорів входить одна тільки Канада, в надрах якої є багатющі поклади природного урану.

Як удосконалювалися реактори?

Спершу для виготовлення оболонок ТВЕЛів і циркуляційних каналів використовувалася звичайна сталь. У той момент ще не було відомо про цирконієвих сплавах, які для подібних цілей підходять набагато краще. Охолоджувався реактор водою, що подається під тиском у 10 атмосфер.

Виділявся при цьому пар мав температуру в 280 градусів. Всі канали, в яких розміщувалися ТВЕЛи, були зроблені знімними, так як їх було потрібно порівняно часто замінювати. Справа в тому, що в зоні активності ядерного палива матеріали досить швидко піддаються деформації і руйнування. Взагалі-то конструктивні елементи в активній зоні розраховані на 30 років, але в таких справах оптимізм неприпустимий.

ТВЕЛи

У цьому випадку вчені вирішили використовувати варіант з одностороннім трубчастим охолодженням. Така конструкція різко зменшує шанси на потрапляння продуктів поділу в теплообмінний контур навіть у разі пошкодження тепловиділяючого елемента. Саме ж ядерне паливо являє собою сплав урану і молібдену. Таке рішення дозволило створити порівняно недороге і надійне обладнання, яке може стабільно функціонувати навіть в умовах значно підвищеної температури.

Чорнобиль

Як не дивно, але сумно знаменитий Чорнобиль, атомна станція якого стала символом техногенних катастроф минулого століття, був справжнім торжеством науки. На той момент в її будівництві та проектуванні використовувалися самі передові технології. Потужність одного тільки реактора досягала 3200 МВт. Паливо теж було новим: на ЧАЕС вперше застосували збагачену двоокис природного урану. Одна тонна такого палива містить всього 20 кілограмів урану-235. Всього ж в реактор заправлявся по 180 тонн двоокису урану. До цих пір точно не відомо, хто і з якою метою вирішив провести на станції експеримент, який суперечив всіма мислимими правилами техніки безпеки.

Атомні станції в Росії

Якби не катастрофа на ЧАЕС, в нашій країні (швидше за все) досі б тривала програма по максимально широкому і повсюдного будівництва атомних станцій. В усякому разі саме такий підхід був запланований в СРСР.

Взагалі, відразу після Чорнобиля багато програм стали масово згортатися, що відразу призвело до зростання цін на багато «екологічно чисті» сорти теплоносіїв. У багатьох областях були змушені повернутися до будівництва ТЕЦ, які (в тому числі) працюють навіть на вугіллі, продовжуючи жахливо забруднювати атмосферу великих міст.

У середині 2000-х років уряд все ж усвідомило необхідність розвитку атомної програми, так як без цього просто неможливо забезпечити багато районів нашої країни енергією в необхідній кількості.

Скільки ж АЕС на сьогоднішній день є у нас в країні? Всього десять. Так, це всі атомні станції Росії. Але навіть це їх кількість виробляє більше 16% енергії, яка споживається нашими громадянами. Потужність всіх 33 енергоблоків, які працюють в складі цих АЕС, дорівнює 25,2 ГВт. Практично 37% потреб наших північних регіонів в електриці покривають саме атомні станції.

Однією з найвідоміших є Ленінградська атомна станція, побудована ще в 1973 році. В даний час продовжується інтенсивне будівництво другої черги, що дозволить збільшити видається потужність (4000 МВт) мінімум в два рази.

Українські АЕС

Радянський Союз дуже багато зробив у тому числі і для розвитку енергетики в союзних республіках. Так, Литва свого часу отримала не тільки прекрасну інфраструктуру і масу промислових підприємств, але також Ігналінську АЕС, яка до 2005 року була справжньою «Курочкою Рябий», що забезпечує чи не всю Прибалтику дешевої (і своєї!) Енергією.

Але головний подарунок зробили України, яка отримала відразу чотири електростанції. Запорізька АЕС взагалі є найпотужнішою в Європі, видаючи відразу 6 ГВт енергії. Взагалі, атомні станції України дають їй можливість самостійно забезпечувати себе електрикою, ніж вже не можуть похвалитися в тій же Литві.

Зараз працюють всі ті ж самі чотири станції: Запорізька, Рівненська, Південно-Українська та Хмельницька. Всупереч загальноприйнятій думці, третій блок ЧАЕС продовжував працювати аж до 2000 року, справно постачаючи регіон електрикою. На даний момент 46% всього українського електрики виробляють саме атомні станції України.

Дивні політичні амбіції влади в країні призвели до того, що в 2011 році було прийнято рішення про заміщення російських ТВЕЛів американськими. Експеримент повністю провалився, а української промисловості було завдано збитків майже в 200 мільйонів доларів.

Перспективи

Сьогодні у всьому світі знову згадують про переваги мирного атома. Ціле місто може забезпечуватися енергією від маленької і примітивною АЕС, яка витрачає в рік близько 2 тонн палива. Скільки за той же період доведеться спалити газу або вугілля? Так що перспективи у технології величезні: енергоносії традиційних видів постійно зростають в ціні, а їх кількість зменшується.