- Главное, Как это работает, Тенденции, Энергетика

Все, что нужно знать об АЭС

Ядерная энергия — это недорогой и чистый при правильном хранении и утилизации способ получения энергии.

Сегодня ядерная энергетика играет малозаметную, но очень важную роль в нашей жизни. Ее применяют в сельском хозяйстве и промышленности: для производства аммиака, водорода, для опреснения соленых вод, она позволяет получать новые химические элементы, а также ее применяют для получения новых сортов сельскохозяйственных культур, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням. Энергия ядер нашла свое применение в медицине, например, недавно ученые создали аппарат позитронно-эмиссионной томографии, с помощью которого можно обнаружить рак на ранних стадиях. Также ядерную энергию используют на атомных ледоколах и подводных лодках.

Самый распространённый на нашем планете способ применения ядерной энергии — это преобразование ее в электричество на атомных электростанциях (АЭС).

Атомная электростанция — это комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путём использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

Как это работает?

В основе любой АЭС лежит контролируемый процесс деления атомного ядра. Если коротко, то суть работы любой АЭС заключается в преобразовании энергии из одного вида в другой. Сначала ядерная энергия переходит в тепловую, потом тепловая энергия — в механическую, а затем механическая — в электрическую. Атомная электростанция — это всегда целый комплекс различных сооружений. Каждое служит определенной цели.

Сердце атомной станции — это реактор. Внутри него находится активная зона, в которой происходит деление атомов урана-235 на нейтроны. Каждое распавшееся ядро заставляет соседние ядра распадаться точно также — это называется цепной реакцией. Во время такой реакции образуются мелкие частицы, которые обладают огромным запасом энергии. Частицы сталкиваются друг с другом и начинают выделять очень много тепла.

фото: Росэнергоатом

Сегодня большинство атомных реакторов работают на медленных нейтронах. Это значит, что добытый уран-235 обогащают до такого уровня, который позволяет поддерживать контролируемую цепную реакцию, например, сплавляют с алюминием. Затем этот обогащенной уран складывают в длинные цилиндры — тепловыделяющие элементы. Их устанавливают в реакторе так, чтобы между ними можно было ввести специальные стержни, которые управляют цепной реакцией.

После того, как это тепло выделилось, его нужно забрать из реактора. Это делается с помощью нескольких трубопроводов. Вода первого контура входит в корпус реактора и охлаждает тепловыделяющие сборки (при этом сама вода нагревается до 320 градусов). Затем через сеть теплообменных трубок парогенератора, она отдает тепло воде второго контура. Важно отметить, что она не соприкасается с ней, чтобы исключить возможность попадания радиоактивных веществ за пределы реакторного зала. Вода второго контура превращаясь в пар, вращает турбины, находящиеся в машинном отделении. Они преобразуют энергию вращения (механическая энергия) в электрический ток.

Насколько это безопасно?

При проектировании любой АЭС особое внимание уделяется системам безопасности. Затраты на них могут составлять до 40% от общей стоимости предприятия. Все атомные станции имеют несколько периметров безопасности — физические барьеры на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ. Внешний корпус современных АЭС способен выдерживать землетрясения до 9 балов, цунами, а также падение самолет весом до 400 тонн.  Системы безопасности внутри АЭС в случае аварии защитят от разрыва трубы первого контура и не позволят радиоактивным веществам покинуть пределы компьютерного зала.

фото: Росэнергоатом

Пожалуй, одна из главных проблем безопасности использования АЭС — это угроза распространения ядерного оружия. На атомной станции возможно нарабатывать оружейный плутоний. Это значит, что если на заводе по обогащению U-235 производят ядерное топливо с 2-5% содержанием изотопа U-235, необходимым для работы АЭС, то на том же заводе возможно довести содержание U-235 до 70-90%, которые необходимы для создания атомной бомбы.

С целью обеспечения международной безопасности, в 1968 году Генеральная ассамблея ООН одобрила Договор о нераспространении ядерного оружия ДНЯО). Договор признает «ядерными державами» только те страны, которые произвели и испытали ядерное оружие до 1 января 1967 года — то есть СССР, США, Великобритания, Франция и Китай. Участники ДНЯО, обладающие ядерное оружием, обязуется не передавать его или другие ядерные взрывные устройства кому бы то ни было, а также не помогать, не поощрять и не побуждать какое-либо государство, не обладающее ядерным оружием, к его производству или приобретению. Страны, не обладающие ядерным оружием, имеют право лишь развивать исследования, производство и использование ядерной энергии в мирных. На сегодняшний день участниками договора являются все государства, кроме Израиль, Индия, Пакистан.

АЭС в России и мире

Существует очень распространенный факт, что Россия и в ядерном вопросе опередила весь мир, запустив в 1954 году первый в мире ядерный реактор гражданского назначения. Да, это действительно так, он был сооружен в Обнинске, советском наукограде на Юге Москвы. Но этот реактор был очень маленьким и мог обеспечивать электроэнергией лишь несколько соседних колхозов, да несколько тысяч городских жителей. Первая полномасштабная АЭС открылась в американском штате Пенсильвания в 1957 году. Реактор для этой «атомки» был построен на базе реактора для атомного авианосца. Первая же коммерческая АЭС была построена в Великобритании, которую королева Елизавета торжественно открыла в 1956 году.

Сегодня лидерами использования атомной энергетики являются США, Япония, Франция, Россия и Южная Корея. Самый большой объем электроэнергии, получаемый от атомных электростанций вырабатывается в США. В прошлом году на производство ядерной энергии приходилось 19,3% от общего потребления электроэнергии в стране. Самая крупная АЭС расположена в Японии, в префектуре Ниигата. Касивадзаки-Карива включает в себя 7 ядерных реакторов суммарной максимальной мощностью 8212 МВт.

На 2019 год в России всего 10 действующих АЭС, эксплуатируется 35 энергоблоков совокупной мощностью 26 865 МВт. В российской атомной отрасли (включая АЭС, машиностроительные, производственные и научные предприятия) работает более 250 000 человек. Атомная энергетика в 2018 году обеспечила 18,7 % энергетических потребностей страны. Самой мощной АЭС России на текущий момент является Балаковская атомная станция.

После аварии на АЭС Три-Майл-Айленд, а также аварии на Чернобыльской АЭС и особенно в Японии (после аварии на АЭС Фукусима-1), некоторые страны не только приостановились развитие атомной энергетики, но и ввели мораторий на нее. Италия закрыла все свои АЭС, Швеция, Германия и Великобританией не некоторое время приостановили развитие атомной энергетики. Также политики из Австрии, Дании, Ирландии, Испании и Швейцарии неоднократно публично высказывались о возможном введении моратория на АЭС.

Экологичны ли АЭС?

Любая атомная электростанция имеет негативное воздействие на окружающую среду. Пожалуй, самым главным минусом являются радиоактивные отходы.

На сегодняшний день есть несколько способов утилизации радиоактивных отходов. Самый распространённый – это захоронение их в земле. Топливо, которое уже побывало в реакторе называется облученным. В нем остается мало полезного урана, так как он выгорает во время ядерной реакции. Облученное топливо помещают во временное хранилище, где его в течении нескольких лет охлаждаю в специальных бассейнах. После столь длительных процедур радиоактивные отходы (РАО) отправляют либо на переработку, либо на «кладбище». Центральным ядерным полигоном России является Новая Земля.

Еще один минус — это большие территории, которые необходимы для постройки АЭС, а также сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Например, чтобы построить АЭС мощностью 1000 МВт, потребуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га.

Также нельзя до конца исключить попадание радиоактивных элементов в воду, почву, воздух в процессе добычи, транспортировки ядерного топлива и при эксплуатации АЭС.

При этом атомная электростанция имеет ряд преимуществ перед другими видами электростанций. Например, обычная теплоэлектростанция, работающая на угле, выделяет гораздо больше радиоактивных элементов, которые всегда содержатся в угле.

Валерия Кузнецова

 

Все тексты автора — Валерия Кузнецова

Студентка 4 курса факультета журналистки МГУ. С 14 лет я мечтаю стать профессиональным журналистом, таким как Мариана Максимовская или Роман Супер. И вот, детские мечты потихоньку сбываются. Уже через год я выйду из Университета с дипломом политического тележурналиста. Сфера нефти и газа меня заинтересовала всего год назад, ровно в тот день, когда журналист из «Коммерсантъ» Юрий Барсуков провёл первое занятие в рамках доп. образования на нашем факультете. С тех пор, я погрузилась в деловую журналистику целиком. Теперь у меня новая мечта — научиться писать о нефтегазовой сфере так, чтобы было интересно и полезно каждому жителю России, а не только работникам этой сферы! Свободное время я провожу с друзьями, мы любим активный отдых, путешествия и кино.
Валерия Кузнецова

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *