La mijlocul secolului XX, cele mai bune minți ale omenirii au muncit din nou la două sarcini: crearea bombei atomice și, de asemenea, modul în care energia atomului poate fi utilizată în scopuri pașnice. Așa au apărut primele centrale nucleare din lume. Care este principiul funcționării centralelor nucleare? Și unde în lume sunt cele mai mari dintre aceste centrale?
Istoria și caracteristicile energiei nucleare
„Energia este capul tuturor” - așa poate fi refraziat celebrul proverb, având în vedere realitățile obiective ale secolului XXI. Cu fiecare nouă rundă de progres tehnologic, omenirea are nevoie de un număr din ce în ce mai mare. Astăzi, energia „atomului pașnic” este folosită activ în economie și producție, și nu numai în sectorul energetic.
Energia electrică produsă la așa-numitele centrale nucleare (al căror principiu este foarte simplu în natură) este larg utilizată în industrie, explorare spațială, medicină și agricultură.
Energia nucleară este industria grea care extrage căldura și energia electrică din energia cinetică a unui atom.
Când au apărut primele centrale nucleare? Principiul funcționării unor astfel de centrale electrice, oamenii de știință sovietici au studiat încă din anii 40. Apropo, în paralel, au inventat și prima bombă atomică. Astfel, atomul a fost atât „pașnic”, cât și mortal.
În 1948, I.V. Kurchatov a invitat guvernul sovietic să înceapă lucrări directe la extragerea energiei atomice. Doi ani mai târziu, în Uniunea Sovietică (în orașul Obninsk, Regiunea Kaluga), începe construcția chiar a primei centrale nucleare de pe planetă.
Principiul funcționării tuturor centralelor nucleare este similar, dar nu este deloc dificil să-l înțelegem. Acest lucru va fi discutat mai târziu.
NPP: principiul funcționării (fotografie și descriere)
La baza activității oricărei centrale nucleare este o reacție puternică care are loc în timpul fisiunii unui nucleu atomic. Uraniul-235 de atomi sau plutoniu sunt cel mai adesea implicați în acest proces. Nucleul atomilor este împărțit de un neutron care intră în ei din exterior. În acest caz, apar neutroni noi, precum și fragmente de fisiune, care au o enormă energie cinetică. Doar această energie este produsul principal și cheie al oricărei centrale nucleare.
Deci puteți descrie principiul de funcționare al reactorului NPP. În fotografia următoare puteți vedea cum arată din interior.
Se disting trei tipuri principale de reactoare nucleare:
- reactor de canale de mare putere (pe scurt - RBMK);
- reactor apă-apă (VVER);
- reactorul neutron rapid (BN).
Separat, merită descris principiul funcționării centralelor nucleare în ansamblu. Modul de funcționare va fi discutat în articolul următor.
Principiul funcționării centralelor nucleare (schema)
O centrală nucleară funcționează în anumite condiții și în moduri strict specificate. Pe lângă un reactor nuclear (unul sau mai multe), structura centralei nucleare include și alte sisteme, instalații speciale și personal înalt calificat. Care este principiul funcționării centralelor nucleare? Poate fi descris pe scurt după cum urmează.
Elementul principal al oricărei centrale nucleare este un reactor nuclear, în care au loc toate procesele principale. Am scris despre ce se întâmplă în reactor în secțiunea anterioară. Combustibilul nuclear (de obicei cel mai adesea este uraniu) sub formă de tablete negre mici este introdus în acest cazan imens.
Energia eliberată în timpul reacțiilor care au loc într-un reactor nuclear este transformată în căldură și transferată la lichidul de răcire (de obicei apă). Este demn de remarcat faptul că lichidul de răcire din acest proces primește o anumită doză de radiații.
În plus, căldura din lichidul de răcire este transferată în apă obișnuită (prin dispozitive speciale - schimbătoare de căldură), care, în consecință, fierbe. Vaporii de apă, care se formează în acest caz, rotesc turbina. Un ultim generator este conectat la acesta din urmă, care generează energie electrică.
Astfel, conform principiului funcționării unei centrale nucleare, este aceeași centrală termică. Singura diferență este modul în care se formează aburul.
Geografia energiei nucleare
Primele cinci țări producătoare de energie nucleară sunt următoarele:
- SUA.
- Franța.
- Japonia.
- Rusia.
- Coreea de Sud
În același timp, Statele Unite ale Americii, care generează aproximativ 864 miliarde kWh pe an, produc până la 20% din energia electrică a lumii.
În total, 31 de state operează centrale nucleare din lume. Dintre toate continentele planetei, doar două (Antarctica și Australia) sunt complet libere de energia nucleară.
Până în prezent, în lume funcționează 388 de reactoare nucleare. Adevărat, 45 dintre ei nu au generat energie electrică timp de un an și jumătate. Majoritatea reactoarelor nucleare sunt situate în Japonia și Statele Unite. Geografia lor completă este prezentată pe următoarea hartă. Țările cu reactoare nucleare care funcționează sunt marcate în verde, fiind indicat și numărul lor total într-o anumită stare.
Dezvoltarea energiei nucleare în diferite țări
În general, începând cu 2014, s-a înregistrat o scădere generală a dezvoltării energiei nucleare. Trei țări sunt lideri în construcția de noi reactoare nucleare: acestea sunt Rusia, India și China. În plus, o serie de state care nu au centrale nucleare intenționează să le construiască în viitorul apropiat. Acestea includ Kazahstan, Mongolia, Indonezia, Arabia Saudită și o serie de țări din Africa de Nord.
Pe de altă parte, o serie de state au început o reducere treptată a numărului de centrale nucleare. Acestea includ Germania, Belgia și Elveția. Și în unele țări (Italia, Austria, Danemarca, Uruguay) energia nucleară este interzisă la nivel legislativ.
Principalele probleme ale energiei nucleare
Dezvoltarea energiei nucleare are o problemă semnificativă de mediu. Aceasta este așa-numita poluare termică a mediului. Așadar, potrivit multor experți, centralele nucleare emit mai multă căldură decât centralele termice de aceeași capacitate. Poluarea termică a apei este deosebit de periculoasă, ceea ce încalcă condițiile naturale de viață ale organismelor biologice și duce la moartea multor specii de pești.
O altă problemă stringentă legată de energia nucleară privește siguranța nucleară în general. Pentru prima dată, umanitatea s-a gândit serios la această problemă după dezastrul de la Cernobil. Principiul de funcționare al NPP de la Cernobâl nu a fost prea diferit de cel al altor centrale nucleare. Totuși, acest lucru nu a salvat-o de un accident major și grav, care a avut consecințe foarte grave pentru toată Europa de Est.
Mai mult, pericolul energiei nucleare nu se limitează doar la posibile accidente tehnologice. Deci, apar mari probleme cu eliminarea deșeurilor nucleare.
Beneficiile energiei nucleare
Cu toate acestea, susținătorii dezvoltării energiei nucleare numesc, de asemenea, avantajele clare ale centralelor nucleare. Astfel, în special, Asociația Nucleară Mondială și-a publicat recent raportul cu date foarte interesante. Potrivit acestuia, numărul de victime umane care însoțesc producerea unui gigawatt de electricitate la centralele nucleare este de 43 de ori mai mic decât la centralele termice tradiționale.
Există și alte avantaje la fel de importante. Și anume:
- costuri reduse ale producției de energie electrică;
- curățenia ecologică a energiei nucleare (cu excepția poluării termice a apei);
- lipsa unei referințe geografice stricte a centralelor nucleare la surse mari de combustibil.
