Pabeigts: Studentu gr. XXXXXXX
Pilns vārds
Ievads
Līdzšinējā pieredze rāda, ka paiet vismaz 80 gadi, pirms vienus galvenos enerģijas avotus aizstāj citi - koksni aizstāj ogles, ogles ar naftu, naftu ar gāzi, ķīmisko kurināmo aizstāj ar kodolenerģiju. Atomenerģijas apgūšanas vēsture – no pirmajiem eksperimentālajiem eksperimentiem – sniedzas aptuveni 60 gadu senā pagātnē, kad 1939. g. Tika atklāta urāna skaldīšanas reakcija.
Mūsu gadsimta 30. gados slavenais zinātnieks I.V. Kurčatovs pamatoja nepieciešamību attīstīt zinātnisko un praktisko darbu kodoltehnoloģiju jomā interesēs tautsaimniecība valstīm.
1946. gadā Krievijā tika uzbūvēts un palaists pirmais kodolreaktors Eiropas un Āzijas kontinentā. Tiek veidota urāna ieguves nozare. Tika organizēta kodoldegvielas - urāna-235 un plutonija-239 - ražošana un izveidota radioaktīvo izotopu ražošana.
1954. gadā Obņinskā sāka darboties pasaulē pirmā atomelektrostacija, un pēc 3 gadiem okeānā ienāca pasaulē pirmais ar kodolenerģiju darbināms kuģis – ledlauzis Ļeņins.
Kopš 1970. gada daudzās pasaules valstīs tiek īstenotas liela mēroga kodolenerģijas attīstības programmas. Pašlaik visā pasaulē darbojas simtiem kodolreaktoru.
Kodolenerģija ir nozare, kas aktīvi attīstās. Ir skaidrs, ka tam ir paredzēta liela nākotne, jo naftas, gāzes un ogļu rezerves pakāpeniski izžūst, un urāns ir diezgan izplatīts elements uz Zemes. Taču jāatceras, ka kodolenerģija ir saistīta ar paaugstinātu bīstamību cilvēkiem, kas jo īpaši izpaužas kā ārkārtīgi nelabvēlīgās avārijas sekas, ko izraisa kodolreaktoru iznīcināšana.
Cik bīstama ir kodolenerģija? Īpaši bieži šo jautājumu sāka uzdot pēdējā laikā, īpaši pēc avārijām Three Mile Island atomelektrostacijās un Černobiļas atomelektrostacija.
Kodolenerģijas iezīmes
Enerģija ir pamats. Visas civilizācijas priekšrocības, visas cilvēka darbības materiālās sfēras – no veļas mazgāšanas līdz Mēness un Marsa izpētei – prasa enerģijas patēriņu. Un jo tālāk, jo vairāk.
Mūsdienās atomenerģija tiek plaši izmantota daudzās ekonomikas nozarēs. Tiek būvētas jaudīgas zemūdenes un virszemes kuģi ar atomelektrostacijām. Mierīgo atomu izmanto minerālu meklēšanai. Plašs pielietojums bioloģijā, lauksaimniecība, medicīna, kosmosa izpētē tika atrasti radioaktīvie izotopi.
Krievijā ir 9 atomelektrostacijas (AES), un gandrīz visas no tām atrodas valsts blīvi apdzīvotajā Eiropas daļā. Šo atomelektrostaciju 30 kilometru zonā dzīvo vairāk nekā 4 miljoni cilvēku.
Atomelektrostaciju pozitīvā nozīme enerģijas bilancē ir acīmredzama. Hidroenerģijas darbībai ir nepieciešams izveidot lielus rezervuārus, zem kuriem upju krastos tiek appludinātas lielas auglīgas zemes platības. Tajos esošais ūdens stagnē un zaudē savu kvalitāti, kas savukārt saasina ūdensapgādes, zivsaimniecības un atpūtas industrijas problēmas.
Termoelektrostacijas visvairāk veicina biosfēras iznīcināšanu un dabiskā vide Zeme. Viņi jau iznīcinājuši daudzus desmitus tonnu organiskās degvielas. Lai to iegūtu, no lauksaimniecības un citām teritorijām tiek ņemtas milzīgas zemes platības. Atklātās ogļu ieguves zonās veidojas “Mēness ainavas”. Un palielinātais pelnu saturs degvielā ir galvenais iemesls desmitiem miljonu tonnu izplūdei gaisā. Visas pasaules termoelektrostacijas gadā atmosfērā izdala līdz 250 miljoniem tonnu pelnu un aptuveni 60 miljonus tonnu sēra dioksīda.
Atomelektrostacijas ir trešais “valis” mūsdienu pasaules energosistēmā. Atomelektrostaciju tehnoloģija neapšaubāmi ir nozīmīgs zinātnes un tehnoloģiskā progresa sasniegums. Atomelektrostacijas bezproblēmu darbības laikā praktiski nerada piesārņojumu vidi, izņemot termisko. Tiesa, atomelektrostaciju (un kodoldegvielas cikla uzņēmumu) darbības rezultātā rodas radioaktīvie atkritumi, kas rada potenciālu apdraudējumu. Taču radioaktīvo atkritumu apjoms ir ļoti mazs, tie ir ļoti kompakti, un tos var uzglabāt apstākļos, kas garantē, ka tie neizplūdīs.
Atomelektrostacijas ir ekonomiskākas nekā parastās termostacijas, un, pats galvenais, pareizi darbinot tās ir tīri enerģijas avoti.
Tajā pašā laikā, attīstot kodolenerģiju ekonomikas interesēs, mēs nedrīkstam aizmirst par cilvēku drošību un veselību, jo kļūdas var izraisīt katastrofālas sekas.
Kopumā kopš atomelektrostaciju darbības sākuma 14 pasaules valstīs notikuši vairāk nekā 150 dažādas sarežģītības pakāpes incidenti un avārijas. Tipiskākie no tiem: 1957. gadā - Vējskalā (Anglija), 1959. gadā - Santa Susannā (ASV), 1961. gadā - Aidaho Fallsā (ASV), 1979. gadā - Tri atomelektrostacijā -Mile Island (ASV) , 1986. gadā - Černobiļas atomelektrostacijā (PSRS).
Mūsdienās aptuveni 17% no globālās elektroenerģijas saražotās tiek iegūti no atomelektrostacijām (AES). Dažās valstīs tā īpatsvars ir daudz lielāks. Piemēram, Zviedrijā tā sastāda aptuveni pusi no visas elektroenerģijas, Francijā – aptuveni trīs ceturtdaļas. Nesen saskaņā ar Ķīnā pieņemto programmu atomelektrostaciju enerģijas devumu plānots palielināt piecas līdz sešas reizes. Atomelektrostacijām ir manāma, lai gan vēl ne izšķiroša loma ASV un Krievijā.
Pirms vairāk nekā četrdesmit gadiem, kad pirmā atomelektrostacija ražoja elektroenerģiju tolaik mazpazīstamajā Obņinskas pilsētā, daudziem šķita, ka kodolenerģija ir pilnīgi droša un videi draudzīga. Negadījums vienā no Amerikas atomelektrostacijām un pēc tam Černobiļas katastrofa parādīja, ka patiesībā kodolenerģija ir saistīta ar lielām briesmām. Cilvēki ir nobijušies. Sabiedrības pretestība mūsdienās ir tāda, ka jaunu atomelektrostaciju celtniecība lielākajā daļā valstu ir praktiski apstājusies. Vienīgie izņēmumi ir Austrumāzijas valstis – Japāna, Koreja, Ķīna, kur kodolenerģija turpina attīstīties.
Speciālisti, kuri zina stiprās puses un vājās puses reaktori, raugieties uz kodolbīstamību mierīgāk. Uzkrātā pieredze un jaunās tehnoloģijas ļauj uzbūvēt reaktorus, kuru nekontrolējamības iespējamība, lai arī ne nulle, ir ārkārtīgi maza. Mūsdienu kodoluzņēmumos tiek nodrošināta visstingrākā radiācijas kontrole telpās un reaktoru kanālos: maināmi kombinezoni, speciālie apavi, automātiskie radiācijas detektori, kas nekad neatvērs gaisa slūžu durvis, ja uz jums ir kaut nelielas radioaktīvo "netīrumu" pēdas. tu. Piemēram, atomelektrostacijā Zviedrijā, kur tīrākās plastmasas grīdas un nepārtraukta gaisa attīrīšana plašās telpās, šķiet, izslēdz pat domu par kādu manāmu radioaktīvo piesārņojumu.
Pirms kodolenerģijas tika veikti testi kodolieroči. Uz zemes un atmosfērā tika izmēģinātas kodolbumbas un kodoltermiskās bumbas, kuru sprādzieni šausmināja pasauli. Tajā pašā laikā inženieri izstrādāja un kodolreaktori, paredzēts saņemt elektriskā enerģija. Prioritāte tika piešķirta militārajam virzienam - jūras spēku kuģu reaktoru ražošanai. Militārie departamenti uzskatīja par īpaši daudzsološu reaktoru izmantošanu zemūdenēs: šādiem kuģiem būtu gandrīz neierobežots darbības diapazons un tie varētu palikt zem ūdens gadiem ilgi. Amerikāņi koncentrēja savus spēkus uz spiediena ūdens reaktoru radīšanu, kuros parasts ("vieglais") ūdens kalpoja kā neitronu moderators un dzesēšanas šķidrums un kuriem bija liela jauda uz spēkstacijas masas vienību. Tika uzbūvēti pilna mēroga uz zemes izvietoti transporta reaktoru prototipi, uz kuriem tika pārbaudīti visi dizaina risinājumi un testētas vadības un drošības sistēmas. XX gadsimta 50. gadu vidū. Pirmā zemūdene ar kodolenerģiju Nautilus kuģoja zem Ziemeļu Ledus okeāna ledus.
Līdzīgi darbi tika veikti arī mūsu valstī, tikai kopā ar spiediena ūdens reaktoriem tika izstrādāts kanālu grafīta reaktors (kurā ūdens kalpoja arī kā dzesēšanas šķidrums un grafīts kā moderators). Tomēr, salīdzinot ar spiediena ūdens reaktoru, grafīta reaktoram ir mazs jaudas blīvums. Tajā pašā laikā šādam reaktoram bija būtiska priekšrocība - jau bija ievērojama pieredze rūpniecisko grafīta reaktoru būvniecībā un ekspluatācijā, kas no transporta iekārtām galvenokārt atšķīrās ar dzesēšanas ūdens spiedienu un temperatūru. Un pieredze nozīmēja ietaupīt laiku un naudu izstrādes darbā. Izveidojot uz zemes bāzētu grafīta reaktora prototipu transporta iekārtām, kļuva acīmredzama tā bezjēdzība. Un tad tika nolemts to izmantot kodolenerģijai. AM reaktors, pareizāk sakot, tā 5000 kW turboģenerators tika pieslēgts elektrotīklam 1954. gada 27. jūnijā, un visa pasaule uzzināja, ka PSRS ir iedarbināta pasaulē pirmā atomelektrostacija – atomelektrostacija.
Kopā ar kanālu grafīta reaktoriem mūsu valstī, kā arī ASV, kopš 20. gadsimta 50. gadu vidus. gados attīstījās virziens, kas balstīts uz spiediena ūdens enerģijas reaktoru (VVER) izmantošanu. Viņu raksturīga iezīme- milzīga ēka ar diametru 4,5 m un augstumu 11 m, kas paredzēta augsts asinsspiediens- līdz 160 atm. Šādu apvalku ražošana un transportēšana uz atomelektrostacijas vietu ir ārkārtīgi grūts uzdevums. Amerikāņu firmas, uzsākot kodolenerģijas attīstību, pamatojoties uz PWR reaktoriem, upju krastos uzcēla rūpnīcas reaktorkuģu ražošanai, uzbūvēja baržas to transportēšanai uz atomelektrostacijas būvniecības vietu un celtņus ar 1000 tonnu celtspēju. Šī pārdomātā pieeja ļāva Amerikas Savienotajām Valstīm ne tikai apmierināt savas vajadzības, bet arī 70. gados iekarot ārējo kodolenerģijas ražošanas tirgu. PSRS nevarēja tik plaši un ātri attīstīt rūpniecisko bāzi atomelektrostacijām ar VVER reaktoriem. Sākumā tikai viena Izhoras rūpnīca varēja ražot vienu reaktora kuģi gadā. Attommash palaišana notika tikai 70. gadu beigās.
RBMK reaktors (lieljaudas reaktors, kanāls), kurā degvielas elementus dzesējošais ūdens atrodas vārīšanās stāvoklī, parādījās kā nākamais posms kanālu grafīta reaktoru secīgajā attīstībā: rūpnieciskais grafīta reaktors, reaktors. pasaulē pirmā atomelektrostacija, Belojarskas AES reaktori. Ļeņingradas AES pie RBMK parādīja savu rūdījumu. Neskatoties uz tradicionālo klātbūtni automātiskā sistēma regulējumu, operatoram arvien biežāk nācās iejaukties reaktora vadībā, degvielai izdegot (līdz 200 reizēm maiņā). Tas bija saistīts ar pozitīvu atgriezenisko saiti reaktora darbības laikā, kas izraisīja nestabilitātes attīstību 10 minūšu laikā. Jebkuras ierīces ar pozitīvu atgriezenisko saiti normālai stabilai darbībai ir nepieciešama uzticama automātiskā vadības sistēma. Tomēr šādas sistēmas atteices dēļ vienmēr pastāv negadījuma risks. Ar nestabilitātes problēmu saskārās arī Kanādā, kad 1971. gadā viņi iedarbināja kanāla reaktoru ar smago ūdeni kā neitronu regulētāju un verdošu vieglu ūdeni kā dzesēšanas šķidrumu. Kanādas speciālisti nolēma nekārdināt likteni un slēdza instalāciju. Salīdzinoši ātri tika izstrādāta jauna RBMK pielāgota automātiskās vadības sistēma. Tā ieviešana nodrošināja pieņemamu reaktora stabilitāti. PSRS sākās sērijveida atomelektrostaciju celtniecība ar RBMK reaktoriem (šādas stacijas nekur pasaulē neizmantoja).
Neskatoties uz jaunas regulatīvās sistēmas ieviešanu, joprojām pastāv briesmīgi draudi. RBMK reaktoram ir raksturīgi divi galējie stāvokļi: vienā no tiem reaktora kanāli ir piepildīti ar verdošu ūdeni, bet otrā - ar tvaiku. Neitronu reizināšanas koeficients, pildot to ar verdošu ūdeni, ir lielāks nekā tad, ja tas ir piepildīts ar tvaiku. Šādos apstākļos pozitīvs atsauksmes, kurā jaudas palielināšanās izraisa papildu tvaika daudzuma parādīšanos kanālos, kas savukārt izraisa neitronu reizināšanas koeficienta palielināšanos un līdz ar to arī turpmāku jaudas pieaugumu. Tas ir zināms jau ilgu laiku, kopš RBMK projektēšanas. Tomēr tikai pēc tam Černobiļas katastrofa Rūpīgas analīzes rezultātā izrādījās, ka ir iespējams paātrināt reaktoru, izmantojot tūlītējus neitronus. Pulksten 1 stunda 23 minūtes. 1986. gada 26. aprīlī eksplodēja Černobiļas atomelektrostacijas 4. bloka reaktors. Tās sekas ir briesmīgas.
Tātad, vai ir nepieciešams attīstīt kodolenerģiju? Enerģijas ražošana atomelektrostacijās un ACT (nukleārās siltumapgādes stacijas) ir videi draudzīgākais enerģijas ražošanas veids. Enerģija no vēja, saules, pazemes siltuma utt. nevar nekavējoties un ātri aizstāt kodolenerģiju. Saskaņā ar prognozi ASV 21. gadsimta sākumā. Visas šādas enerģijas ražošanas metodes veidos ne vairāk kā 10% no pasaulē saražotās enerģijas.
Izglābt mūsu planētu no piesārņojuma ar miljoniem tonnu oglekļa dioksīda, slāpekļa oksīda un sēra, ko pastāvīgi izdala termoelektrostacijas, kas darbojas ar oglēm un mazutu, un apturēt milzīgu skābekļa daudzumu sadedzināšanu ir iespējams tikai ar kodolenerģija. Bet tikai tad, ja ir izpildīts viens nosacījums: Černobiļa nedrīkst atkārtoties. Lai to izdarītu, ir jāizveido absolūti uzticams enerģijas reaktors. Bet dabā nav nekā absolūti uzticama, visi procesi, kas nav pretrunā ar dabas likumiem, notiek ar lielāku vai mazāku varbūtību. Un kodolenerģijas pretinieki strīdas apmēram šādi: negadījums ir maz ticams, bet nav garantijas, ka tas nenotiks šodien vai rīt. Domājot par to, jāņem vērā sekojošais. Pirmkārt, RBMK reaktora sprādziens tādā stāvoklī, kādā tas darbojās pirms avārijas, nekādā ziņā nav maz ticams notikums. Otrkārt, ar šo pieeju mums visiem jādzīvo pastāvīgās bailēs, ka Zeme šodien vai rīt sadursies ar lielu asteroīdu, arī šāda notikuma iespējamība nav nulle. Šķiet, ka reaktoru, kuram lielas avārijas iespējamība ir diezgan zema, var uzskatīt par absolūti drošu.
PSRS ir uzkrāta daudzu gadu pieredze atomelektrostaciju būvniecībā un ekspluatācijā ar VVER reaktoriem (līdzīgi kā amerikāņu PWR), uz kuru bāzes salīdzinoši īsā laikā var izveidot drošāku jaudas reaktoru. Tāds, lai avārijas gadījumā visiem urāna kodolu radioaktīvajiem skaldīšanas fragmentiem jāpaliek norobežojuma apvalkā.
Attīstītās valstis ar lielu iedzīvotāju skaitu pārskatāmā nākotnē to nespēs tuvošanās dēļ vides katastrofa iztikt bez kodolenerģijas pat ar dažām tradicionālās degvielas rezervēm. Enerģijas taupīšanas režīms var tikai uz laiku atlikt problēmu, bet ne atrisināt. Turklāt daudzi eksperti uzskata, ka mūsu apstākļos nebūs iespējams panākt pat īslaicīgu efektu: energoapgādes uzņēmumu efektivitāte ir atkarīga no ekonomiskās attīstības līmeņa. Pat ASV pagāja 20-25 gadi kopš energoietilpīgas ražošanas ieviešanas rūpniecībā.
Piespiedu pauze, kas radusies kodolenerģijas attīstībā, būtu jāizmanto, lai izstrādātu diezgan drošu jaudas reaktoru uz VVER reaktora bāzes, kā arī izstrādātu alternatīvus jaudas reaktorus, kuru drošībai jābūt vienādā līmenī, un ekonomiskā efektivitāte ir daudz augstāka. Demonstrācijas atomelektrostaciju ar pazemes VVER reaktoru vēlams būvēt visērtākajā vietā, lai pārbaudītu tās ekonomisko efektivitāti un drošību.
Pēdējā laikā tiek piedāvāti dažādi atomelektrostaciju dizaina risinājumi. Jo īpaši kompakto atomelektrostaciju izstrādāja Sanktpēterburgas jūras inženieru biroja "Malahīts" speciālisti. Piedāvātā stacija ir paredzēta Kaļiņingradas apgabalam, kur energoresursu problēma ir diezgan akūta. Izstrādātāji ir paredzējuši šķidrā metāla dzesēšanas šķidruma (svina un bismuta sakausējuma) izmantošanu atomelektrostacijā un izslēdz iespēju, ka tajā varētu notikt radiācijai bīstami negadījumi, tostarp jebkādas ārējas ietekmes rezultātā. Stacija ir videi draudzīga un ekonomiski efektīva. Paredzēts, ka visas tās galvenās iekārtas ir novietotas dziļi pazemē - tunelī ar diametru 20 m, kas atrodas starp akmeņiem, kas ļauj samazināt virszemes konstrukciju skaitu un atsavinātās zemes platību. Projektējamās atomelektrostacijas struktūra ir modulāra, kas arī ir ļoti svarīgi. Kaļiņingradas AES projektētā jauda ir 220 MW, taču to var samazināt vai palielināt vairākas reizes pēc nepieciešamības, mainot moduļu skaitu.
KODOLENERĢIJA
tehnoloģiju joma, kuras pamatā ir atomu kodolu dalīšanās reakcijas izmantošana siltuma un elektrības ražošanai. 1990. gadā atomelektrostacijas (AES) saražoja 16% no pasaulē saražotās elektroenerģijas. Šādas spēkstacijas darbojās 31 valstī un tika uzbūvētas vēl 6 valstīs. Atomenerģijas nozare visnozīmīgākā ir Francijā, Beļģijā, Somijā, Zviedrijā, Bulgārijā un Šveicē, t.i. tajās rūpnieciski attīstītajās valstīs, kur nav pietiekami daudz dabas energoresursu. Šīs valstis no ceturtdaļas līdz pusei savas elektroenerģijas ražo no atomelektrostacijām. ASV saražo tikai astoto daļu savas elektroenerģijas no atomelektrostacijām, bet tā ir aptuveni viena piektā daļa no tās globālās ražošanas apjoma. Kodolenerģija joprojām ir karstu diskusiju objekts. Kodolenerģijas atbalstītāji un pretinieki krasi atšķiras novērtējumos par tās drošību, uzticamību un ekonomiskā efektivitāte. Turklāt plaši tiek runāts par iespējamu kodoldegvielas noplūdi no elektroenerģijas ražošanas un tās izmantošanu kodolieroču ražošanai.
Kodoldegvielas cikls. Kodolenerģija ir sarežģīta nozare, kas ietver daudzus rūpnieciskus procesus, kas kopā veido degvielas ciklu. Ir dažādi degvielas ciklu veidi atkarībā no reaktora veida un no tā, kā notiek cikla beigu stadija. Parasti degvielas cikls sastāv no šādiem procesiem. Raktuvēs tiek iegūta urāna rūda. Rūda tiek sasmalcināta, lai atdalītu urāna dioksīdu, un radioaktīvie atkritumi nonāk izgāztuvē. Iegūtais urāna oksīds (dzeltenais kūka) tiek pārveidots par urāna heksafluorīdu, gāzveida savienojumu. Lai palielinātu urāna-235 koncentrāciju, izotopu atdalīšanas iekārtās tiek bagātināts urāna heksafluorīds. Pēc tam bagātinātais urāns tiek pārvērsts atpakaļ cietā urāna dioksīdā, no kura tiek izgatavotas degvielas granulas. No granulām tiek savākti degvielas elementi (degvielas elementi), kas tiek apvienoti mezglos ievietošanai atomelektrostacijas kodolreaktora aktīvās atpūtas zonā. No reaktora izņemtā izlietotā kodoldegviela ir ar augstu radiācijas līmeni un pēc atdzesēšanas elektrostacijas teritorijā tiek nosūtīta uz speciālu glabātuvi.
Paredzēts arī rūpnīcas ekspluatācijas un apkopes laikā uzkrāto zema radioaktivitātes līmeņa atkritumu izvešana. Pēc tā kalpošanas laika beigām pašam reaktoram ir jābūt demontētam (ar dekontamināciju un reaktora komponentu likvidēšanu). Katrs degvielas cikla posms tiek regulēts, lai nodrošinātu cilvēku drošību un vides aizsardzību. Rūpnieciskie kodolreaktori sākotnēji tika izstrādāti tikai valstīs ar kodolieročiem. ASV, PSRS, Lielbritānija un Francija aktīvi pētīja dažādas kodolreaktoru iespējas. Tomēr pēc tam kodolenerģijā sāka dominēt trīs galvenie reaktoru veidi, kas galvenokārt atšķiras ar degvielu, dzesēšanas šķidrumu, ko izmantoja, lai uzturētu nepieciešamo aktīvās zonas temperatūru, un moderatoru, ko izmantoja, lai samazinātu sabrukšanas procesā izdalīto neitronu ātrumu un nepieciešams, lai uzturētu ķēdes reakciju. Starp tiem pirmais (un visizplatītākais) ir bagātinātā urāna reaktors, kurā gan dzesēšanas šķidrums, gan moderators ir parasts jeb “vieglais” ūdens (vieglā ūdens reaktors). Ir divi galvenie vieglā ūdens reaktoru veidi: reaktors, kurā tvaiks, kas rotē turbīnas, tiek ģenerēts tieši serdē (viršanas reaktors), un reaktors, kurā tvaiks tiek ģenerēts ārējā vai otrajā ķēdē, kas savienota ar pirmā ķēde ar siltummaiņiem un tvaika ģeneratoriem (ūdens-ūdens spēka reaktors - VVER). Saskaņā ar ASV bruņoto spēku programmām sākās vieglā ūdens reaktora izstrāde. Tā 1950. gados General Electric un Westinghouse izstrādāja vieglā ūdens reaktorus ASV flotes zemūdenēm un lidmašīnu bāzes kuģiem. Šie uzņēmumi bija iesaistīti arī militāro programmu īstenošanā kodoldegvielas reģenerācijas un bagātināšanas tehnoloģiju izstrādei. Tajā pašā desmitgadē Padomju Savienība izstrādāja verdoša ūdens reaktoru ar grafīta moderatoru. Otrs reaktoru veids, kas ir atradis praktisku pielietojumu, ir ar gāzi dzesējams reaktors (ar grafīta moderatoru). Tās izveide bija arī cieši saistīta ar agrīnām kodolieroču programmām. 40. gadu beigās - 50. gadu sākumā Lielbritānija un Francija, cenšoties izveidot savu atombumbas, kas koncentrējas uz ar gāzi dzesējamu reaktoru izstrādi, kas diezgan efektīvi ražo ieročiem piemērotu plutoniju un var darboties arī ar dabisko urānu. Trešais reaktoru veids, kas guvis komerciālus panākumus, ir reaktors, kurā gan dzesēšanas šķidrums, gan moderators ir smagais ūdens un kurināmais ir arī dabiskais urāns. Kodollaikmeta sākumā smagā ūdens reaktora iespējamās priekšrocības tika pētītas vairākās valstīs. Tomēr šādu reaktoru ražošana galvenokārt tika koncentrēta Kanādā, daļēji tās milzīgo urāna rezervju dēļ.
Kodolrūpniecības attīstība. Pēc Otrā pasaules kara elektroenerģijas nozarē visā pasaulē tika ieguldīti desmitiem miljardu dolāru. Šo būvniecības bumu veicināja strauji augošais pieprasījums pēc elektrības, ievērojami apsteidzot iedzīvotāju skaita un valsts ienākumu pieaugumu. Galvenais uzsvars tika likts uz termoelektrostacijām (TEP), kas darbojas ar oglēm un mazākā mērā ar naftu un gāzi, kā arī hidroelektrostacijām. Pirms 1969. gada nebija rūpnieciska tipa atomelektrostaciju. Līdz 1973. gadam gandrīz visas rūpnieciski attīstītās valstis bija izsmēlušas liela mēroga hidroenerģijas resursus. Enerģijas cenu kāpums pēc 1973. gada, straujais pieprasījuma pieaugums pēc elektrības, kā arī pieaugošās bažas par iespēju zaudēt valsts enerģētikas sektora neatkarību – tas viss veicināja priekšstata par kodolenerģiju kā enerģētikas attīstību. vienīgais reāls alternatīvais enerģijas avots pārskatāmā nākotnē. Arābu naftas embargo 1973.-1974.gadā izraisīja papildu pasūtījumu vilni un optimistiskas prognozes kodolenerģijas attīstībai. Bet visi nākamgad veica savas korekcijas šajās prognozēs. No vienas puses, kodolenerģijai bija savi atbalstītāji valdībās, urāna rūpniecībā, pētniecības laboratorijās un starp ietekmīgiem enerģētikas uzņēmumiem. No otras puses, radās spēcīga opozīcija, kas apvienoja iedzīvotāju interešu, vides tīrības un patērētāju tiesību aizstāvības grupas. Debatēs, kas turpinās līdz pat šai dienai, galvenā uzmanība tika pievērsta dažādu degvielas cikla posmu kaitīgajai ietekmei uz vidi, reaktoru avāriju iespējamībai un to iespējamām sekām, reaktoru būvniecības un ekspluatācijas organizēšanai, pieņemamām iespējām, kā arī reaktoru reaktoru vadību. kodolatkritumu apglabāšana, sabotāžas un teroristu uzbrukumu iespējamība kodolspēkstacijās, kā arī jautājumi par valstu un starptautisko centienu palielināšanu kodolieroču neizplatīšanas jomā.
Drošības jautājumi.Černobiļas katastrofa un citas kodolreaktora avārijas 20. gadsimta 70. un 80. gados cita starpā liecināja, ka šādas avārijas bieži vien ir neparedzamas. Piemēram, Černobiļā nezināma iemesla dēļ tika nopietni bojāts 4. energobloka reaktors, ko izraisīja straujš jaudas pieaugums, kas notika tā plānotās slēgšanas laikā. Reaktors atradās betona apvalkā un bija aprīkots ar avārijas dzesēšanas sistēmu un citām modernām drošības sistēmām. Taču nevienam neienāca prātā, ka, izslēdzot reaktoru, var notikt straujš jaudas lēciens un pēc šāda lēciena reaktorā izveidojusies ūdeņraža gāze, sajaucoties ar gaisu, eksplodēs tā, ka sagrauj reaktora ēku. Avārijas rezultātā gāja bojā vairāk nekā 30 cilvēki, vairāk nekā 200 000 cilvēku Kijevā un kaimiņu reģionos saņēma lielas radiācijas devas, kā arī tika piesārņota Kijevas ūdensapgāde. Uz ziemeļiem no katastrofas vietas – tieši radiācijas mākoņa ceļā – atrodas plašie Pripjatas purvi, kas ir ļoti svarīgi Baltkrievijas, Ukrainas un Krievijas rietumu ekoloģijai. Amerikas Savienotajās Valstīs kodolreaktoru būvniecības un ekspluatācijas iekārtas arī saskārās ar daudzām drošības problēmām, kas palēnināja būvniecību, lika veikt daudzas izmaiņas projektēšanas un darbības standartos, kā arī palielināja izmaksas un enerģijas izmaksas. Šķiet, ka šo grūtību pamatā bija divi galvenie avoti. Viens no tiem ir zināšanu un pieredzes trūkums šajā jaunajā enerģētikas nozarē. Otra ir kodolreaktoru tehnoloģijas attīstība, kuras laikā rodas jaunas problēmas. Bet paliek arī vecie, piemēram, tvaika ģeneratora cauruļu korozija un verdošā ūdens reaktora cauruļvadu plaisāšana. Citas drošības problēmas, piemēram, bojājumi, ko izraisījušas pēkšņas dzesēšanas šķidruma plūsmas izmaiņas, nav pilnībā atrisinātas.
Kodolenerģijas ekonomika. Investīcijas kodolenerģijā, tāpat kā investīcijas citās elektroenerģijas ražošanas jomās, ir ekonomiski pamatotas, ja ir izpildīti divi nosacījumi: kilovatstundas izmaksas nepārsniedz lētāko alternatīvo ražošanas metodi, un paredzamais pieprasījums pēc elektroenerģijas ir pietiekami augsts, lai saražoto enerģiju var pārdot par cenu, kas pārsniedz tās pašizmaksu. 70. gadu sākumā globālās ekonomiskās perspektīvas atomenerģijai izskatījās ļoti labvēlīgas: strauji pieauga gan pieprasījums pēc elektrības, gan cenas galvenajiem kurināmajiem – oglēm un naftai. Runājot par atomelektrostacijas būvniecības izmaksām, gandrīz visi eksperti bija pārliecināti, ka tās būs stabilas vai pat sāks kristies. Taču astoņdesmito gadu sākumā kļuva skaidrs, ka šīs aplēses ir kļūdainas: apstājās pieprasījuma pieaugums pēc elektroenerģijas, cenas dabīgajam kurināmajam ne tikai vairs neauga, bet pat sāka kristies, un atomelektrostaciju celtniecība bija daudz lielāka. dārgāks, nekā gaidīts pesimistiskākajā prognozē. Līdz ar to kodolenerģija visur iekļuva nopietnu ekonomisko grūtību periodā, un tās izrādījās visnopietnākās tajā valstī, kur tā radās un attīstījās visintensīvāk – ASV. Ja jūs veicat salīdzinošā analīze kodolenerģijas ekonomiku ASV, kļūst skaidrs, kāpēc šī nozare ir zaudējusi savu konkurētspēju. Kopš 70. gadu sākuma atomelektrostaciju izmaksas ir strauji pieaugušas. Tradicionālās termoelektrostacijas izmaksas sastāv no tiešiem un netiešiem kapitālieguldījumiem, degvielas izmaksām, ekspluatācijas izmaksām un uzturēšanas izmaksām. Ogļu termoelektrostacijas ekspluatācijas laikā kurināmā izmaksas vidēji ir 50-60% no visām izmaksām. Atomelektrostaciju gadījumā dominē kapitālieguldījumi, kas veido aptuveni 70% no visām izmaksām. Kapitāla izmaksas jauniem kodolreaktoriem vidēji ievērojami pārsniedz kurināmā izmaksas ogļu termoelektrostacijām visā to kalpošanas laikā, kas noliedz degvielas ietaupījuma priekšrocības atomelektrostaciju gadījumā.
Atomenerģijas perspektīvas. Starp tiem, kas uzstāj uz nepieciešamību turpināt meklēt drošus un ekonomiskus veidus, kā attīstīt kodolenerģiju, var izdalīt divus galvenos virzienus. Pirmās atbalstītāji uzskata, ka visi centieni ir jākoncentrē uz sabiedrības neuzticības novēršanu kodoltehnoloģiju drošībai. Lai to izdarītu, ir jāizstrādā jauni reaktori, kas ir drošāki par esošajiem vieglā ūdens reaktoriem. Šeit interesē divu veidu reaktori: “tehnoloģiski ārkārtīgi drošs” reaktors un “modulārs” augstas temperatūras gāzi dzesējams reaktors. Vācijā, kā arī ASV un Japānā tika izstrādāts modulāra ar gāzi dzesējama reaktora prototips. Atšķirībā no vieglā ūdens reaktora, modulārā ar gāzi dzesētā reaktora konstrukcija ir tāda, ka tā darbības drošība tiek nodrošināta pasīvi - bez tiešas operatoru darbības vai elektriskās vai mehāniskā sistēma aizsardzība. Tehnoloģiski ārkārtīgi drošos reaktoros tiek izmantota arī pasīvā aizsardzības sistēma. Šāds reaktors, kura ideja tika ierosināta Zviedrijā, acīmredzot netika tālāk par projektēšanas stadiju. Bet tas ir saņēmis ievērojamu atbalstu Amerikas Savienotajās Valstīs starp tiem, kuri redz tā potenciālās priekšrocības salīdzinājumā ar modulāro gāzi dzesējamo reaktoru. Taču abu iespēju nākotne ir neskaidra to nenoteikto izmaksu, attīstības grūtību un pašas kodolenerģijas pretrunīgās nākotnes dēļ. Otras domas piekritēji uzskata, ka jaunu reaktoru tehnoloģiju izstrādei atlicis maz laika, pirms attīstītajām valstīm būs vajadzīgas jaunas spēkstacijas. Viņuprāt, pirmā prioritāte ir investīciju stimulēšana kodolenerģētikā. Taču papildus šīm divām kodolenerģijas attīstības perspektīvām ir parādījies pavisam cits skatījums. Viņa liek cerības uz pilnīgāku piegādātās enerģijas, atjaunojamo energoresursu (saules baterijas u.c.) izmantošanu un enerģijas taupīšanu. Pēc šī viedokļa piekritēju domām, ja attīstītās valstis pāriet uz ekonomiskāku gaismas avotu, sadzīves elektroierīču, apkures iekārtu un gaisa kondicionieru izstrādi, tad ar ietaupīto elektroenerģiju pietiks, lai iztiktu bez visām esošajām atomelektrostacijām. Novērotais ievērojamais elektroenerģijas patēriņa samazinājums liecina, ka efektivitāte var būt nozīmīgs elektroenerģijas pieprasījuma ierobežošanas faktors. Tādējādi kodolenerģija vēl nav izturējusi efektivitātes, drošības un sabiedrības labās gribas pārbaudes. Tās nākotne šobrīd ir atkarīga no tā, cik efektīvi un uzticami tiks veikta kontrole pār atomelektrostaciju būvniecību un darbību, kā arī no tā, cik veiksmīgi tiks atrisinātas vairākas citas problēmas, piemēram, radioaktīvo atkritumu apglabāšanas problēma. Atomenerģijas nākotne ir atkarīga arī no tās spēcīgo konkurentu - ogļu termoelektrostaciju, jaunu enerģiju taupošu tehnoloģiju un atjaunojamo energoresursu - dzīvotspējas un paplašināšanās.
Skatīt arī
KODOLA SKALDA;
RŪPNIECĪBAS ATKRITUMU PĀRSTRĀDE.
LITERATŪRA
Dementjevs B.A. Atomenerģijas reaktori. M., 1984 Termiskās un atomelektrostacijas. Katalogs, grāmata. 3. M., 1985 Sinev N.M. Kodolenerģijas ekonomika: kodoldegvielas ekonomikas tehnoloģijas pamati. Atomelektrostaciju ekonomika. M., 1987 Samoilovs O.B., Usinins G.B., Bahmetjevs A.M. Atomelektrostaciju drošība. M., 1989. gads
Koljēra enciklopēdija. - Atvērtā sabiedrība. 2000 .
Skatiet, kas ir "KODOLENERĢIJA" citās vārdnīcās:
kodolenerģija- Enerģētikas nozare, kas izmanto kodolenerģiju elektrifikācijai un centralizētai siltumapgādei. Kā zinātnes un tehnoloģiju joma tā izstrādā metodes un līdzekļus kodolenerģijas pārvēršanai elektroenerģijā un siltumenerģijā. )