TEJ tuumaelektrijaam. Tuumaelektrijaamad. Millal tuumajaam töö lõpetas?

Tuumaenergiat kasutatakse soojusenergeetikas, kui energiat saadakse reaktorites olevast tuumakütusest soojusena. Seda kasutatakse elektri tootmiseks tuumaelektrijaamad (NPP), suurte merelaevade elektrijaamade jaoks, merevee magestamise jaoks.

Tuumaenergia võlgneb oma välimuse ennekõike 1932. aastal avastatud neutroni olemusele. Neutronid on osa kõigist aatomituumadest, välja arvatud vesiniku tuum. Seotud neutronid eksisteerivad tuumas lõputult. Vabal kujul on nad lühiealised, kuna nad kas lagunevad poolväärtusajaga 11,7 minutit, muutudes prootoniks ja kiirgades elektroni ja neutriino, või püüavad nad kiiresti kinni aatomituumade poolt.

Kaasaegne tuumaenergia põhineb loodusliku isotoobi lõhustumisel vabaneva energia kasutamisel uraan-235. Tuumaelektrijaamades viiakse läbi kontrollitud tuuma lõhustumise reaktsioon tuumareaktor. Tuuma lõhustumist tekitavate neutronite energia järgi eristada termilisi ja kiireid neutronreaktoreid.

Tuumaelektrijaama põhiseade on tuumareaktor, mille skeem on näidatud joonisel fig. 1. Energia saadakse tuumkütusest, mis seejärel viiakse soojusena üle teise töövedelikku (vesi, metalli- või orgaaniline vedelik, gaas); siis muudetakse see elektriks samamoodi nagu tavalistes.

Nad juhivad protsessi, säilitavad reaktsiooni, stabiliseerivad võimsust, käivitavad ja peatavad reaktori spetsiaalse mobiili abil kontrollvardad 6 Ja 7 materjalidest, mis neelavad intensiivselt termilisi neutroneid. Neid juhib juhtimissüsteem 5 . Tegevused kontrollvardad avalduvad tuumas neutronvoo võimsuse muutumises. Kanalite järgi 10 vesi ringleb, jahutades bioloogilist kaitset betooni

Juhtvardad on valmistatud boorist või kaadmiumist, mis on termiliselt, kiirgus- ja korrosioonikindlad, mehaaniliselt tugevad ja heade soojusülekandeomadustega.

Massiivse terasest korpuse sees 3 on korv 8 kütuseelementidega 9 . Jahutusvedelik siseneb torujuhtme kaudu 2 , läbib südamikku, peseb kõik kütuseelemendid, soojeneb ja läbi torujuhtme 4 siseneb aurugeneraatorisse.

Riis. 1. Tuumareaktor

Reaktor asetatakse paksu betoonist bioloogilise isolatsiooniseadme sisse. 1 , mis kaitseb ümbritsevat ruumi neutronite, alfa-, beeta-, gammakiirguse voolu eest.

Kütuseelemendid (kütusevardad) — põhiosa reaktor. Neis toimub otse tuumareaktsioon ja soojus eraldub, kõik muud osad on soojuse isoleerimiseks, juhtimiseks ja eemaldamiseks. Struktuurselt võivad kütuseelemendid olla valmistatud vardast, plaadist, torukujulistest, sfäärilistest jne. Enamasti on need vardad, pikkusega kuni 1 meeter, läbimõõduga 10 mm. Tavaliselt on need kokku pandud uraanigraanulitest või lühikestest torudest ja plaatidest. Väljastpoolt on kütusevardad kaetud korrosioonikindla õhukese metallkestaga. Korpuse jaoks on kasutatud tsirkooniumi, alumiiniumi, magneesiumisulameid, aga ka legeeritud roostevaba terast.

Reaktori südamikus tuumareaktsiooni käigus eralduva soojuse ülekanne elektrijaamade mootori (turbiini) töövedelikule toimub üheahelalise, kaheahelalise ja kolmeahelalise skeemide järgi (joonis 2).

Riis. 2. Tuumaelektrijaam
a - üheahelalise skeemi järgi; b - vastavalt kaheahelalisele skeemile; c - vastavalt kolmeahelalisele skeemile
1 - reaktor; 2, 3 - bioloogiline kaitse; 4 - rõhuregulaator; 5 - turbiin; 6 - elektrigeneraator; 7 - kondensaator; 8 - pump; 9 - reservvõimsus; 10 – regeneratiivne kütteseade; 11 – aurugeneraator; 12 - pump; 13 - vahepealne soojusvaheti

Iga ahel on suletud süsteem. Reaktor 1 (kõigis soojusahelates), mis asetatakse primaarseadme sisse 2 ja teisejärguline 3 bioloogilised kaitsed. Kui tuumaelektrijaam on ehitatud üheahelalise soojusskeemi järgi, siis aur reaktorist läbi rõhuregulaatori 4 siseneb turbiini 5 . Turbiini võll on ühendatud generaatori võlliga 6 milles tekib elektrivool. Heitgaasi aur siseneb kondensaatorisse, kus see jahutatakse ja täielikult kondenseerub. Pump 8 suunab kondensaadi regeneratiivsesse küttekehasse 10 ja seejärel siseneb see reaktorisse.

Kaheahelalise skeemi korral siseneb reaktoris kuumutatud jahutusvedelik aurugeneraatorisse 11 , kus soojus kandub pinnaküttega üle töövedeliku jahutusvedelikule (sekundaarringi toitevesi). Surveveereaktorites jahutatakse aurugeneraatoris olevat jahutusvedelikku ligikaudu 15...40 °C ja seejärel tsirkulatsioonipumba abil. 12 tagasi reaktorisse.

Kolme ahelaga skeemi korral suunatakse reaktorist jahutusvedelik (tavaliselt vedel naatrium) vahesoojusvahetisse 13 ja sealt tsirkulatsioonipumba poolt 12 naaseb reaktorisse. Sekundaarringi jahutusvedelik on samuti vedel naatrium. See vooluahel ei ole kiiritatud ega ole seetõttu radioaktiivne. Teise ahela naatrium siseneb aurugeneraatorisse 11 , annab soojust töövedelikule ja seejärel suunatakse tsirkulatsioonipump tagasi vahesoojusvahetisse.

Ringlusringide arv määrab reaktori tüübi, kasutatava jahutusvedeliku, selle tuumafüüsikalised omadused ja radioaktiivsuse astme. Üheahelalist skeemi saab kasutada keeva vee reaktorites ja gaasjahutusega reaktorites. Kõige levinum kahekordne vooluring kui seda kasutatakse vee, gaasi ja orgaaniliste vedelike soojuskandjana. Kolmeahelalist skeemi kasutatakse kiirneutronreaktoritega tuumaelektrijaamades, kus kasutatakse vedelaid metalli jahutusvedelikke (naatrium, kaalium, naatrium-kaalium sulamid).

Tuumakütus võib olla uraan-235, uraan-233 ja plutoonium-232. Tooraine tuumkütuse saamiseks - looduslik uraan ja toorium. Ühe grammi lõhustuva materjali (uraan-235) tuumareaktsiooni käigus vabaneb energiat 22×10 3 kWh (19×10 6 cal). Selle energiahulga saamiseks on vaja põletada 1900 kg õli.

Uraan-235 on kergesti kättesaadav, selle energiavarud on ligikaudu samad kui fossiilkütustel. Nii madala efektiivsusega tuumkütust kasutades nagu praegu, ammenduvad aga olemasolevad uraaniallikad 50–100 aasta pärast. Samas on seal praktiliselt ammendamatud tuumakütuse "maardlad" – see on merevees lahustunud uraan. Seda leidub ookeanis sadu kordi rohkem kui maismaal. Ühe kilogrammi uraandioksiidi mereveest kättesaamise maksumus on umbes 60-80 dollarit ja tulevikus langeb see 30 dollarile, maismaal on rikkaimates maardlates toodetud uraandioksiidi maksumus 10-20 dollarit. Seetõttu muutuvad mõne aja pärast kulud maismaal ja "mereveel" samas suurusjärgus.

Tuumakütuse maksumus on umbes poole väiksem kui fossiilse söe hind. Söeküttel töötavates elektrijaamades langeb kütuse osakaalule 50–70% elektrienergia maksumusest ja tuumaelektrijaamades 15–30%. Kaasaegne soojuselektrijaam võimsusega 2,3 miljonit kW (näiteks Samara GRES) tarbib päevas umbes 18 tonni kivisütt (6 rongi) või 12 tuhat tonni kütteõli (4 rongi). Sama võimsusega tuumakütus kulub ööpäeva jooksul vaid 11 kg ja aasta jooksul 4 tonni. Tuumaelektrijaam on aga ehituse, töötamise ja remondi poolest kallim kui soojusjaam. Näiteks 2–4 miljoni kW võimsusega tuumajaama ehitamine maksab ligikaudu 50–100% rohkem kui soojuselektrijaam.

Tuumaelektrijaama ehitamise kapitalikulusid on võimalik vähendada:

seadmete standardimine ja ühtlustamine;
kompaktsete reaktoriprojektide väljatöötamine;
juhtimis- ja reguleerimissüsteemide täiustamine;
reaktori tankimise ajaks seiskamise kestuse vähendamine.

Tuumaelektrijaamade (tuumareaktori) oluline omadus on kütusetsükli efektiivsus. Kütusetsükli ökonoomsuse parandamiseks peaksite:

suurendada tuumkütuse põlemise sügavust;
tõsta plutooniumi sigimisarvu.

Iga uraan-235 tuuma lõhustumisega eraldub 2-3 neutronit. Neist ainult ühte kasutatakse edasiseks reaktsiooniks, ülejäänud lähevad kaotsi. Küll aga on võimalik neid kasutada tuumkütuse taastootmiseks, luues kiirneutronreaktoreid. Kui reaktor töötab kiiretel neutronitel, on 1 kg põletatud uraan-235 kohta võimalik samaaegselt saada ligikaudu 1,7 kg plutoonium-239. Nii saab katta tuumajaamade madala soojusliku kasuteguri.

Kiirneutronreaktorid on (tuumakütuse kasutamise osas) kümme korda tõhusamad kui kütuseneutronreaktorid. Neil puudub moderaator ja nad kasutavad kõrgelt rikastatud tuumakütust. Südamikust eralduvaid neutroneid neelavad mitte konstruktsioonimaterjalid, vaid nende ümber paiknevad uraan-238 või toorium-232.

Tulevikus on tuumaelektrijaamade peamised lõhustuvad materjalid plutoonium-239 ja uraan-233, mis saadakse vastavalt kiirneutronreaktorites uraan-238-st ja toorium-232-st. Reaktorites uraan-238 muundamine plutoonium-239-ks suurendab tuumkütuse ressursse umbes 100 korda ja toorium-232 uraan-233-ks 200 korda.

Joonisel fig. Joonisel 3 on kujutatud kiirete neutronite tuumaelektrijaama diagramm.

Kiiretel neutronitel oleva tuumaelektrijaama iseloomulikud tunnused on:

tuumareaktori kriitilisuse muutmine toimub osa tuumakütuse lõhustumisneutronitest peegeldades perifeeriast tagasi tuumani, kasutades reflektoreid 3 ;
helkurid 3 suudab pöörata, muutes neutronite leket ja sellest tulenevalt ka lõhustumisreaktsioonide intensiivsust;
reprodutseeritud tuumakütus;
liigse soojusenergia eemaldamine reaktorist toimub jahuti-radiaatori abil 6 .

Riis. 3. Kiiretel neutronitel tuumaelektrijaama skeem:
1 - kütuseelemendid; 2 – taastuv tuumkütus; 3 – kiirneutronreflektorid; 4 - tuumareaktor; 5 - elektrienergia tarbija; 6 - külmik-emitter; 7 - soojusenergia muundur elektrienergiaks; 8 - kiirguskaitse.

Soojusenergia muundurid elektrienergiaks

Tuumaelektrijaamas toodetud soojusenergia kasutamise põhimõtte kohaselt võib muundurid jagada kahte klassi:

masin (dünaamiline);
masinateta (otsemuundurid).

Masinamuundurites on reaktoriga tavaliselt ühendatud gaasiturbiinijaam, milles töövedelikuks võib olla vesinik, heelium, heelium-ksenooni segu. Otse turbogeneraatorisse tarnitava soojuse elektrienergiaks muundamise kasutegur on üsna kõrge - muunduri kasutegur η = 0,7-0,75.

Dünaamilise gaasiturbiini (masina) muunduriga tuumaelektrijaama skeem on näidatud joonisel fig. 4.

Teist tüüpi masinamuundurid on magnetogasdünaamiline või magnetohüdrodünaamiline generaator (MGDG). Sellise generaatori skeem on näidatud joonisel fig. 5. Generaator on ristkülikukujulise ristlõikega kanal, mille kaks seina on valmistatud dielektrikust ja kaks elektrit juhtivast materjalist. Läbi kanalite liigub elektrit juhtiv töövedelik – vedel või gaasiline, millesse tungib magnetväli. Nagu teate, tekib juhi liikumisel magnetväljas EMF, mis piki elektroode 2 üle elektritarbijale 3 . Töötava soojusvoo energiaallikaks on tuumareaktoris vabanev soojus. See soojusenergia kulub laengute liikumisele magnetväljas, s.t. muundatakse voolu juhtiva joa kineetiliseks energiaks ja kineetiline energia elektrienergiaks.

Riis. 4. Gaasiturbiinmuunduriga tuumaelektrijaama skeem:
1 - reaktor; 2 – ahel vedela metalli jahutusvedelikuga; 3 – soojusvaheti gaasi soojuse varustamiseks; 4 - turbiin; 5 - elektrigeneraator; 6 - kompressor; 7 - radiaator-radiaator; 8 – soojuse eemaldamise ahel; 9 - tsirkulatsioonipump; 10 - soojusvaheti soojuse eemaldamiseks; 11 - soojusvaheti-regeneraator; 12 - ahel gaasiturbiini muunduri töövedelikuga.

Soojusenergia otsemuundurid (masinateta) elektrienergiaks jagunevad:

termoelektriline;
termiline;
elektrokeemiline.

Termoelektrilised generaatorid (TEG) põhinevad Seebecki põhimõttel, mis tähendab, et erinevatest materjalidest koosnevas suletud ahelas tekib termoelektriline võimsus, kui nende materjalide kokkupuutepunktides säilib temperatuuride erinevus (joonis 6). Elektri tootmiseks on soovitav kasutada pooljuht-TEG-sid, millel on suurem kasutegur, kusjuures kuuma ristmiku temperatuur tuleb viia 1400 K-ni ja kõrgemale.

Termomuundurid (TEC) võimaldavad saada elektrit kõrge temperatuurini kuumutatud katoodist elektronide emissiooni tulemusena (joonis 7).

Riis. 5. Magnetogasdünaamiline generaator:
1 – magnetväli; 2 - elektroodid; 3 - elektrienergia tarbija; 4 - dielektriline; 5 - dirigent; 6 - töövedelik (gaas).

Riis. 6. Termoelektrilise generaatori töö skeem

Riis. 7. Termomuunduri tööskeem

Emissioonivoolu säilitamiseks antakse katoodile soojust K 1 . Katoodi poolt emiteeritud elektronid, ületades vaakumpilu, jõuavad anoodile ja neelduvad selles. Elektronide "kondenseerumisel" anoodil vabaneb energia, mis võrdub vastupidise märgiga elektronide tööfunktsiooniga. Kui tagame pideva soojuse juurdevoolu katoodile ja selle eemaldamise anoodilt, siis läbi koormuse R hakkab voolama alalisvool. Elektronide emissioon toimub tõhusalt katoodide temperatuuril üle 2200 K.

TEJ töö ohutus ja töökindlus

Tuumaenergeetika arendamise üks põhiküsimusi on tuumajaamade töökindluse ja ohutuse tagamine.

Kiirgusohutuse tagavad:

töökindlate struktuuride ja seadmete loomine personali bioloogiliseks kaitseks kiirgusega kokkupuute eest;
TEJ ruumidest väljuva õhu ja vee puhastamine väljaspool selle piire;
radioaktiivse saaste eraldamine ja usaldusväärne lokaliseerimine;
TEJ ruumide igapäevane dosimeetriline kontroll ja personali individuaalne dosimeetriline kontroll.

Tuumaelektrijaama ruumid jagunevad sõltuvalt töörežiimist ja neisse paigaldatud seadmetest kolme kategooriasse:

range režiimiga tsoon;
piiranguvöönd;
tavarežiimi tsoon.

Kolmanda kategooria ruumides viibib pidevalt personal, need jaama ruumid on kiirguskindlad.

Tuumaelektrijaamades tekivad tahked, vedelad ja gaasilised radioaktiivsed jäätmed. Need tuleb utiliseerida nii, et ei tekiks keskkonnareostust.

Ventilatsiooni käigus ruumist eemaldatavad gaasid võivad sisaldada radioaktiivseid aineid aerosoolide, radioaktiivse tolmu ja radioaktiivsete gaaside kujul. Jaama ventilatsioon on ehitatud selliselt, et õhuvoolud liiguvad kõige “puhtamalt” “saastunuks” ning vastassuunalised ristvoolud on välistatud. Jaama kõigis ruumides toimub õhu täielik asendamine mitte rohkem kui ühe tunni jooksul.

Tuumaelektrijaamade töö käigus kerkib esile radioaktiivsete jäätmete äraveo ja kõrvaldamise probleem. Reaktorites kulutatud kütuseelemendid peavad vastu teatud aja veebasseinides otse tuumaelektrijaamades, kuni toimub lühikese poolestusajaga isotoopide stabiliseerumine, misjärel kütuseelemendid saadetakse regenereerimiseks spetsiaalsetesse radiokeemilistesse tehastesse. Seal ammutatakse kütusevarrastest tuumkütust ja radioaktiivsed jäätmed maetakse.

Tuumaelektrijaama ja tavakütust (kivisüsi, gaas, kütteõli, turvas) põletavate elektrijaamade tööpõhimõte on sama: eralduva soojuse tõttu muutub vesi auruks, mis suunatakse rõhu all turbiini. ja pöörab seda. Turbiin omakorda edastab pöörlemise elektrivoolugeneraatorile, mis muundab pöörlemise mehaanilise energia elektrienergiaks ehk tekitab voolu. Soojuselektrijaamade puhul toimub vee muutumine auruks söe, gaasi jne põlemisenergia toimel, tuumaelektrijaamade puhul uraan-235 tuuma lõhustumise energia tõttu.

Tuuma lõhustumise energia muundamiseks veeauru energiaks kasutatakse seadmeid erinevat tüüpi, mis said nime tuumareaktorid (paigaldised). Uraani kasutatakse tavaliselt dioksiidina - U0 2 .

Uraanoksiid eristruktuuride osana asetatakse moderaatorisse - ainesse, millega koostoimel neutronid kaotavad kiiresti energiat (aeglustavad). Nendel eesmärkidel kasutatakse seda vesi või grafiit - vastavalt nimetatakse reaktoreid veeks või grafiidiks.

Energia (teisisõnu soojuse) ülekandmiseks südamikust turbiinile kasutatakse jahutusvedelikku - vesi, vedel metall(nt naatrium) või gaas(näiteks õhk või heelium). Jahutusvedelik peseb väljastpoolt kuumutatud hermeetilisi struktuure, mille sees toimub lõhustumisreaktsioon. Selle tulemusena soojeneb jahutusvedelik ja liigub läbi spetsiaalsete torude energia (oma soojuse kujul). Kuumutatud jahutusvedelikku kasutatakse auru tekitamiseks, mis juhitakse turbiini kõrge rõhu all.

Joonis G.1. elektriskeem TEJ: 1 - tuumareaktor, 2 - tsirkulatsioonipump, 3 - soojusvaheti, 4 - turbiin, 5 - elektrivoolu generaator

Gaasijahutusvedeliku puhul see etapp puudub ja kuumutatud gaas juhitakse otse turbiini.

Venemaa (Nõukogude) tuumaenergiatööstuses on laialt levinud kahte tüüpi reaktorid: nn suure võimsusega kanalreaktor (RBMK) ja survevesireaktor (VVER). RBKM-i näitel käsitleme tuumajaama tööpõhimõtet veidi üksikasjalikumalt.

RBMK

RBMK on elektriallikas võimsusega 1000 MW, mis kajastab kanne RBMK-1000. Reaktor asetatakse spetsiaalsele kandekonstruktsioonile raudbetoonšahti. Tema ümber, ülal ja all asub bioloogiline kaitse(kaitse ioniseeriva kiirguse eest). Täidab reaktori südamiku grafiidist müüritis(st teatud viisil volditud grafiitplokid suurusega 25x25x50 cm) on silindrikujulised. Vertikaalsed augud tehakse kogu kõrguse ulatuses (joonis G.2.). Neisse asetatakse metalltorud, nn kanalid(sellest ka nimi "kanal"). Kanalitesse paigaldatakse kas kütusega konstruktsioonid (TVEL - kütuseelement) või reaktori juhtimiseks mõeldud vardad. Esimesi kutsutakse kütusekanalid, teine - juhtimis- ja kaitsekanalid. Iga kanal on iseseisev suletud struktuur.Reaktorit juhitakse neutroneid neelavate varraste kastmisega kanalisse (selleks kasutatakse materjale nagu kaadmium, boor ja euroopium). Mida sügavamale selline varras südamikku siseneb, seda rohkem neutroneid neeldub, seetõttu väheneb lõhustuvate tuumade arv ja energia vabanemine. Asjakohaste mehhanismide kogumit nimetatakse juhtimis- ja kaitsesüsteem (CPS).

Joonis G.2. RBMK skeem.

Igasse kütusekanalisse juhitakse vett altpoolt, mis tarnitakse reaktorisse spetsiaalse võimsa pumba abil - seda nimetatakse pearingluspump (MCP). Kütusesõlmede pesemisel läheb vesi keema ning kanali väljalaskeava juures tekib auru-vee segu. Ta siseneb eraldustrummel (BS)- seade, mis võimaldab eraldada (eralda) kuiva auru veest. Eraldatud vesi saadetakse põhitsirkulatsioonipumba abil tagasi reaktorisse, sulgedes sellega ahela "reaktor - trummel-separaator - SSC - reaktor". Seda nimetatakse mitme sundringluse (KMPTS) ahel. RBMK-s on kaks sellist vooluringi.

RBMK tööks vajalik uraanoksiidi kogus on umbes 200 tonni (neid kasutades vabaneb sama palju energiat kui umbes 5 miljoni tonni kivisöe põletamisel). Kütus "töötab" reaktoris 3-5 aastat.

Jahutusvedelik on sees suletud ahel, isoleeritud väliskeskkond, välja arvatud mis tahes oluline kiirgussaaste. Seda kinnitavad uuringud tuumaelektrijaama ümbruse kiirgusolukorra kohta nii jaamade endi kui ka reguleerivate asutuste, keskkonnakaitsjate, rahvusvahelised organisatsioonid

Jahutusvesi tuleb jaama lähedal asuvast reservuaarist. Samas on sissevõetav vesi loomuliku temperatuuriga ja reservuaari tagasitulev vesi on ligikaudu 10 °C kõrgem. Küttetemperatuurile kehtivad ranged eeskirjad, mida karmistatakse veelgi, et arvestada kohalike ökosüsteemidega, kuid veehoidla niinimetatud "soojusreostus" on ilmselt kõige olulisem tuumaelektrijaamade keskkonnakahju. See puudus ei ole põhimõtteline ja ületamatu. Selle vältimiseks koos jahutustiikidega (või nende asemel) jahutustornid. Need on tohutud struktuurid suure läbimõõduga kooniliste torude kujul. Jahutusvesi juhitakse pärast kondensaatoris kuumutamist arvukatesse torudesse, mis asuvad jahutustorni sees. Nendel torudel on väikesed augud, mille kaudu vesi välja voolab, moodustades jahutustorni sees "hiiglasliku duši". Langev vesi jahutatakse atmosfääriõhuga ja kogutakse jahutustorni alla basseini, kust see võetakse kondensaatori jahutamiseks. Jahutustorni kohale tekib vee aurustumise tagajärjel valge pilv.

Tuumaelektrijaamade radioaktiivsed heitmed 1-2 tellimust alla maksimaalsete lubatud (st aktsepteeritavalt ohutute) väärtuste ja radionukliidide kontsentratsiooni tuumaelektrijaama piirkondades. miljoneid kordi vähem kui MPC ja kümneid tuhandeid kordi väiksem kui loomulik radioaktiivsus.

TEJ käitamise ajal keskkonda sattuvad radionukliidid on peamiselt lõhustumisproduktid. Suurem osa neist on inertsed radioaktiivsed gaasid (IRG), mille perioodid on lühikesed pool elu ja seetõttu ei avalda see olulist mõju keskkond(nad lähevad lahku enne, kui neil on aega tegutseda). Lisaks lõhustumisproduktidele on osa emissioonidest aktivatsiooniproduktid (stabiilsetest aatomitest neutronite toimel moodustuvad radionukliidid). Märkimisväärsed kiirgusega kokkupuute osas on pikaealised radionukliidid(JN, peamised doosi moodustavad radionukliidid on tseesium-137, strontsium-90, kroom-51, mangaan-54, koobalt-60) ja joodi radioisotoobid(peamiselt jood-131). Samas on nende osa tuumaelektrijaamade heitkogustes äärmiselt ebaoluline ja ulatub protsendi tuhandikesse.

1999. aasta tulemuste kohaselt ei ületanud tuumaelektrijaamade radionukliidide eraldumine inertsete radioaktiivsete gaaside osas uraan-grafiitreaktorite puhul 2,8% ja VVER ja BN 0,3% lubatud väärtustest. Pikaealiste radionukliidide puhul ei ületanud emissioon uraan-grafiitreaktorite puhul 1,5% ja VVER ja BN 0,3%, jood-131 puhul vastavalt 1,6% ja 0,4%.

Oluline argument poolt tuumaenergia on kütuse kompaktsus. Ümardatud hinnangud on järgmised: 1 kg küttepuudest saab toota 1 kWh elektrit, 1 kg söest 3 kWh, 1 kg naftast 4 kWh ja 1 kg tuumakütusest (madalrikastatud uraan) 300 000 kWh. . h.

A loid jõuallikas 1 GW võimsus tarbib umbes 30 tonni väherikastatud uraani aastas (st umbes üks auto aastas). Et tagada sama võimsusega tööaasta söeelektrijaam vaja on umbes 3 miljonit tonni kivisütt (see tähendab umbes viis rongi päevas).

Pikaealiste radionukliidide eraldumine söe- või õliküttel töötavad elektrijaamad keskmiselt 20-50 (ja mõnel hinnangul 100) korda suurem kui sama võimsusega tuumaelektrijaamadel.

Kivisüsi ja muud fossiilsed kütused sisaldavad kaalium-40, uraan-238, toorium-232, millest igaühe eriaktiivsus ulatub mitmest ühikust mitmesaja Bq / kg (ja vastavalt nende radioaktiivsete seeriate nagu raadium-226). , raadium-228, plii-210, poloonium-210, radoon-222 ja teised radionukliidid). Biosfäärist isoleeritud maa kivimi paksuses, söe, nafta ja gaasi põletamisel eralduvad need atmosfääri ja paiskuvad nad atmosfääri. Pealegi on need sisemise kokkupuute seisukohast peamiselt kõige ohtlikumad alfa-aktiivsed nukliidid. Ja kuigi kivisöe looduslik radioaktiivsus on tavaliselt suhteliselt madal, kogus toodetud energiaühiku kohta põletatud kütus on kolossaalne.

Söeküttel töötava elektrijaama läheduses elava elanikkonna kokkupuutedoosi tulemusena (suitsuheitmete puhastusaste on 98–99%) rohkem kui elanikkonna kiiritusdoosid tuumajaama läheduses 3-5 korda.

Lisaks atmosfääri eralduvatele heitmetele tuleb arvestada, et söejaamade jäätmete koondumiskohtades täheldatakse kiirgusfooni olulist tõusu, mis võib kaasa tuua maksimaalset lubatavat ületavad doosid. Osa kivisöe looduslikust aktiivsusest on koondunud tuhas, mis koguneb elektrijaamades tohututes kogustes. Samal ajal on Kansko-Achinski maardla tuhaproovides üle 400 Bq/kg. Donbassi kivisöe lendtuha radioaktiivsus ületab 1000 Bq/kg. Ja neid jäätmeid ei eraldata keskkonnast. GW-aasta elektri tootmine kivisöe põletamisel vabastab keskkonda sadu GBq aktiivsust (peamiselt alfa).

Sellised mõisted nagu "nafta ja gaasi kiirguskvaliteet" hakkasid tõsist tähelepanu pälvima suhteliselt hiljuti, samas kui looduslike radionukliidide (raadium, toorium jt) sisaldus neis võib jõuda märkimisväärsete väärtusteni. Näiteks radoon-222 mahuline aktiivsus maagaasis on keskmiselt 300–20 000 Bq/m 3 maksimaalsete väärtustega kuni 30 000–50 000. Ja Venemaa toodab ligi 600 miljardit kuupmeetrit aastas.

Sellegipoolest tuleb märkida, et nii tuuma- kui ka soojuselektrijaamade radioaktiivsed heitmed ei too kaasa märgatavaid tagajärgi rahvatervisele. Isegi söeküttel töötavate elektrijaamade puhul on see kolmanda järgu keskkonnategur, mis on teistest oluliselt väiksem: kemikaalide ja aerosoolide heitkogused, jäätmed jne.

LISA H

Tuumaelektrijaam ja selle seade:

Tuumaelektrijaam (NPP) on tuumarajatis, mille eesmärk on elektrienergia tootmine.

- ümberlaadimismasin kütust(laadimismasin).

Selle seadme tööd juhivad töötajad - operaatorid, kes kasutavad selleks ploki juhtpaneeli.

Reaktori võtmeelemendiks on betoonšahtis asuv tsoon. Samuti pakub see juhtimis- ja kaitsefunktsioone pakkuvat süsteemi; selle abil saate valida režiimi, milles kontrollitud lõhustumise ahelreaktsioon peaks toimuma. Süsteem pakub ka hädakaitset, mis võimaldab hädaolukorras reaktsiooni kiiresti peatada.

Teises hoones TEJ on turbiinihall, milles asuvad turbiin ja aurugeneraatorid. Lisaks on hoone, kus toimub tuumakütuse ümberlaadimine ja kasutatud tuumkütuse ladustamine spetsiaalselt selleks ette nähtud basseinides.

Territooriumil tuumaelektrijaam asuvad kondensaatorid, samuti jahutustornid, jahutustiik ja pritsimistiik, mis on tsirkuleeriva jahutussüsteemi komponendid. Jahutustornid on betoonist tornid, mis on kujundatud tüvikoonuse kujul; looduslik või kunstlik veehoidla võib olla tiik. TEJ varustatud kõrgepingeliinidega, mis ulatuvad väljapoole tema territooriumi piire.

Maailma esimese ehitamine tuumaelektrijaam alustati 1950. aastal Venemaal ja lõpetati neli aastat hiljem. Projekti elluviimiseks valiti küla lähedal asuv piirkond. Obninsky (Kaluga piirkond).

Siiski hakati elektrit tootma Ameerika Ühendriikides 1951. aastal; esimene edukas juhtum selle kättesaamiseks registreeriti Idaho osariigis.

Tootmise vallas elektrit Ameerika Ühendriigid on juhtival kohal oma aastas toodetud enam kui 788 miljardi kWh elektrienergiaga. Tootmismahu poolest liidrite nimekirjas on veel Prantsusmaa, Jaapan, Saksamaa ja Venemaa.

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte:

Energiat toodetakse kasutades reaktor kus toimub tuuma lõhustumine. Sel juhul laguneb raske tuum kaheks fragmendiks, mis väga ergastatud olekus kiirgavad neutroneid (ja muid osakesi). Neutronid põhjustavad omakorda uusi lõhustumisprotsesse, mille tulemusena eraldub veelgi rohkem neutroneid. Seda pidevat lagunemisprotsessi nimetatakse tuuma ahelreaktsiooniks, mille iseloomulik tunnus on suure energiahulga vabanemine. Selle energia tootmine on töö eesmärk. tuumaelektrijaam(TUJ).

Tootmisprotsess sisaldab järgmisi samme:

1. tuumaenergia muundamine soojusenergiaks;
2. soojusenergia muundamine mehaaniliseks;
3. mehaanilise energia muundamine elektrienergiaks.

Esimesel etapil aastal reaktor tuuma laaditakse kütust(uraan-235) kontrollitud ahelreaktsiooni käivitamiseks. Kütus vabastab termilisi või aeglasi neutroneid, mis põhjustab märkimisväärse koguse soojuse vabanemist. Soojuse eemaldamiseks reaktori südamikust kasutatakse jahutusvedelikku, mis juhitakse läbi kogu südamiku mahu. See võib olla vedelal või gaasilisel kujul. Saadud soojusenergia kasutatakse tulevikus auru generaatoris (soojusvahetis) auru tootmiseks.

Teises etapis juhitakse turbogeneraatorisse aur. Siin muundatakse auru soojusenergia mehaaniliseks energiaks – turbiini pöörlemisenergiaks.

Kolmandas etapis muundatakse generaatori abil turbiini pöörlemise mehaaniline energia elektrienergiaks, mis seejärel saadetakse tarbijatele.

Tuumaelektrijaamade klassifikatsioon:

Tuumaelektrijaamad klassifitseeritakse nendes töötavate reaktorite tüübi järgi. Tuumaelektrijaamu on kahte peamist tüüpi:

- termilisi neutroneid kasutavate reaktoritega (survevee tuumareaktor, keevavee reaktor, raske vee tuumareaktor, grafiitgaas tuumaenergia reaktor, grafiit-vesi tuumareaktor jne termilised neutronreaktorid);

– kiireid neutroneid kasutavate reaktoritega (kiireneutronreaktorid).

Vastavalt toodetud energia tüübile on neid kahte tüüpi tuumaenergia Elektrijaamad :

– TEJ elektri tootmiseks;

- ATES - tuumaelektri ja soojuse koostootmisjaamad, mille eesmärk on mitte ainult elektri-, vaid ka soojusenergia tootmine.

Tuumaelektrijaama ühe-, kahe- ja kolmeahelalised reaktorid:

Reaktor tuumaelektrijaam see võib olla ühe-, kahe- või kolmeahelaline, mis kajastub jahutusvedeliku tööskeemis - sellel võib olla vastavalt üks, kaks või kolm ahelat. Meie riigis on levinumad jaamad, mis on varustatud kaheahelaliste vesijahutusega jõureaktoritega (VVER). Rosstati andmetel on praegu 4 TEJ 1-ahelalise reaktoriga, 5 2-ahelalise reaktoriga ja ühe 3-ahelalise reaktoriga.

Üheahelalise reaktoriga tuumaelektrijaamad:

Tuumaelektrijaamad seda tüüpi - üheahelalise reaktoriga on varustatud RBMK-1000 tüüpi reaktoritega. Seadmes on reaktor, kaks kondensatsiooniturbiini ja kaks generaatorit. Reaktori kõrged töötemperatuurid võimaldavad tal samaaegselt täita aurugeneraatori funktsiooni, mis võimaldab kasutada üheahelalist skeemi. Viimase eeliseks on suhteliselt lihtne tööpõhimõte, kuid selle omaduste tõttu on selle eest üsna keeruline kaitset pakkuda. kiirgus. See on tingitud asjaolust, et selle skeemi rakendamisel puutuvad kõik ploki elemendid kokku radioaktiivse kiirgusega.

Möödavoolureaktoriga tuumaelektrijaamad:

Kasutatakse kaheahelalist skeemi TEJ VVER tüüpi reaktoritega. Nende jaamade tööpõhimõte on järgmine: jahutusvedelik, milleks on vesi, juhitakse reaktori südamikusse rõhu all. Seda kuumutatakse, mille järel see siseneb soojusvahetisse (aurugeneraatorisse), kus see soojendab sekundaarse ahela vee keemiseni. Kiirgust kiirgab ainult esimene ahel, teisel puuduvad radioaktiivsed omadused. Plokiseade sisaldab generaatorit, samuti ühte või kahte kondensatsiooniturbiini (esimesel juhul võimsus turbiinid on 1000 megavatti, teises - 2 x 500 megavatti).

Möödavoolureaktorite valdkonna arenenud arendus on Rosenergoatomi kontserni pakutud mudel VVER-1200. See töötati välja reaktori VVER-1000 modifikatsioonide põhjal, mida valmistati välistellimusel 1990. aastatel. ja käesoleva aastatuhande esimestel aastatel. Uus mudel on täiustanud kõiki oma eelkäija parameetreid ja näeb ette täiendavad ohutussüsteemid, et vähendada radioaktiivse kiirguse riski reaktori survekambrist välja pääseda. Uuel arendusel on mitmeid eeliseid - selle võimsus on eelmise mudeliga võrreldes 20% suurem, võimsustegur ulatub 90% -ni, see on võimeline töötama poolteist aastat ilma ülekoormuseta kütust(tavalised tähtajad on 1 aasta), selle kasutusaeg on 60 aastat.

Kolmeahelalise reaktoriga tuumaelektrijaamad:

Kasutatakse kolmeahelalist skeemi tuumaelektrijaamad BN-tüüpi reaktoritega ("kiire naatrium"). Selliste reaktorite töö põhineb kiiretel neutronitel, jahutusvedelikuna kasutatakse radioaktiivset vedelat naatriumi. Et välistada selle kokkupuude veega, on reaktori konstruktsioonis ette nähtud täiendav vooluring, milles kasutatakse radioaktiivsete omadusteta naatriumi; see annab kolme ahelaga vooluringi.

Eelmise sajandi 80-90ndatel välja töötatud kaasaegne 3-ahelaline reaktor BN-800 tagas Venemaale kiirreaktorite tootmises liidripositsiooni. Tema põhifunktsioon on kaitse seest või väljast lähtuvate mõjude eest. See mudel minimeerib õnnetuse riski, mille käigus südamik sulab ja kiiritatud tuumkütuse ümbertöötlemisel vabaneb plutoonium.

Vaadeldavas reaktoris erinevat tüüpi kütus - tavapärane uraanoksiidiga või uraanil põhinev MOX kütus ja

Tuumaelektrijaam või lühidalt tuumaelektrijaam on tehniliste struktuuride kompleks, mis on loodud elektrienergia tootmiseks, kasutades kontrollitud tuumareaktsiooni käigus vabanevat energiat.

40. aastate teisel poolel, enne kui 29. augustil 1949 katsetatud esimese aatomipommi loomise töö lõpetati, hakkasid nõukogude teadlased välja töötama esimesi rahumeelse kasutamise projekte. aatomienergia. Projektide põhisuunaks oli elektrienergia tööstus.

1950. aasta mais algas Kaluga oblastis Obninskoje küla piirkonnas maailma esimese tuumaelektrijaama ehitamine.

Esimest korda saadi elektrit tuumareaktori abil 20. detsembril 1951 USA-s Idaho osariigis.

Töövõime testimiseks ühendati generaator nelja hõõglambiga, kuid ma ei oodanud, et lambid süttivad.

Sellest hetkest alates hakkas inimkond elektri tootmiseks kasutama tuumareaktori energiat.

Esimesed tuumajaamad

Maailma esimese 5 MW võimsusega tuumajaama ehitamine lõpetati 1954. aastal ja 27. juunil 1954 käivitati see, nii et see hakkas tööle.

1958. aastal pandi tööle Siberi tuumaelektrijaama esimene etapp võimsusega 100 MW.

1958. aastal alustati ka Belojarski tööstusliku tuumaelektrijaama ehitamist. 26. aprillil 1964 andis 1. astme generaator tarbijatele voolu.

Septembris 1964 lasti vette 1. üksus Novovoroneži tuumaelektrijaam võimsusega 210 MW. Teine agregaat võimsusega 350 MW lasti käiku 1969. aasta detsembris.

1973. aastal käivitati Leningradi TEJ.

Teistes riikides pandi esimene tööstuslik tuumaelektrijaam tööle 1956. aastal Calder Hallis (Suurbritannia) võimsusega 46 MW.

1957. aastal pandi Shippingportis (USA) tööle 60 MW tuumaelektrijaam.

Tuumaenergia tootmises on maailmas juhtivad juhid:

USA (788,6 miljardit kWh aastas),
Prantsusmaa (426,8 miljardit kWh aastas),
Jaapan (273,8 miljardit kWh aastas),
Saksamaa (158,4 miljardit kWh aastas),
Venemaa (154,7 mld kWh/aastas).

TEJ klassifikatsioon

Tuumaelektrijaamu saab liigitada mitmel viisil:

Reaktori tüübi järgi

Termilised neutronreaktorid, mis kasutavad spetsiaalseid moderaatoreid, et suurendada neutronite neeldumise tõenäosust kütuseaatomite tuumades
kergvee reaktorid
raskeveereaktorid
Kiired neutronreaktorid
Väliseid neutroniallikaid kasutavad alakriitilised reaktorid
Termotuumareaktorid

Vabanenud energia tüübi järgi

Tuumaelektrijaamad (TUJ), mis on kavandatud ainult elektrienergia tootmiseks
Soojuse ja elektri koostootmisjaamad (NPP), mis toodavad nii elektrit kui ka soojust

Venemaa territooriumil asuvates tuumaelektrijaamades on küttejaamad, need on vajalikud võrgu vee soojendamiseks.

Tuumaelektrijaamades kasutatavad kütuseliigid

Tuumajaamades on võimalik kasutada mitmeid aineid, tänu millele on võimalik toota tuumaelektrit, kaasaegseks tuumajaama kütuseks on uraan, toorium ja plutoonium.

Tooriumikütust ei kasutata praegu tuumaelektrijaamades mitmel põhjusel.

Esiteks, on seda keerulisem muuta kütuseelementideks, lühendatult kütuseelementideks.

Kütusevardad on metalltorud, mis asetatakse tuumareaktori sisse. Sees

Kütuseelemendid on radioaktiivsed ained. Need torud on tuumakütuse hoidlad.

Teiseks Tooriumikütuse kasutamine hõlmab aga selle keerulist ja kulukat töötlemist pärast tuumaelektrijaamades kasutamist.

Plutooniumkütust ei kasutata ka tuumaenergeetikas, kuna sellel ainel on väga keeruline keemiline koostis, pole täieliku ja ohutu kasutamise süsteem veel välja töötatud.

uraani kütus

Peamine aine, mis tuumajaamades energiat toodab, on uraan. Tänapäeval kaevandatakse uraani mitmel viisil:

lahtised kaevandused
kaevandustesse suletud
maa-alune leostumine, kaevanduste puurimise teel.

Maa-alune leostumine kaevanduste puurimise abil toimub väävelhappe lahuse asetamisega maa-alustesse kaevudesse, lahus küllastatakse uraaniga ja pumbatakse tagasi.

Maailma suurimad uraanivarud on Austraalias, Kasahstanis, Venemaal ja Kanadas.

Kõige rikkalikumad maardlad on Kanadas, Zaire'is, Prantsusmaal ja Tšehhis. Nendes riikides saadakse tonnist maagist kuni 22 kilogrammi uraani toorainet.

Venemaal saadakse ühest tonnist maagist veidi rohkem kui poolteist kilogrammi uraani. Uraani kaevanduskohad ei ole radioaktiivsed.

Puhtal kujul pole see aine inimesele kuigi ohtlik, palju suurem oht on radioaktiivne värvitu gaas radoon, mis tekib uraani looduslikul lagunemisel.

Uraani valmistamine

Maagi kujul uraani tuumaelektrijaamades ei kasutata, maak ei reageeri. Tuumaelektrijaamades uraani kasutamiseks töödeldakse tooraine pulbriks - uraanoksiidiks ja pärast seda muutub see uraanikütuseks.

Uraanipulber muutub metallist "tablettideks" - see pressitakse väikesteks korralikeks koonusteks, mida põletatakse päeva jooksul temperatuuril üle 1500 kraadi Celsiuse järgi.

Just need uraanigraanulid sisenevad tuumareaktoritesse, kus nad hakkavad üksteisega suhtlema ja lõpuks inimestele elektrit andma.

Ühes tuumareaktoris töötab samaaegselt umbes 10 miljonit uraanigraanulit.

Enne uraanigraanulite paigutamist reaktorisse asetatakse need tsirkooniumisulamitest valmistatud metalltorudesse - kütusevardadesse, torud on omavahel ühendatud kimpudeks ja moodustavad kütusesõlmed - kütusesõlmed.

Just kütusesõlmesid nimetatakse tuumaelektrijaama kütuseks.

Kuidas toimub tuumakütuse töötlemine

Pärast aastast uraani kasutamist tuumareaktorites tuleb see välja vahetada.

Kütuseelemente jahutatakse mitu aastat ning saadetakse lõikamiseks ja lahustamiseks.

Keemilise ekstraheerimise tulemusena eraldatakse uraan ja plutoonium, mida taaskasutatakse ja kasutatakse värske tuumakütuse valmistamiseks.

Uraani ja plutooniumi lagunemissaadused suunatakse ioniseeriva kiirguse allikate tootmiseks, neid kasutatakse meditsiinis ja tööstuses.

Kõik, mis jääb pärast neid manipuleerimisi alles, saadetakse kütmiseks ahju, sellest massist pruulitakse klaas, sellist klaasi hoitakse spetsiaalsetes hoiuruumides.

Klaasi jäänustest ei valmistata massiliseks kasutamiseks, klaasi kasutatakse radioaktiivsete ainete ladustamiseks.

Klaasist on raske eraldada radioaktiivsete elementide jäänuseid, mis võivad keskkonda kahjustada. Hiljuti ilmus uus viis radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamine.

Kiired tuumareaktorid või kiired neutronreaktorid, mis töötavad ümbertöödeldud tuumakütuse jääkidega.

Teadlaste hinnangul on tuumakütuse jäänused, mida praegu hoiustatakse hoidlates, pakkuma kütust kiirneutronreaktoritele 200 aastaks.

Lisaks uued kiired reaktorid võib töötada uraankütusel, mis on valmistatud uraanist 238, seda ainet tavalistes tuumaelektrijaamades ei kasutata, sest. tänapäeva tuumajaamades on lihtsam töödelda 235 ja 233 uraani, millest pole looduses palju järel.

Seega on uutes reaktorites võimalus kasutada tohutuid uraan-238 maardlaid, mida varem pole kasutatud.

Tuumaelektrijaamade tööpõhimõte

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte kaheahelalisel surveveereaktoril (VVER).

Reaktori südamikus vabanev energia kantakse üle primaarsele jahutusvedelikule.

Turbiinide väljalaskeava juures siseneb aur kondensaatorisse, kus seda jahutab reservuaarist tulev suur hulk vett.

Rõhukompensaator on üsna keeruline ja mahukas struktuur, mis tasakaalustab reaktori töötamise ajal jahutusvedeliku soojuspaisumisest tingitud rõhukõikumisi ahelas. Rõhk 1. ahelas võib ulatuda kuni 160 atmosfääri (VVER-1000).

Lisaks veele saab erinevates reaktorites jahutusvedelikuna kasutada ka sula naatriumi või gaasi.

Naatriumi kasutamine võimaldab lihtsustada reaktori südamiku kesta konstruktsiooni (erinevalt veeringist ei ületa rõhk naatriumikontuuris atmosfäärirõhku), vabaneda rõhukompensaatorist, kuid tekitab oma raskusi, mis on seotud selle metalli suurenenud keemiline aktiivsus.

Kontuuride koguarv võib erinevate reaktorite puhul erineda, joonisel olev diagramm on VVER tüüpi reaktorite (Public Water Power Reactor) jaoks.

RBMK tüüpi reaktorid (High Power Channel Type Reactor) kasutavad ühte veeahelat ja BN reaktorid (Fast Neutron Reactor) kasutavad kahte naatriumi- ja ühte veeahelat.

Kui auru kondenseerimiseks ei ole võimalik kasutada suurt kogust vett, saab reservuaari asemel vett jahutada spetsiaalsetes jahutustornides (jahutustornides), mis on oma suuruse tõttu tavaliselt kõige nähtavamaks osaks. tuumaelektrijaamast.

Tuumareaktori seade

Tuumareaktoris kasutatakse tuuma lõhustumise protsessi, mille käigus raske tuum laguneb kaheks väiksemaks killuks.

Need fragmendid on väga ergastatud olekus ja kiirgavad neutroneid, muid subatomaarseid osakesi ja footoneid.

Neutronid võivad põhjustada uusi lõhustumisi, mille tulemusena eraldub rohkem neutroneid jne.

Sellist pidevat isemajandavat lõhede jada nimetatakse ahelreaktsiooniks.

Sel juhul vabaneb suur hulk energiat, mille tootmine on tuumajaamade kasutamise eesmärk.

Tuumareaktori ja tuumajaama tööpõhimõte on selline, et umbes 85% lõhustumise energiast vabaneb väga lühikese aja jooksul pärast reaktsiooni algust.

Ülejäänud toodetakse lõhustumisproduktide radioaktiivsel lagunemisel pärast neutronite emiteerimist.

Radioaktiivne lagunemine on protsess, mille käigus aatom jõuab stabiilsemasse olekusse. See jätkub ka pärast jaotuse lõpetamist.

Tuumareaktori põhielemendid

Tuumakütus: rikastatud uraan, uraani ja plutooniumi isotoobid. Kõige sagedamini kasutatav on uraan 235;
Jahutusvedelik reaktori töötamise ajal tekkiva energia väljastamiseks: vesi, vedel naatrium jne;
Juhtvardad;
neutronite moderaator;
Kate kiirguskaitseks.

Tuumareaktori tööpõhimõte

Reaktori südamik sisaldab kütuseelemente (TVEL) – tuumakütust.

Need on kokku pandud kassettideks, mis sisaldavad mitukümmend kütusevarrast. Jahutusvedelik voolab läbi iga kasseti kanalite.

Kütusevardad reguleerivad reaktori võimsust. Tuumareaktsioon on võimalik ainult kütusevarda teatud (kriitilise) massi juures.

Iga varda mass eraldi on alla kriitilise. Reaktsioon algab siis, kui kõik vardad on aktiivses tsoonis. Kütusevardaid kastes ja eemaldades saab reaktsiooni kontrollida.

Seega, kui kriitiline mass on ületatud, kiirgavad radioaktiivsed kütuseelemendid neutroneid, mis põrkuvad aatomitega.

Selle tulemusena moodustub ebastabiilne isotoop, mis kohe laguneb, vabastades energiat gammakiirguse ja soojuse kujul.

Osakesed, põrkuvad, annavad üksteisele kineetilise energia ja lagunemiste arv suureneb eksponentsiaalselt.

See on ahelreaktsioon – tuumareaktori tööpõhimõte. Ilma kontrollita toimub see välgukiirusel, mis viib plahvatuseni. Kuid tuumareaktoris on protsess kontrolli all.

Seega vabaneb aktiivses tsoonis soojusenergia, mis kandub seda tsooni ümbritsevasse vette (primaarring).

Siin on vee temperatuur 250-300 kraadi. Lisaks eraldab vesi soojust teisele ahelale, pärast seda - energiat genereerivate turbiinide labadele.

Tuumaenergia muundamise elektrienergiaks võib skemaatiliselt kujutada:

Uraani tuuma siseenergia
Lagunenud tuumade fragmentide ja vabanenud neutronite kineetiline energia
Vee ja auru sisemine energia
Vee ja auru kineetiline energia
Turbiini ja generaatori rootorite kineetiline energia
Elektrienergia

Reaktori südamik koosneb sadadest kassettidest, mida ühendab metallkest. See kest täidab ka neutronreflektori rolli.

Kassettide hulgas on sisestatud juhtvardad reaktsioonikiiruse reguleerimiseks ja vardad reaktori hädakaitseks.

Tuumaelektrijaam

Esimesed selliste jaamade projektid töötati välja XX sajandi 70ndatel, kuid 80ndate lõpus toimunud majanduslike murrangute ja avaliku vastuseisu tõttu ei jõutud ühtegi neist täielikult ellu viia.

Erandiks on väikese võimsusega Bilibino TEJ, mis varustab soojuse ja elektriga Arktika Bilibino küla (10 tuhat elanikku) ja kohalikke kaevandusettevõtteid, samuti kaitsereaktoreid (need tegelevad plutooniumi tootmisega):

Siberi TEJ varustab soojusega Severski ja Tomski.
Krasnojarski kaevandus- ja keemiatehase reaktor ADE-2, mis tarnib 1964. aastast soojuse ja elektriga Zheleznogorski linna.

Kriisi ajal alustati mitme VVER-1000 sarnastel reaktoril põhineva tuumaelektrijaama ehitamist:

Voroneži AST
Gorki AST
Ivanovskaja AST (ainult planeeritud)

Nende AST-de ehitamine peatati 1980. aastate teisel poolel või 1990. aastate alguses.

2006. aastal plaanis Rosenergoatomi kontsern ehitada tuumajäälõhkujatel kasutatava KLT-40 reaktorijaama baasil Arhangelski, Peveki ja teiste polaarlinnade jaoks ujuv tuumaküttejaama.

Olemas on Elena reaktoril põhineva järelevalveta AST ehitamise projekt ja mobiilne ( raudteel) reaktori tehas "Angstrem"

Tuumaelektrijaamade miinused ja eelised

Ükskõik milline inseneriprojekt on oma positiivsed ja negatiivsed küljed.

Tuumaelektrijaamade positiivsed küljed:

Puuduvad kahjulikud heitmed;
Radioaktiivsete ainete emissioon on mitu korda väiksem kui kivisöel. sarnase võimsusega jaamad (tuhk-söe soojuselektrijaamad sisaldavad uraani ja tooriumi protsentuaalselt, mis on piisav nende tulusaks kaevandamiseks);
Väike kogus kasutatud kütust ja selle taaskasutamise võimalus pärast töötlemist;
Suur võimsus: 1000-1600 MW ühiku kohta;
Madal energia, eriti soojuse hind.

Tuumaelektrijaamade negatiivsed küljed:

Kiiritatud kütus on ohtlik, nõudes keerulisi ja kulukaid ümbertöötlemis- ja ladustamismeetmeid;
Muutuva võimsusega töötamine on termiliste neutronreaktorite puhul ebasoovitav;
Võimaliku intsidendi tagajärjed on äärmiselt rasked, kuigi selle tõenäosus on üsna väike;
Suur kapitaliinvesteeringud, nii spetsiifiline, 1 MW installeeritud võimsuse kohta alla 700-800 MW võimsusega plokkidel kui ka üldine, vajalik jaama, selle taristu rajamiseks, samuti võimaliku likvideerimise korral.

Teaduslikud arengud tuumaenergia valdkonnas

Muidugi on puudujääke ja murekohti, kuid samas tundub tuumaenergia olevat kõige perspektiivikam.

Alternatiivsed energia saamise viisid, mis on tingitud loodete, tuule, päikese, geotermiliste allikate jne energiast, puuduvad praegu kõrge tase saanud energiat ja selle madalat kontsentratsiooni.

Vajalikud energiatootmise liigid on olemas individuaalsed riskidökoloogiale ja turismile näiteks fotogalvaaniliste elementide tootmine, mis saastab keskkonda, tuuleparkide ohtlikkus lindudele, muutused lainete dünaamikas.

Teadlased arenevad rahvusvahelised projektid uue põlvkonna tuumareaktorid, nagu GT-MGR, mis parandavad tuumaelektrijaamade ohutust ja tõhusust.

Venemaa on alustanud maailma esimese ujuva tuumaelektrijaama ehitamist, mis võimaldab lahendada energiapuuduse probleemi riigi kaugemates rannikualades.

USA ja Jaapan arendavad umbes 10-20 MW võimsusega mini-tuumajaamu üksikute tööstuste, elamukomplekside ja tulevikus ka üksikute majade soojus- ja elektrivarustuseks.

Käitise võimsuse vähendamine tähendab tootmismahu suurenemist. Väikesed reaktorid luuakse ohutute tehnoloogiate abil, mis vähendavad oluliselt tuumamaterjali lekkimise võimalust.

Vesiniku tootmine

USA valitsus on vastu võtnud Atomic Hydrogen Initiative'i. Koos Lõuna-Korea loomine käib tuumareaktorid uus põlvkond, mis suudab toota suures koguses vesinikku.

INEEL (Idaho National Engineering Environmental Laboratory) ennustab, et üks järgmise põlvkonna tuumaelektrijaam toodab vesinikku, mis vastab 750 000 liitrile bensiinile päevas.

Olemasolevates tuumaelektrijaamades vesiniku tootmiseks rahastatakse teadusuuringuid.

Termotuumaenergia

Veelgi huvitavam, ehkki suhteliselt kauge väljavaade, on termotuumasünteesienergia kasutamine.

Termotuumareaktorid tarbivad arvutuste kohaselt vähem kütust energiaühiku kohta ning nii see kütus ise (deuteerium, liitium, heelium-3) kui ka nende sünteesiproduktid on mitteradioaktiivsed ja seega keskkonnale ohutud.

Praegu on Venemaa osalusel Lõuna-Prantsusmaal käimas rahvusvahelise eksperimentaalse termotuumareaktori ITER ehitamine.

Mis on tõhusus

Toimivuskoefitsient (COP) – süsteemi või seadme efektiivsuse tunnus seoses energia muundamise või ülekandega.

Selle määrab ära kasutatud kasuliku energia suhe süsteemi vastuvõetud koguenergia hulka. Tõhusus on mõõtmeteta suurus ja seda mõõdetakse sageli protsentides.

Tuumaelektrijaama efektiivsus

Suurim kasutegur (92-95%) on hüdroelektrijaamade eelis. Nad toodavad 14% maailma elektrist.

Seda tüüpi jaam on aga ehituskoha suhtes kõige nõudlikum ja nagu praktika on näidanud, on väga tundlik kasutusreeglite järgimise suhtes.

Sayano-Shushenskaya HEJ sündmuste näide näitas, milliseid traagilisi tagajärgi võib kaasa tuua tegevusreeglite eiramine tegevuskulude vähendamisel.

Tuumaelektrijaamadel on kõrge kasutegur (80%). Nende osakaal maailma elektritootmises on 22%.

Kuid tuumaelektrijaamad nõuavad suuremat tähelepanu ohutuse probleemile nii projekteerimisetapis kui ka ehitamise ajal ja töötamise ajal.

Väikseimgi kõrvalekaldumine tuumaelektrijaamade rangetest ohutuseeskirjadest on täis saatuslikke tagajärgi kogu inimkonnale.

Tuumaelektrijaamade kasutamisega kaasnevad lisaks vahetule ohule õnnetuse korral ka kasutatud tuumkütuse kõrvaldamise või ladestamisega seotud ohutusprobleemid.

Soojuselektrijaamade kasutegur ei ületa 34%, need toodavad kuni kuuskümmend protsenti maailma elektrienergiast.

Lisaks elektrile toodavad soojuselektrijaamad soojusenergiat, mida kuuma auru või kuuma vee kujul saab tarbijateni edastada 20-25 kilomeetri kaugusel. Selliseid jaamu nimetatakse CHP-ks (Heat Electro Central).

Elektrijaamade ja koostootmisjaamade ehitamine ei ole kallis, kuid kui erimeetmeid ei võeta, mõjutavad need keskkonda ebasoodsalt.

Kahjulik mõju keskkonnale sõltub sellest, millist kütust soojusseadmetes kasutatakse.

Kõige kahjulikumad on kivisöe ja raskete naftatoodete põlemissaadused, maagaas on vähem agressiivne.

Soojuselektrijaamad on peamised elektrienergia allikad Venemaal, Ameerika Ühendriikides ja enamikus Euroopa riikides.

Siiski on erandeid, näiteks Norras toodetakse elektrit peamiselt hüdroelektrijaamades, Prantsusmaal aga 70% elektrist tuumajaamades.

Esimene elektrijaam maailmas

Kõige esimene keskne elektrijaam, Pearl Street, võeti kasutusele 4. septembril 1882 New Yorgis.

Jaam ehitati Edison Illuminating Company toel, mida juhtis Thomas Edison.

Sellele paigaldati mitu Edisoni generaatorit koguvõimsusega üle 500 kW.

Jaam varustas elektriga kogu New Yorgi piirkonda, mille pindala on umbes 2,5 ruutkilomeetrit.

Jaam põles 1890. aastal maani maha ja säilinud on vaid üks dünamo, mis asub nüüd Michiganis Greenfieldi külamuuseumis.

30. septembril 1882 alustas tööd esimene hüdroelektrijaam Vulcan Street Wisconsinis. Projekti autor oli G.D. Rogers, pea ettevõtted Appletoni paber ja tselluloos.

Jaamas paigaldati ligikaudu 12,5 kW võimsusega generaator. Elektrit jätkus Rogersi maja ja kahe tema paberivabriku jaoks.

Gloucester Roadi elektrijaam. Brighton oli üks esimesi linnu Ühendkuningriigis, kus oli pidev elekter.

1882. aastal asutas Robert Hammond ettevõtte Hammond Electric Light Company ja 27. veebruaril 1882 avas ta Gloucester Roadi elektrijaama.

Jaam koosnes harja dünamost, mida kasutati kuueteistkümne kaarlambi toiteks.

1885. aastal ostis Gloucesteri elektrijaama Brighton Electric Light Company. Hiljem ehitati sellesse piirkonda uus jaam, mis koosnes kolmest 40 lambiga harjadünamost.

Talvepalee elektrijaam

1886. aastal ehitati uue Ermitaaži ühte hoovi elektrijaam.

Elektrijaam oli suurim kogu Euroopas mitte ainult ehitamise ajal, vaid ka järgmise 15 aasta jooksul.

Varem kasutati Talvepalee valgustamiseks küünlaid, aastast 1861 hakati kasutama gaasilampe. Kuna elektrilampidel oli suurem eelis, hakati arendama elektrivalgustuse kasutuselevõttu.

Enne hoone täielikku üleviimist elektrile kasutati lossi saalide valgustamiseks jõulude ajal lampidega valgustust. uusaasta pühad 1885.

9. novembril 1885 kiitis keiser heaks "elektritehase" ehitamise projekti. Aleksander III. Projekt hõlmas Talvepalee, Ermitaaži hoonete, siseõue ja selle ümbruse elektrifitseerimist kolme aasta jooksul kuni 1888. aastani.

Tekkis vajadus välistada aurumasinate tööst hoone vibratsiooni võimalus, elektrijaama paigutus oli ette nähtud eraldi klaasist ja metallist paviljonis. See paigutati Ermitaaži teise hoovi, sellest ajast nimega "Elektriline".

Kuidas jaam välja nägi?

Jaamahoone pindala oli 630 m², koosnes masinaruumist 6 katla, 4 aurumasina ja 2 veduriga ning ruumist 36 elektridünamoga. Koguvõimsus ulatus 445 hj.

Esiruumide esimene osa oli valgustatud:

Eesruum
Petrovski saal
Suurfeldmarssali saal
Relvastuse saal
Püha Jüri saal

Välja on pakutud kolm valgustusrežiimi:

täis (pidulik) sisselülitamine viis korda aastas (4888 hõõglampi ja 10 Yablochkovi küünalt);
töökorras - 230 hõõglampi;
töö (öö) - 304 hõõglampi.
Jaam tarbis aastas umbes 30 000 puud (520 tonni) kivisütt.

Suured soojuselektrijaamad, tuumaelektrijaamad ja hüdroelektrijaamad Venemaal

Venemaa suurimad elektrijaamad föderaalpiirkondade järgi:

Keskne:

Kostroma GRES, mis töötab kütteõlil;
Ryazani jaam, mille peamiseks kütuseks on kivisüsi;
Konakovskaya, mis võib töötada gaasi ja kütteõliga;

uurali:

Surgutskaja 1 ja Surgutskaja 2. Jaamad, mis on Venemaa Föderatsiooni ühed suurimad elektrijaamad. Mõlemad töötavad maagaasil;
Reftinskaja, mis töötab kivisöel ja on üks suurimaid elektrijaamu Uuralites;
Troitskaja, samuti söeküttel;
Iriklinskaya, mille peamine kütuseallikas on kütteõli;

Privolžski:

Zainskaya GRES, mis töötab kütteõlil;

Siberi föderaalringkond:

Nazarovskaya GRES, mis tarbib kütusena kütteõli;

Lõuna:

Stavropol, mis võib töötada ka kombineeritud kütusel gaasi ja kütteõli kujul;

Loode:

Kirishskaya kütteõli kohta.

Angara-Jenissei kaskaadi territooriumil asub Venemaa elektrijaamade loend, mis toodavad energiat veega:

Jenissei:

Sayano-Shushenskaya
Krasnojarski HEJ;

Angara:

Irkutsk
Vennalik
Ust-Ilimskaja.

Tuumaelektrijaamad Venemaal

Balakovo tuumaelektrijaam

Asub Balakovo linna lähedal, Saratovi oblastis, Saratovi veehoidla vasakul kaldal. See koosneb neljast VVER-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1985, 1987, 1988 ja 1993.

Belojarski tuumaelektrijaam

Asub Zarechny linnas Sverdlovski piirkond, riigi teine tööstuslik tuumaelektrijaam (Siberi järel).

Jaamas ehitati neli jõuallikat: kaks termoneutronreaktoriga ja kaks kiirneutronreaktoriga.

Praegu on töötavateks jõuallikateks BN-600 ja BN-800 reaktoritega 3. ja 4. jõuplokk võimsusega vastavalt 600 MW ja 880 MW.

BN-600 võeti kasutusele 1980. aasta aprillis – maailma esimene kiire neutronreaktoriga tööstusliku mastaabiga jõuallikas.

BN-800 võeti kommertskasutusele 2016. aasta novembris. See on ka maailma suurim kiirneutronreaktoriga jõuallikas.

Bilibino tuumaelektrijaam

Asub Tšukotski Bilibino linna lähedal autonoomne piirkond. See koosneb neljast 12 MW võimsusega EGP-6 plokist, mis võeti kasutusele 1974. aastal (kaks plokki), 1975. ja 1976. aastal.

Toodab elektri- ja soojusenergiat.

Kalinini TEJ

See asub Tveri piirkonna põhjaosas, Udomlja järve lõunakaldal ja samanimelise linna lähedal.

See koosneb neljast VVER-1000 tüüpi reaktoritega, 1000 MW elektrivõimsusega jõuplokist, mis võeti kasutusele aastatel 1984, 1986, 2004 ja 2011.

4. juunil 2006 allkirjastati leping neljanda jõuploki ehitamiseks, mis võeti kasutusele 2011. aastal.

Koola tuumaelektrijaam

See asub Murmanski oblastis Poljarnõje Zori linna lähedal Imandra järve kaldal.

See koosneb neljast VVER-440 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1973, 1974, 1981 ja 1984.
Jaama võimsus on 1760 MW.

Kurski tuumaelektrijaam

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

Asub Kurski oblastis Kurtšatovi linna lähedal Seimi jõe kaldal.

See koosneb neljast RBMK-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1976, 1979, 1983 ja 1985.

Jaama võimsus on 4000 MW.

Leningradi TEJ

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

See asub Sosnovõ Bori linna lähedal Leningradi oblastis, Soome lahe rannikul.

See koosneb neljast RBMK-1000 seadmest, mis võeti kasutusele aastatel 1973, 1975, 1979 ja 1981.

Jaama võimsus on 4 GW. 2007. aastal toodeti 24,635 miljardit kWh.

Novovoroneži tuumaelektrijaam

Asub Voroneži piirkonnas Voroneži linna lähedal, Doni jõe vasakul kaldal. Koosneb kahest VVER-seadmest.

Annab 85% Voroneži piirkond elektrienergia, varustab soojusega 50% Novovoroneži linnast.

Jaama võimsus (v.a) - 1440 MW.

Rostovi tuumaelektrijaam

Asub Rostovi oblastis Volgodonski linna lähedal. Esimese jõuploki elektrivõimsus on 1000 MW, 2010. aastal ühendati võrku jaama teine jõuplokk.

Aastatel 2001-2010 kandis jaam nime Volgodonski TEJ, TEJ teise jõuploki käivitamisega nimetati jaam ametlikult ümber Rostovi TEJ.

2008. aastal tootis tuumaelektrijaam 8,12 miljardit kWh elektrit. Installeeritud tootmisvõimsuse rakendusaste (KIUM) oli 92,45%. Alates käivitamisest (2001) on see tootnud üle 60 miljardi kWh elektrit.

Smolenski tuumaelektrijaam

Asub Smolenski oblastis Desnogorski linna lähedal. Jaam koosneb kolmest jõuallikast, RBMK-1000 tüüpi reaktoritega, mis võeti kasutusele aastatel 1982, 1985 ja 1990.

Iga jõuplokk sisaldab: ühte reaktorit soojusvõimsusega 3200 MW ja kahte turbogeneraatorit elektrivõimsusega 500 MW.

USA tuumaelektrijaamad

Shippingporti tuumaelektrijaam nimivõimsusega 60 MW avati 1958. aastal Pennsylvania osariigis. Pärast 1965. aastat hakati kõigis osariikides intensiivselt ehitama tuumaelektrijaamu.

Peamine osa Ameerika tuumaelektrijaamadest ehitati järgmise 15 aasta jooksul pärast 1965. aastat, enne esimest tõsist õnnetust planeedi tuumajaamas.

Kui esimest õnnetust mäletatakse kui õnnetust kl Tšernobõli tuumaelektrijaam, siis ei ole.

Õnnetuse põhjustasid rikkumised reaktori jahutussüsteemis ja arvukad operatiivpersonali vead. Selle tulemusena sulas tuumakütus. Õnnetuse tagajärgede likvideerimiseks kulus umbes miljard dollarit, likvideerimisprotsess kestis 14 aastat.

Pärast õnnetust kohandas Ameerika Ühendriikide valitsus kõigi osariigi tuumaelektrijaamade töö ohutustingimusi.

See tõi kaasa ehitusperioodi jätkumise ja "rahuliku aatomi" rajatiste hinna olulise tõusu. Sellised muutused pidurdasid Ameerika Ühendriikide üldise tööstuse arengut.

Kahekümnenda sajandi lõpus töötas USA-s 104 reaktorit. Tänapäeval on USA tuumareaktorite arvu poolest maailmas esikohal.

Alates 21. sajandi algusest suleti Ameerikas 2013. aastal neli reaktorit ja alustati veel nelja reaktori ehitamist.

Tegelikult töötab Ameerika Ühendriikides praegu 100 reaktorit 62 tuumaelektrijaamas, mis toodavad 20% kogu osariigi energiast.

Viimane USA-s ehitatud reaktor käivitati 1996. aastal Watts Baris.

USA ametivõimud võtsid 2001. aastal vastu uue energiapoliitika juhendi. See hõlmab tuumaenergeetika arendamise vektorit uut tüüpi reaktorite väljatöötamise kaudu, sobivama kasuteguriga, uusi võimalusi kasutatud tuumkütuse töötlemiseks.

Plaanid aastani 2020 sisaldasid mitmekümne uue tuumareaktori ehitamist koguvõimsusega 50 000 MW. Lisaks saavutada olemasolevate tuumajaamade võimsuse kasv ligikaudu 10 000 MW võrra.

USA on tuumaelektrijaamade arvu poolest maailmas liider

Tänu selle programmi elluviimisele alustati Ameerikas 2013. aastal nelja uue reaktori ehitamist - neist kaks Vogtli tuumaelektrijaamas ja ülejäänud kaks VC Summeris.

Need neli reaktorit viimane proov- AP-1000, tootja Westinghouse.

Ettepanek luua tulevasele tuumajaamale AM reaktor tehti esmakordselt 29. novembril 1949. aastal järelevaataja koosolekul. tuumaprojekt I.V. Kurchatov, füüsiliste probleemide instituudi direktor A.P. Aleksandrov, NIIKhimash N.A direktor. Dollezhal ja tööstuse NTS-i teadussekretär B.S. Pozdnjakov. Koosolekul soovitati CCGT 1950. aasta uurimisplaani lisada "väikeste mõõtmetega rikastatud uraani reaktori projekt, mis on mõeldud ainult elektrienergia eesmärgil soojuseraldusvõimega kokku 300 ühikut, efektiivse võimsusega umbes 50 ühikut" koos grafiidiga ja vesi jahutusvedelik. Samal ajal anti juhised selle reaktori kohta kiiremas korras füüsikaliste arvutuste ja eksperimentaalsete uuringute tegemiseks.

Hiljem I.V. Kurchatov ja A.P. Zavenjagin põhjendas AM reaktori valikut kõrge prioriteediga ehituseks sellega, et rohkem kui teistes plokkides saab selles kasutada tavapärase katlapraktika kogemust: üksuse üldine suhteline lihtsus hõlbustab ja vähendab ehituskulusid.

Selle perioodi jooksul erinevad tasemed arutatakse elektrireaktorite kasutamise võimalusi.

PROJEKT

Peeti otstarbekaks alustada laevaelektrijaama reaktori loomisest. Selle reaktori konstruktsiooni põhjendamisel ja "põhimõttelisel kinnitusel ... praktilise võimaluse kohta muuta tuumarajatiste tuumareaktsioonide soojus mehaaniliseks ja elektrienergia"Obninskisse, labori "V" territooriumile otsustati ehitada tuumaelektrijaam kolme reaktorijaamaga, sealhulgas AM-jaam, millest sai I TEJ reaktor.

NSV Liidu Ministrite Nõukogu 16. mai 1950. aasta määrusega usaldati AM-i uurimis- ja arendustegevus LIPANile (I.V. Kurtšatovi Instituut), NIIKhimmash, GSPI-11, VTI. Aastal 1950 - 1951. aasta alguses. need organisatsioonid viisid läbi esialgsed arvutused (P.E. Nemirovskii, S.M. Feinberg, Yu.N. Zankov), esialgsed projekteerimisuuringud jne, seejärel tehti kogu töö selle reaktori kallal I.V. otsusega. Kurchatov viidi üle laborisse "B". Määratud teaduslik juhendaja, peadisainer - N.A. Dollezhal.

Projekt nägi ette järgmised reaktori parameetrid: soojusvõimsus 30 tuhat kW, elektrivõimsus - 5 tuhat kW, reaktori tüüp - termiline neutronreaktor grafiitmoderaatoriga ja jahutus loodusliku veega.

Selleks ajaks oli riigil juba kogemusi seda tüüpi reaktorite (tööstuslikud reaktorid pommimaterjali tootmiseks) loomisel, kuid need erinesid oluliselt elektrijaamadest, mille hulka kuulub ka AM reaktor. Raskusi seostati vajadusega saavutada AM reaktoris jahutusvedeliku kõrge temperatuur, millest järeldub, et tuli otsida uusi materjale ja sulameid, mis taluksid neid temperatuure, oleksid korrosioonikindlad, ei ima suurtes kogustes neutroneid, jne. AM reaktoriga tuumajaama ehitamise algatajatele olid need probleemid algusest peale ilmsed, küsimus oli selles, kui kiiresti ja kui edukalt neist üle saadakse.

ARVUTUSED JA SEIS

Selleks ajaks, kui AM-i tööd laboratooriumile "B" üle anti, oli projekt määratletud ainult üldsõnaliselt. Lahendamist ootas palju füüsilisi, tehnilisi ja tehnoloogilisi probleeme ning nende arv kasvas reaktoritööde edenedes.

Eelkõige puudutas see reaktori füüsikalisi arvutusi, mis tuli läbi viia ilma paljude selleks vajalike andmeteta. Laboris "V" D.F. Zaretsky ja peamised arvutused tegi rühm M.E. Minashina osakonnas A.K. Krasin. M.E. Minashin oli eriti mures paljude konstantide täpsete väärtuste puudumise pärast. Nende mõõtmist oli kohapeal raske korraldada. Tema algatusel täiendati osa neist järk-järgult peamiselt LIPANi ja mõned laboris "B" tehtud mõõtmiste tõttu, kuid üldiselt ei olnud võimalik tagada arvutatud parameetrite suurt täpsust. Seetõttu pandi 1954. aasta veebruari lõpus - märtsi alguses kokku AMF-i stend - AM-reaktori kriitiline komplekt, mis kinnitas arvutuste rahuldavat kvaliteeti. Ja kuigi koost ei suutnud taastoota kõiki tõelise reaktori tingimusi, toetasid tulemused edulootust, kuigi kahtlusi oli palju.

3. märtsil 1954 viidi sellel stendil Obninskis esimest korda uraani lõhustumise ahelreaktsioon.

Kuid arvestades, et katseandmeid pidevalt täiustati, täiustati arvutusmetoodikat, kuni reaktori käivitamiseni jätkati reaktori kütusekoormuse väärtuse, reaktori käitumise ebastandardsetes režiimides, parameetrite uurimist. neelavad vardad jne.

TVELI LOOMINE

Teise olulise ülesandega - kütuseelemendi (kütuseelemendi) loomine - V.A. Malykh ja labori "V" tehnoloogiaosakonna töötajad. Kütuseelemendi väljatöötamisse olid kaasatud mitmed seotud organisatsioonid, kuid ainult V.A. pakutud variant. Väike, näitas kõrget jõudlust. Disainiotsingud lõpetati 1952. aasta lõpus uut tüüpi kütuseelemendi (magneesiummaatriksis uraani-molübdeeni terade dispersioonikompositsiooniga) väljatöötamisega.

Seda tüüpi kütuseelement võimaldas need tagasi lükata reaktorieelsete katsetuste käigus (selleks loodi V laboris spetsiaalsed pingid), mis on reaktori töökindla töö tagamiseks väga oluline. Uue kütuseelemendi stabiilsust neutronvoos uuriti LIPANis MR-reaktoris. NIIKhimmash töötas välja reaktori töökanalid.

Seega lahendati meie riigis esimest korda tärkava tuumaenergiatööstuse kõige olulisem ja raskeim probleem - kütuseelemendi loomine.

EHITUS

1951. aastal, samaaegselt algusega laboris "B" uurimistöö AM reaktoril alustati selle territooriumil tuumajaama hoone ehitamist.

Ehitusjuhiks määrati P.I. Zahharov, rajatise peainsener -.

Nagu D.I. Blohhintsevi sõnul olid tuumaelektrijaama hoone olulisemates osades paksud raudbetoonmonoliidist seinad, et tagada bioloogiline kaitse tuumakiirguse eest. Seintesse pandi torustikud, kaabelkanalid, ventilatsioon jne. Selge on see, et ümberehitusi ei olnud võimalik teha ning seetõttu nähti hoone projekteerimisel muudatuste ootuses võimalusel ette reservid. Uut tüüpi seadmete väljatöötamiseks ja uurimistööde teostamiseks anti teaduslikud ja tehnilised ülesanded "välistele organisatsioonidele" - instituutidele, projekteerimisbüroodele ja ettevõtetele. Sageli ei saanud neid ülesandeid ise täita ning neid täiustati ja täiendati disaini edenedes. Peamised inseneri- ja disainilahendused ... töötas välja disainimeeskond, mida juhtis N.A. Dollezhal ja tema lähim assistent P.I. Aleštšenkov ..."

Esimese tuumaelektrijaama ehitamise tööstiili iseloomustas kiire otsustusvõime, arengu kiirus, esmaste uuringute teatud sügavus ja vastuvõetud tehniliste lahenduste viimistlemise võimalused, alternatiivsete ja kindlustusvaldkondade lai katvus. . Esimene tuumajaam ehitati kolme aastaga.

START

1954. aasta alguses hakati katsetama ja katsetama erinevaid süsteeme jaamad.

9. mail 1954 algas laboris "B" tuumajaama reaktori südamiku laadimine kütusekanalitega. 61. kütusekanali tutvustamisel jõuti kriitilisse seisu, kell 19:40. Reaktoris algas uraani tuumade lõhustumise ahelreaktsioon. Toimus tuumajaama füüsiline käivitamine.

Käivitamist meenutades kirjutas ta: “Aegamööda reaktori võimsus kasvas ja lõpuks nägime kuskil CHP-hoone lähedal, kus reaktorist auru toideti, ventiilist valju kahinaga välja pääsevat juga. Valge tavaline aurupilv ja pealegi, mis pole veel turbiini pöörlemiseks piisavalt kuum, tundus meile imena: see on ju esimene aatomienergia poolt toodetud aur. Tema ilmumine andis võimaluse kallistada, õnnitleda "kerge auruga" ja isegi rõõmupisaraid. Meie juubeldusi jagas I.V. Kurchatov, kes neil päevil töös osales. Pärast auru saamist rõhuga 12 atm. ja temperatuuril 260 °C avanes võimalus uurida kõiki tuumajaama plokke projekteerimislähedastes tingimustes ning 26. juunil 1954 õhtuses vahetuses kell 17.00. 45 minuti pärast avati turbogeneraatori auruga varustamise ventiil ja see hakkas tuumakatlast elektrit tootma. Maailma esimene tuumaelektrijaam on sattunud tööstusliku koormuse alla.

“Nõukogude Liidus on teadlaste ja inseneride jõupingutustega edukalt lõpule viidud esimese tööstusliku 5000-kilovatise kasuliku võimsusega tuumaelektrijaama projekteerimine ja ehitamine. 27. juunil pandi tuumajaam tööle ja andis elektrienergiaga tööstusele ja Põllumajandusümbritsevad alad."

Juba enne käivitamist koostati AM reaktori esimene eksperimentaaltööde programm ja kuni jaama sulgemiseni oli see üks peamisi reaktoribaase, kus toimusid neutron-füüsikalised uuringud, tahkisfüüsika alased uuringud, katsetamine. kütusevardad, EGC, isotooptoodete tootmine jne. Esimese tuumajaama meeskonnad allveelaevad, tuumajäämurdja"Lenin", Nõukogude ja välismaa tuumaelektrijaamade personal.

Tuumajaama käivitamine instituudi noortele töötajatele oli esimene proovikivi valmisolekus lahendada uusi ja keerulisemaid probleeme. Esimestel töökuudel reguleeriti üksikuid agregaate ja süsteeme, uuriti üksikasjalikult reaktori füüsikalisi omadusi, seadmete ja kogu jaama soojusrežiimi, viimistleti ja korrigeeriti erinevaid seadmeid. 1954. aasta oktoobris saavutati jaam kavandatud võimsus.

“London, 1. juuli (TASS). Teade NSV Liidu esimese tööstusliku aatomielektrijaama käivitamisest leiab laialdast tähelepanu Inglise ajakirjanduses, ajalehe The Daily Worker Moskva korrespondent kirjutab, et sellel ajaloolisel sündmusel “on mõõtmatult suurem tähendus kui esimese aatomipommi heidetamisele. Hiroshima.

Pariis, 1. juuli (TASS). Agence France-Presse Londoni korrespondent teatab, et teade maailma esimese aatomienergial töötava tööstusliku elektrijaama kasutuselevõtust NSV Liidus pälvis Londoni aatomispetsialistide ringkondades suure huvi. Inglismaa ehitab Calderhalli tuumaelektrijaama, jätkab korrespondent. Arvatakse, et ta saab teenistusse asuda mitte varem kui 2,5 aasta pärast ...

Shanghai, 1. juuli (TASS). Reageerides nõukogude aatomielektrijaama kasutuselevõtule, edastab Tokyo raadio: tuumajaamade ehitamist plaanivad ka USA ja Suurbritannia, kuid plaanivad need valmis ehitada aastatel 1956–1957. Asjaolu, et Nõukogude Liit edestas Inglismaad ja Ameerikat aatomienergia kasutamises rahumeelsetel eesmärkidel, näitab, et Nõukogude teadlased on saavutanud aatomienergia vallas suuri edusamme. Üks silmapaistvamaid Jaapani tuumafüüsika eksperte, professor Yoshio Fujioka ütles NSV Liidus aatomielektrijaama käivitamise teadet kommenteerides, et see on "uue ajastu" algus.