Tuumaelektrijaam. Tuumaelektrijaamad. Kui tuumaelektrijaam töö lõpetas

Tuumaenergiat kasutatakse soojusenergeetikas, kui soojusenergiat saadakse reaktorites sisalduvast tuumakütusest. Seda kasutatakse elektrienergia tootmiseks tuumaelektrijaamad, suurte merelaevade elektrijaamade jaoks, merevee magestamiseks.

Tuumaenergia võlgneb selle välimuse ennekõike 1932. aastal avastatud neutroni olemusele. Neutronid on osa kõigist aatomituumadest, välja arvatud vesiniku tuum. Tuumas seotud neutronid eksisteerivad määramata aja jooksul. Vabal kujul on need lühiajalised, kuna nad kas lagunevad poolestusajaga 11,7 minutit, muutuvad prootoniteks ja eraldavad elektronid ja neutriino, või haaratakse kiiresti aatomituumade poolt.

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

Tuumaelektrijaama põhiseadmeks on tuumareaktor, mille skeem on näidatud joonisel fig. 1. Energia saadakse tuumkütusest ja seejärel kantakse see soojuse kujul teisele töökeskkonnale (vesi, metalliline või orgaaniline vedelik, gaas); siis muundatakse see elektriks samamoodi nagu tavalistes.

Nad kontrollivad protsessi, toetavad reaktsiooni, stabiliseerivad võimsust, käivitavad ja peatavad reaktori spetsiaalsete liigutatavate abil juhtvardad 6 ja 7 materjalidest, mis neelavad intensiivselt termilisi neutroneid. Neid juhib kontrollsüsteem 5 ... Tegevused juhtvardad avalduvad muutuses tuumas oleva neutronvoo võimsuses. Kanalite kaupa 10 tsirkuleerib vett bioloogilise kaitse betooni jahutamisel

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

Massiivse teraskorpuse sees 3 seal on korv 8 kütuseelementidega 9 ... Jahutusvedelik voolab läbi torujuhtme 2 , läbib südamiku, peseb kõik kütuseelemendid, soojeneb läbi torujuhtme 4 siseneb aurugeneraatorisse.

Joonis: 1. Tuumareaktor

Reaktor paikneb paksu betooni bioloogilise ohutusseadise sees 1 , mis kaitseb ümbritsevat ruumi neutronite, alfa-, beeta-, gammakiirguse voogude eest.

Kütuseelemendid (kütusevardad) - reaktori põhiosa. Tuumareaktsioon toimub otse neis ja soojus eraldub, kõik muud osad on eraldamiseks, juhtimiseks ja soojuse eemaldamiseks. Konstruktsiooniliselt saab kütusetangidest vardad, plaadid, torukujulised, sfäärilised jne. Enamasti on need vardad pikkusega kuni 1 meeter, läbimõõduga 10 mm. Tavaliselt kogutakse neid uraanigraanulitest või lühikestest torudest ja plaatidest. Väljaspool on kütusevardad kaetud korrosioonikindla õhukese metallkattega. Kestis kasutatakse tsirkooniumi, alumiiniumi, magneesiumsulameid ja legeeritud roostevabast terasest.

Tuumareaktsiooni käigus vabaneva soojuse ülekandmine tuumareaktoris elektrijaamade mootori (turbiini) töövedelikku toimub vastavalt üheahela-, kahe- ja kolmeahelalistele skeemidele (joonis 2).

Joonis: 2. Tuumaelektrijaam
a - vastavalt üheahelalisele skeemile; b - kahe vooluahela skeemis; c - vastavalt kolme vooluahela 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 vooluring on suletud süsteem. Reaktor 1 (kõigis soojusahelates) asub primaari sees 2 ja teisene 3 bioloogiline kaitse. Kui tuumaelektrijaam on ehitatud vastavalt üheahelalisele termilisele skeemile, eraldage aur reaktorist rõhuregulaatori kaudu 4 siseneb turbiini 5 ... Turbiini võll on ühendatud generaatori võlliga 6 milles tekib elektrivool. Kasutatud aur siseneb kondensaatorisse, kus see jahutatakse ja täielikult kondenseerub. Pump 8 suunab kondensaadi regeneratiivse küttekeha juurde 10 ja siis siseneb see reaktorisse.

Kaheahelalise skeemi korral siseneb reaktoris kuumutatud jahutusvedelik aurugeneraatorisse 11 , kus soojus kantakse pinna kuumutamise teel töövedeliku jahutusvedelikku (teise vooluringi toitevesi). Veega modereeritavates reaktorites jahutatakse aurugeneraatoris olevat jahutusvedelikku umbes 15 ... 40 ° C ja seejärel tsirkulatsioonipumba abil 12 tagasi reaktorisse.

Kolmkontuurilise skeemi korral suunatakse jahutusvedelik (tavaliselt vedel naatrium) reaktorist vahepealsesse soojusvahetisse 13 ja sealt ringluspumba abil 12 naaseb reaktorisse. Teises silmus jahutusvedelik on ka vedel naatrium. See vooluring ei ole kiiritatud ja seetõttu mitteradioaktiivne. Teisene naatrium siseneb aurugeneraatorisse 11 , eraldab töövedelikule soojust ja seejärel suunatakse tsirkulatsioonipump tagasi vahepealsesse soojusvahetisse.

Ringlusahelate arv määrab reaktori tüübi, kasutatud jahutusvedeliku, selle tuumafüüsikalised omadused ja radioaktiivsuse astme. Üheahelalist skeemi saab kasutada keeva veega reaktorites ja gaasjahutusega reaktorites. Kõige levinum kahekordne vooluring kui seda kasutatakse soojuskandjana vesi, gaas ja orgaanilised vedelikud. Kolmkontuurilist skeemi kasutatakse kiirete neutronreaktoritega tuumaelektrijaamades vedelate metalljahutusvedelike (naatrium, kaalium, naatrium-kaalium sulamid) kasutamisel.

Tuumakütus võib olla uraan-235, uraan-233 ja plutoonium-232... Toorained tuumakütuse saamiseks - looduslik uraan ja toorium... Tuumareaktsioonis eraldab üks gramm lõhustuvat ainet (uraan-235) energiat, mis võrdub 22 × 103 kWh (19 × 10 6 cal). Selle energiakoguse saamiseks on vaja põletada 1900 kg õli.

Uraan-235 on hõlpsasti kättesaadav, selle energiavarud on umbes samad, mis fossiilkütustel. Kasutades praegu nii madala kasuteguriga tuumakütust, kaovad olemasolevad uraani allikad 50–100 aasta pärast. Samal ajal on tuumakütuse praktiliselt ammendamatud "hoiused" - see on merevees lahustatud uraan. Seda on ookeanis sadu kordi rohkem kui maal. Mereveest ühe kilogrammi uraandioksiidi hankimise kulud on umbes 60–80 dollarit ja tulevikus vähenevad need 30 dollarini ning rikkaimates maismaamaardlates toodetud uraanidioksiidi maksumus on 10–20 dollarit. Seetõttu on mõne aja pärast maa ja mereveega seotud kulud samas suurusjärgus.

Tuumakütuse maksumus on umbes pool fossiilse söe maksumusest. Söeküttel töötavates elektrijaamades moodustab kütus 50–70% elektrienergia maksumusest ja tuumaelektrijaamades 15–30%. Kaasaegne TPP võimsusega 2,3 miljonit kW (näiteks Samara osariigi ringkonna elektrijaam) tarbib päevas umbes 18 tonni kivisütt (6 rongi) või 12 tuhat tonni kütteõli (4 rongi). Sama võimsusega aatomikulu tarbib päevas vaid 11 kg tuumkütust ja aasta jooksul 4 tonni tuumakütust. Tuumaelektrijaam on ehituse, käitamise ja remondi osas siiski kallim kui termiline. Näiteks tuumaelektrijaama ehitamine võimsusega 2–4 \u200b\u200bmiljonit kW on umbes 50–100% kallim kui soojuselektrijaam.

Tuumaelektrijaama ehituse kapitalikulusid on võimalik vähendada järgmistel põhjustel:

1. seadmete standardimine ja ühendamine;
2. reaktorite kompaktse kujunduse väljatöötamine;
3. juhtimis- ja reguleerimissüsteemide täiustamine;
4. vähendades tankimise ajal reaktori seiskamise kestust.

Tuumaelektrijaamade (tuumareaktorite) oluline omadus on kütusetsükli efektiivsus. Kütusetsükli tõhususe parandamiseks peaksite:

• suurendada tuumakütuse põletamise sügavust;
• tõsta plutooniumi sigimissuhet.

Uraani-235 tuuma iga lõhustumisega vabaneb 2-3 neutronit. Neist ainult ühte kasutatakse edasiseks reageerimiseks, ülejäänud kaotatakse. Kuid neid on võimalik kasutada tuumakütuse reprodutseerimiseks, luues kiireid reaktoreid. Kui reaktor töötab kiirete neutronitega, saab 1 kg põletatud uraani-235 kohta samaaegselt saada umbes 1,7 kg plutoonium-239. Sel viisil saab katta tuumaelektrijaamade madala soojusliku kasuteguri.

Kiirreaktorid on kümme tuhat korda tõhusamad (tuumakütuse kasutamise osas) kui kütuse neutronreaktorid. Neil pole moderaatorit, nad kasutavad väga rikastatud tuumakütust. Südamikust põgenevad neutronid ei imendu mitte struktuurmaterjalide, vaid uraan-238 või toorium-232 läheduses.

Tulevikus muutuvad kiiretes neutronreaktorites uraanist-238 ja toorium-232-st saadud plutoonium-239 ja uraan-233 tuumaelektrijaamade peamisteks lõhustuvateks materjalideks. Uraan-238 muundamine reaktorites plutoonium-239-ga suurendab tuumakütuse ressursse umbes 100 korda ja toorium-232 uraan-233 - 200 korda.

Joon. 3 näitab kiire neutronituumaelektrijaama skemaatilist diagrammi.

Kiire neutrontuumajaama eristavad omadused on:

1. tuumareaktori kriitilisuse muutumine viiakse läbi, peegeldades reflektorite abil osa tuumakütuse lõhustumise neutronitest perifeeriast tagasi südamikku 3 ;
2. helkurid 3 võib pöörduda, muutes neutronite leket ja seetõttu lõhustumisreaktsioonide intensiivsust;
3. tuumakütust reprodutseeritakse;
4. liigse soojusenergia eemaldamine reaktorist toimub radiaatori külmiku abil 6 .

Joonis: 3. Kiireid neutroneid kasutava tuumaelektrijaama skeem:
1 - kütuseelemendid; 2 - reprodutseeritav tuumakütus; 3 - kiirete neutronite peegeldid; 4 - tuumareaktor; 5 - elektrienergia tarbija; 6 - radiaatori külmik; 7 - soojusenergia muundur elektrienergiaks; 8 - kiirguskaitse.

Soojus-elektrienergia muundurid

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

1. masin (dünaamiline);
2. masinata (otsemuundurid).

Masinmuundurites on gaasiturbiiniüksus tavaliselt seotud reaktoriga, milles töövedelik võib olla vesiniku, heeliumi või heeliumi ja ksenooni segu. Turbiini generaatorile otse soojuse elektriks muundamise efektiivsus on üsna kõrge - muunduri efektiivsus on η = 0,7-0,75.

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

Teist tüüpi masinmuundur on magneto-dünaamiline või magnetohüdrodünaamiline generaator (MHDG). Sellise generaatori skeem on näidatud joonisel fig. 5. Generaator on ristkülikukujuline kanal, mille kaks seina on valmistatud dielektrikast ja kaks on elektrit juhtivast materjalist. Kanalites liigub elektrit juhtiv vedelik või gaasiline töövedelik, millesse tungib magnetväli. Nagu teate, kui dirigent liigub magnetväljas, tekib elektromagnetiline kiirgus, mis kulgeb mööda elektroode 2 edastatakse elektrienergia tarbijale 3 ... Töötava soojusvoo energiaallikas on tuumareaktoris eralduv soojus. See soojusenergia kulub laengute liigutamiseks magnetväljas, s.o. muutub juhtiva joa kineetiliseks energiaks ja kineetiline energia elektrienergiaks.

Joonis: 4. Gaasiturbiini muunduriga tuumaelektrijaama skeem:
1 - reaktor; 2 - silmus vedela metalljahutusvedelikuga; 3 - soojusvaheti gaasi soojuse varustamiseks; 4 - turbiin; 5 - elektrigeneraator; 6 - kompressor; 7 - radiaatori külmik; 8 - soojuse eemaldamise vooluring; 9 - tsirkulatsioonipump; 10 - soojusvaheti soojuse eemaldamiseks; 11 - soojusvaheti-regeneraator; 12 - vooluahel gaasiturbiini muunduri töövedelikuga.

Soojusenergia otsesed muundurid (masinateta) elektrienergiaks jagatakse järgmisteks osadeks:

1. termoelektrilised;
2. termioniline;
3. elektrokeemiline.

Termoelektrilised generaatorid (TEG) põhinevad Seebecki põhimõttel, mis seisneb selles, et erinevatest materjalidest koosnevas suletud vooluringis tekib termo-EMF, kui temperatuuride erinevust nende materjalide kontaktpunktides hoitakse (joonis 6). Elektrienergia saamiseks on soovitatav kasutada suurema kasuteguriga pooljuhte TEG-sid, samal ajal kui kuuma ristmiku temperatuur tuleb viia 1400 K ja kõrgemale.

Soojusemissioonmuundurid (TEC) võimaldavad saada elektrienergiat elektronide emissiooni tulemusel katoodist kuumutatud katoodist (joonis 7).

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

Joonis: 6. Termoelektrigeneraatori töö skeem

Joonis: 7. Termomuunduri tööskeem

Heitevoolu säilitamiseks tarnitakse katoodile soojust Q 1 Katoodist kiirgavad elektronid, mis on vaakumilõhest üle saanud, jõuavad anoodini ja neelavad seda. Kui elektronid "kondenseeruvad" anoodil, vabaneb energia, mis on võrdne vastasmärgiga elektronide tööfunktsiooniga. Kui pakume katoodile pidevat soojusvarustust ja selle eemaldamist anoodilt, siis läbi koorma R voolab alalisvool. Elektronide emissioon toimub tõhusalt katoodide temperatuuridel üle 2200 K.

Tuumaelektrijaama töö ohutus ja töökindlus

Tuumaenergia arendamisel on üks peamisi probleeme tuumaelektrijaama töökindluse ja ohutuse tagamine.

Kiirgusohutus on tagatud:

1. usaldusväärsete struktuuride ja seadmete loomine töötajate bioloogiliseks kaitseks kiirguse eest;
2. tuumajaama ruumidest väljaspool selle piire väljuva õhu ja vee puhastamine;
3. radioaktiivse saaste eraldamine ja usaldusväärne ohjeldamine;
4. tuumaelektrijaama ruumide igapäevane dosimeetriline kontroll ja personali individuaalne dosimeetriline kontroll.

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

1. range režiimi tsoon;
2. piiratud ala;
3. tavarežiimi tsoon.

Personal on pidevalt kolmanda kategooria ruumides, jaama ruumid on kiirgusohutud.

Tuumaelektrijaama töö käigus tekivad tahked, vedelad ja gaasilised radioaktiivsed jäätmed. Need tuleb eemaldada viisil, mis ei tekita keskkonnareostust.

Ventilatsiooni ajal ruumidest eemaldatud gaasid võivad sisaldada radioaktiivseid aineid aerosoolide, radioaktiivse tolmu ja radioaktiivsete gaaside kujul. Jaama ventilatsioon on konstrueeritud nii, et õhuvoolud lähevad kõige "puhtamatest" "saastunumatesse" ja vastassuunas toimuvad ülevoolud on välistatud. Jaama kõigis ruumides toimub täielik õhuvahetus mitte rohkem kui ühe tunni jooksul.

Tuumaelektrijaama töö käigus tekib radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamise ja lõppladustamise probleem. Reaktorites kasutatud kütuseelemente hoitakse teatud aja jooksul veekogudes otse tuumaelektrijaamas, kuni toimub lühikese poolestusajaga isotoopide stabiliseerumine, mille järel kütuseelemendid saadetakse regenereerimiseks spetsiaalsetesse radiokeemilistesse ettevõtetesse. Seal kaevandatakse tuumakütust kütusevarrastest ja radioaktiivsed jäätmed maetakse.

Tavakütust (kivisüsi, gaas, kütteõli, turvas) põletava tuumaelektrijaama ja elektrijaamade tööpõhimõte on sama: eralduva kuumuse tõttu muundatakse vesi auruks, mis juhitakse rõhu all turbiini ja pöörab seda. Turbiin omakorda edastab pöörlemise elektrivoolu generaatorile, mis muundab pöörlemise mehaanilise energia elektrienergiaks, st genereerib voolu. Soojuselektrijaamade puhul toimub vee muundamine auruks söe, gaasi jms põlemisenergia tõttu, tuumaelektrijaamade puhul - uraani-235 tuuma lõhustumisenergia tõttu.

Tuuma lõhustumise energia muundamiseks veeauru energiaks kasutatakse erinevat tüüpi rajatisi, mida nimetatakse tuumareaktorid (rajatised).Uraani kasutatakse tavaliselt dioksiidi kujul - U0 2.

Uraaniumoksiid osana spetsiaalsetest struktuuridest asetatakse moderaatorisse - ainesse, mille mõjutamisel kaotavad neutronid kiiresti energiat (aeglustavad). Nendel eesmärkidel kasutatakse vesi või grafiit -vastavalt nimetatakse reaktoreid veeks või grafiidiks.

Energia (teisisõnu soojuse) ülekandmiseks tuumast turbiini kasutatakse jahutusvedelikku - vesi, vedel metall(näiteks naatrium) või gaas(näiteks õhk või heelium). Jahutusvedelik peseb väljaspool kuumutatud suletud konstruktsioone, mille sees toimub lõhustumisreaktsioon. Selle tagajärjel soojeneb jahutusvedelik ja liigub läbi spetsiaalsete torude energiat (oma soojuse kujul). Kuumutatud jahutusvedelikku kasutatakse auru tekitamiseks, mis juhitakse turbiini kõrge rõhu all.

Joonis G.1. Tuumaelektrijaama skeem: 1 - tuumareaktor, 2 - tsirkulatsioonipump, 3 - soojusvaheti, 4 - turbiin, 5 - elektrivoolugeneraator

Gaasijahutusvedeliku korral see etapp puudub ja otse kuumutatud gaasi tarnitakse turbiini.

Venemaa (Nõukogude) tuumaenergeetikatööstuses on laialt levinud kahte tüüpi reaktorid: niinimetatud suure võimsusega kanalireaktor (RBMK) ja vesi-vesi energiareaktor (VVER). Kasutades RBKM näidet, käsitleme tuumaelektrijaama tööpõhimõtet pisut detailsemalt.

RBMK

RBMK on elektrienergia allikas võimsusega 1000 MW, mis kajastab rekordit RBMK-1000.Reaktor asetatakse raudbetoonvõlli spetsiaalsele tugikonstruktsioonile. Tema ümber, ülal ja all asub bioloogiline kaitse(kaitse ioniseeriva kiirguse eest). Reaktori tuum täitub grafiit müüritise(see tähendab teatud viisil volditud grafiidiplokid mõõtmetega 25x25x50 cm), silindrikujuline. Vertikaalsed augud tehakse kogu kõrguse ulatuses (joonis G.2.). Neisse pannakse metalltorud, nn kanalid(sellest ka nimi "kanal"). Kanalitesse paigaldatakse kas kütus (TVEL - kütuselement) või vardad reaktori juhtimiseks. Esimesi kutsutakse kütusekanalid,teine \u200b\u200b- juhtimis- ja kaitsekanalid. Iga kanal on iseseisev suletud struktuur. Reaktorit juhitakse sukeldavate varrastega, mis neelavad kanalisse neutroneid (selleks kasutatakse selliseid materjale nagu kaadmium, boor ja euroopia). Mida sügavamale selline varras südamikku siseneb, seda rohkem neutroneid imendub, seetõttu väheneb lõhustuvate tuumade arv ja energia eraldumine. Vastavate mehhanismide komplekt on nn juhtimis- ja kaitsesüsteem (CPS).

Joonis G.2. RBMK skeem.

Igasse kütusekanalisse tarnitakse vett altpoolt, mida reaktorisse tarnib spetsiaalne võimas pump - seda nimetatakse peamine tsirkulatsioonipump (MCP).Kütuseagregaadi pesemisel vesi keeb ja kanali väljalaskeavasse moodustub auru-vee segu. Ta siseneb trumli eraldaja (BS)- seade, mis võimaldab eraldada (eraldada) kuiva auru veest. Eraldatud vesi suunatakse peamise tsirkulatsioonipumba abil tagasi reaktorisse, sulgedes sellega silmusreaktori - trummel-separaatori - SSC - reaktor ". Seda nimetatakse mitme sunnitud ringluse (MPC) ahel.RBMK-s on kaks sellist kontuuri.

RBMK tööks vajalik uraanoksiidi kogus on umbes 200 tonni (nende kasutamisel eraldub sama energia kui umbes 5 miljoni tonni kivisöe põletamisel). Kütus "töötab" reaktoris 3-5 aastat.

Jahutusvedelik on sisse suletud ahel,väliskeskkonnast isoleeritud, välja arvatud märkimisväärne kiirgusreostus. Seda kinnitavad nii jaamateenistuste endi kui ka reguleerivate organite, ökoloogide ja rahvusvaheliste organisatsioonide uuringud tuumaelektrijaama ümbritseva kiirgusolukorra kohta.

Jahutav vesi tuleb jaama lähedal asuvast veehoidlast. Samal ajal on võetud vees looduslik temperatuur ja reservuaari tagasi tulnud vesi on umbes 10 ° C kõrgem. Küttetemperatuuri jaoks on ranged eeskirjad, mida veelgi karmistatakse, võttes arvesse kohalikke ökosüsteeme, kuid reservuaari nn termiline reostus on tõenäoliselt tuumaelektrijaamade kõige olulisem keskkonnakahjustus. See puudus ei ole põhimõtteline ega ületamatu. Selle vältimiseks kasutatakse jahutustiike (või nende asemel) jahutustornid.Need on tohutud konstruktsioonid suure läbimõõduga kooniliste torude kujul. Pärast jahutamist jahutatud veega juhitakse jahutusvesi mitmesse torusse, mis asuvad jahutustornis. Nendel torudes on väikesed augud, mille kaudu vesi voolab välja, moodustades jahutorni sees "hiiglasliku duši". Langevat vett jahutatakse atmosfääriõhuga ja kogutakse basseinis asuva jahutustorni alla, kust see viiakse kondensaatori jahutamiseks. Jahutustorni kohal moodustub vee aurustumisel valge pilv.

Tuumaelektrijaamade radioaktiivsed heitkogused 1-2 tellimust allapoole maksimaalseid lubatud väärtusi (st vastuvõetavalt ohutuid) ja radionukliidide kontsentratsiooni tuumaelektrijaama asukohas miljoneid kordi vähem kui MPC ja kümneid tuhandeid kordi vähem kui looduslik radioaktiivsuse tase.

Tuumaelektrijaama töö ajal OS-i sisenevad radionukliidid on peamiselt lõhustumisproduktid. Neist suurem osa on inertsed radioaktiivsed gaasid (IRG), millel on väikesed perioodid pool elu ja seetõttu ei oma see keskkonnale käegakatsutavat mõju (nad lagunevad enne, kui neil on aega mõjutada). Lisaks lõhustumisproduktidele moodustavad osa heitest ka aktiveerimissaadused (neutronite toimel stabiilsetest aatomitest moodustunud radionukliidid). Kiirguse kokkupuute osas on olulised pikaealised radionukliidid(DZHN, peamised annust moodustavad radionukliidid on tseesium-137, strontsium-90, kroom-51, mangaan-54, koobalt-60) ja joodi radioisotoobid(peamiselt jood-131). Lisaks on nende osa tuumaelektrijaama heitmetes äärmiselt ebaoluline ja ulatub tuhande protsendini.

1999. aasta lõpus ei ületanud inertsete radioaktiivsete gaaside radionukliidide emissioon tuumaelektrijaamades 2,8% uraanigrafiidi reaktorite lubatud väärtustest ja 0,3% VVER ja BN reaktorite lubatud väärtustest. Pikaealiste radionukliidide puhul ei ületanud emissioon uraanigrafiidi reaktorite lubatud heitkogustest 1,5% ning VVER ja 0,3% joodi-131 puhul, 1,6% ja 0,4%.

Kütuse kompaktsus on oluline argument tuumaenergia kasuks. Ümardatud hinnangud on järgmised: 1 kg küttepuitu võib toota 1 kWh elektrienergiat, 1 kg kivisütt - 3 kWh, 1 kg õli - 4 kWh, 1 kg tuumakütust (väherikastatud uraan) -300 000 kW- h.

JA raske jõuallikas võimsusega 1 GW tarbib umbes 30 tonni madala rikastatud uraani aastas (see tähendab umbes 10 tonni) üks vedu aastas).Et tagada sama võimsuse töö aasta söelektrijaam on vaja umbes 3 miljonit tonni kivisütt (see tähendab umbes 300 miljonit kivisütt) viis rongi päevas).

Pikaealiste radionukliidide eraldumine kivisöe - või kütteõli elektrijaamadkeskmiselt 20-50 (ja mõnede hinnangute kohaselt 100) korda kõrgem kui sama võimsusega tuumaelektrijaam.

Kivisüsi ja muud fossiilkütused sisaldavad kaaliumi-40, uraani-238, toorium-232, mille igaühe eriaktiivsus ulatub mitmest ühikust kuni mitmesaja Bq / kg (ja vastavalt nende radioaktiivsete seeriate liikmetele nagu raadium-226, raadium) -228, plii-210, poloonium-210, radoon-222 ja muud radionukliidid). Maa kivimi paksuses biosfäärist eraldatuna vabanevad ja eralduvad atmosfääri kivisöe, õli ja gaasi põletamisel. Pealegi on need sisemise kiiritamise seisukohast põhimõtteliselt kõige ohtlikumad alfa-aktiivsed nuklid. Ja kuigi söe looduslik radioaktiivsus on reeglina suhteliselt madal, kogus põletatud kütuse kogus toodetud energiaühiku kohta on kolossaalne.

Kiirgusdoosi tagajärjel elanikkonnale, kes elab söeküttel töötava elektrijaama lähedal (suitsuheite puhastusaste on 98–99%) rohkemkui tuumaelektrijaama lähedal asuvale elanikkonnale kiirgusdoos 3-5 korda.

Lisaks atmosfääri paisatavatele heitmetele tuleb meeles pidada, et kivisöejaamade jäätmete kontsentreerumise kohtades on radiatsiooni taust märkimisväärselt suurenenud, mis võib viia dooside ületamiseni lubatud piirist. Osa söe looduslikust aktiivsusest on koondunud tuhasse, mida akumuleerub elektrijaamades suurtes kogustes. Samal ajal näitavad Kansko-Achinskoje välja tuhaproovide tasemed üle 400 Bq / kg. Donbassi kivisöe lendtuha radioaktiivsus ületab 1000 Bq / kg. Ja neid jäätmeid ei eraldata mingil viisil keskkonnast. GW-aastase elektrienergia tootmine kivisöe põletamisel põhjustab keskkonda sadade GBq (peamiselt alfa) aktiivsuse eraldamise.

Sellised mõisted nagu "nafta ja gaasi kiirguskvaliteet" hakkasid suhteliselt hiljuti tõsist tähelepanu pöörama, samas kui neis esinevate looduslike radionukliidide (raadium, toorium ja teised) sisaldus võib ulatuda oluliste väärtusteni. Näiteks radooni-222 mahuline aktiivsus maagaasis on keskmiselt 300 kuni 20 000 Bq / m 3, maksimaalse väärtusega kuni 30 000-50 000. Ja Venemaa toodab selliseid kuupmeetreid aastas peaaegu 600 miljardit.

Siiski tuleb märkida, et nii tuumaelektrijaamade kui ka soojuselektrijaamade radioaktiivsed heitkogused ei põhjusta märgatavaid tagajärgi rahvatervisele. Isegi söetehaste jaoks on see tertsiaarne keskkonnategur, mille tähtsus on teistest oluliselt madalam: keemiliste ja aerosoolide heitkogused, jäätmed jne.

H liide

Tuumaelektrijaam ja selle struktuur:

Tuumaelektrijaam Kas tuumarajatis, mille eesmärk on elektrienergia tootmine.

- masin ümberlaadimiseks kütus (masina ümberlaadimine).

Selle seadme tööd kontrollivad töötajad - operaatorid, kasutades selleks ploki juhtpaneeli.

Reaktori põhielement on tsoon, mis asub betoonvõllis. See pakub ka süsteemi juhtimis- ja kaitsefunktsioonide jaoks; seda saab kasutada režiimi valimiseks, milles kontrollitav lõhustumise ahelreaktsioon peaks toimuma. Süsteem pakub ka hädakaitset, mis võimaldab hädaolukorras kiiresti reageerida.

Teises hoones Tuumaelektrijaam seal on turbiinihall, kus asuvad turbiini- ja aurugeneraatorid. Lisaks on hoone, kus tuumakütust laaditakse ümber ja kasutatud tuumkütust hoitakse spetsiaalselt selleks ette nähtud basseinides.

Territooriumil tuumaelektrijaam asuvad kondensaatoridsamuti jahutustornid, jahutustiik ja pritsimisbassein, mis on ringlussevõetud jahutussüsteemi komponendid. Jahutustornid on betoonist ja kärbitud koonuse kujuga tornid; looduslik või kunstlik veehoidla võib olla tiik. Tuumaelektrijaam varustatud kõrgepingeliinidega, mis ulatuvad välja tema territooriumi piiridest.

Esimese maailmas ehitamine tuumaelektrijaam alustati Venemaal 1950. aastal ja valmis neli aastat hiljem. Projekti elluviimiseks valiti küla lähedal piirkond. Obninsky (Kaluga piirkond).

Esimene elektritootmine algas aga Ameerika Ühendriikides 1951. aastal; esimene edukas juhtum registreeriti Idaho linnas.

Tootmise valdkonnas elekter USA on juhtpositsioonil, tootes aastas üle 788 miljardi kWh. Tootmise osas liidrite nimekirjas on ka Prantsusmaa, Jaapan, Saksamaa ja Venemaa.

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte:

Energia saamiseks kasutatakse reaktor, milles toimub tuuma lõhustumise protsess. Sel juhul laguneb raske tuum kaheks fragmendiks, mis erutuvas olekus eraldavad neutroneid (ja muid osakesi). Neutronid omakorda indutseerivad uusi lõhustumisprotsesse, mille tulemusel eraldub veelgi rohkem neutroneid. Seda pidevat lagunemisprotsessi nimetatakse tuumaahela reaktsiooniks, mille iseloomulik tunnus on suure hulga energia eraldumine. Selle energia tootmine on töö eesmärk tuumaelektrijaam (Tuumaelektrijaam).

Tootmisprotsess hõlmab järgmisi etappe:

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

Aasta esimesel etapil reaktor tuuma laadimine kütus (uraan-235) kontrollitud ahelreaktsiooni käivitamiseks. Kütus eraldab termilisi või aeglaseid neutroneid, mille tulemuseks on märkimisväärne kogus soojust. Kuumuse eemaldamiseks reaktori südamikust kasutatakse jahutusvedelikku, mis juhitakse läbi kogu südamiku mahu. See võib olla vedelal või gaasilisel kujul. Saadud soojusenergiat kasutatakse seejärel auru genereerimiseks aurugeneraatoris (soojusvahetis).

Teises etapis tarnitakse aur turbiini generaatorisse. Siin muundatakse auru soojusenergia mehaaniliseks energiaks - turbiini pöörlemise energiaks.

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:

- reaktoritega, mis kasutavad töötavaid termilisi neutroneid (survestatud vee tuumareaktor, keeva survestatud vee reaktor, raske veega tuumareaktor, grafiidigaas tuuma reaktor, grafiit-vesi tuumareaktor ja muud termilised reaktorid);

- kiirete neutroneid kasutavate reaktoritega (kiired neutronreaktorid).

Vastavalt toodetava energia tüübile eristatakse kahte tüüpi aatomi elektrijaamad :

– Tuumaelektrijaam elektrienergia tootmiseks;

- Tuumaelektrijaam - tuumaenergia koostootmisjaamad, mille eesmärk on toota mitte ainult elektrit, vaid ka soojusenergiat.

Tuumaelektrijaama ühe-, kahe- ja kolmeahelalised reaktorid:

Reaktor tuumaelektrijaam see võib olla ühe-, kahe- või kolmeahelaline, mis kajastub jahutusvedeliku ahelas - sellel võib olla vastavalt üks, kaks või kolm ahelat. Meie riigis on kõige tavalisemad taimed, mis on varustatud kahekontuurilise survestatud veereaktoritega (VVER). Rosstati sõnul on täna neid 4 Tuumaelektrijaam 1 ahelaga reaktoritega, 5 2 ahelaga reaktoritega ja üks 3 ahelaga reaktoritega.

Üheahelaliste reaktoritega tuumaelektrijaamad:

Tuumaelektrijaamad seda tüüpi - üheahelaliste reaktoritega on varustatud RBMK-1000 tüüpi reaktoritega. Plokis asub reaktor, kaks kondensatsiooniturbiini ja kaks generaatorit. Reaktori kõrge töötemperatuur võimaldab sellel samal ajal täita aurugeneraatori funktsiooni, mis võimaldab kasutada üheahelalist vooluringi. Viimase eeliseks on suhteliselt lihtne tööpõhimõte, kuid selle iseärasuste tõttu on üsna keeruline pakkuda kaitset kiirgus... See on tingitud asjaolust, et selle skeemi kasutamisel puutuvad kõik seadme elemendid kokku radioaktiivse kiirgusega.

Topeltkontuuriga reaktoriga tuumaelektrijaamad:

Kahe vooluahela skeemi kasutatakse Tuumaelektrijaam VVER tüüpi reaktoritega. Nende jaamade tööpõhimõte on järgmine: reaktori südamikku juhitakse rõhu all jahutusvedelikku, mis on vesi. See soojeneb, pärast mida siseneb soojusvahetisse (aurugeneraatorisse), kus see soojendab teise vooluringi vett keemiseni. Kiirgust eraldab ainult esimene vooluring, teisel pole radioaktiivseid omadusi. Plokiseade sisaldab generaatorit, aga ka ühte või kahte kondenseerumisturbiini (esimesel juhul võimsust) turbiinid on 1000 megavatti, teises - 2 x 500 megavatti).

Juhtimisreaktorite valdkonnas on juhtiv arendusmudel VVER-1200, mille pakkus välja Rosenergoatomi ettevõte. See töötati välja reaktori VVER-1000 modifikatsioonide alusel, mida toodeti 90ndatel välismaalt tellitud tellimuste järgi. ja praeguse aastatuhande esimestel aastatel. Uues mudelis on parendatud kõiki eelkäija parameetreid ja pakutud on täiendavaid ohutussüsteeme, et vähendada radioaktiivse kiirguse ohtu reaktori suletud sektsioonist välja pääseda. Uuel arendusel on mitmeid eeliseid - selle läbilaskevõime on 20% suurem kui eelmisel mudelil, läbilaskevõime tegur ulatub 90% -ni, see suudab töötada poolteist aastat ilma ülekoormamata kütus (tavapärased tähtajad on 1 aasta), selle tööperiood on 60 aastat.

Kolme ahelaga reaktoriga tuumaelektrijaamad:

Kolme ahela skeemi kasutatakse tuumaelektrijaamad BN tüüpi reaktoritega ("kiire naatrium"). Selliste reaktorite töö põhineb kiiretel neutronitel, jahutusvedelikuna kasutatakse radioaktiivset vedelat naatriumi. Selle kokkupuute välistamiseks veega on reaktori konstruktsioonis ette nähtud täiendav vooluring, milles kasutatakse radioaktiivsete omadusteta naatriumi; see annab kolme ahela tüüpi vooluahela.

Möödunud sajandi 80-90ndatel aastatel välja töötatud kaasaegne 3-aheline reaktor BN-800 andis Venemaale kiirete reaktorite tootmisel juhtrolli. Selle peamine omadus on kaitse seest või väljast tulevate mõjude eest. See mudel vähendab õnnetusohtu, kus tuum sulab ja plutoonium eraldub kiiritatud tuumkütuse ümbertöötlemise käigus.

Vaadeldavas reaktoris võib kasutada erinevat tüüpi kütuseid - tavapäraseid uraanioksiidi või uraani ja lämmastikoksiidil põhineva MOX kütusega

Tuumaelektrijaam või lühidalt tuumaelektrijaam on tehniliste struktuuride kompleks, mis on kavandatud elektrienergia tootmiseks, kasutades kontrollitud tuumareaktsiooni ajal vabanenud energiat.

40. aastate teisel poolel, enne kui valmis esimene aatomipommi loomise töö, mida katsetati 29. augustil 1949, hakkasid Nõukogude teadlased välja töötama esimesi aatomienergia rahumeelse kasutamise projekte. Projektide põhirõhk oli energeetikal.

1950. aasta mais alustati Kaluga piirkonna Obninskoje küla läheduses maailma esimese tuumaelektrijaama ehitust.

Tuumareaktorist saadi elektrit esimest korda 20. detsembril 1951 USA-s Idaho osariigis.

Selle funktsionaalsuse kontrollimiseks ühendati generaator nelja hõõglambiga ja ei oodanud, et lambid süttivad.

Sellest hetkest alates hakkas inimkond elektrienergia tootmiseks kasutama tuumareaktori energiat.

Esimesed tuumaelektrijaamad

Maailma esimese 5 MW võimsusega tuumaelektrijaama ehitamine viidi lõpule 1954. aastal ja 27. juunil 1954 see käivitati, nii et see hakkas tööle.

1958. aastal pandi tööle Siberi tuumaelektrijaama 1. etapp võimsusega 100 MW.

Ka Beloyarski tööstusliku tuumaelektrijaama ehitamine algas 1958. aastal. 26. aprillil 1964 andis 1. etapi generaator tarbijatele voolu.

1964. aasta septembris käivitati Novovoroneži tuumaelektrijaama 1. võimsus võimsusega 210 MW. Teine 350 MW seade käivitati detsembris 1969.

1973. aastal käivitati Leningradi tuumaelektrijaam.

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

Aastal 1957 telliti Shipportis (USA) 60 MW tuumaelektrijaam.

Tuumaenergia tootmises on maailmas juhtroll:

1. USA (788,6 miljardit kWh aastas),
2. Prantsusmaa (426,8 miljardit kWh aastas),
3. Jaapan (273,8 miljardit kWh aastas),
4. Saksamaa (158,4 miljardit kWh aastas),
5. Venemaa (154,7 miljardit kWh aastas).

Tuumaelektrijaama klassifikatsioon

Tuumaelektrijaamu saab liigitada mitmel viisil:

Reaktorite tüübi järgi

• Termoreaktorid, mis kasutavad spetsiaalseid moderaatoreid, et suurendada neutronide neeldumise tõenäosust kütuseaatomite tuumades
• Kerge veereaktorid
• Raskeveereaktorid
• Kiire reaktorid
• Alamkriitilised reaktorid, mis kasutavad väliseid neutroniallikaid
• Termotuumareaktorid

Tarnitud energia tüübi järgi

1. Ainult elektrienergia tootmiseks kavandatud tuumaelektrijaamad
2. Tuumaenergia koostootmisjaamad (CHPP), mis toodavad nii elektrit kui ka soojusenergiat

Venemaa territooriumil asuvates tuumaelektrijaamades on kütteseadmed, mis on vajalikud võrguvee soojendamiseks.

Tuumaelektrijaamades kasutatavad kütused

Tuumaelektrijaamades on võimalik kasutada mitmeid aineid, tänu millele on võimalik toota aatomielektrit, tänapäevasteks tuumaelektrijaamadeks on uraan, toorium ja plutoonium.

Tooriumkütust ei kasutata täna tuumaelektrijaamades mitmel põhjusel.

Esiteks, on seda keerulisem kütuseelementideks muuta, lühendatult kütuseelementideks.

Kütusevardad on metalltorud, mis asetatakse tuumareaktorisse. Sees

Kütuselemendid on radioaktiivsed ained. Need torud on tuumakütuse hoidlad.

Teiseks, tähendab tooriumkütuse kasutamine selle keerulist ja kallist ümbertöötlemist pärast tuumaelektrijaamas kasutamist.

Tuumaenergiatööstuses ei kasutata ka plutooniumikütust, kuna sellel ainel on väga keeruline keemiline koostis, täieliku ja ohutu kasutamise süsteemi ei ole veel välja töötatud.

Uraanikütus

Peamine tuumaelektrijaamades energiat genereeriv aine on uraan. Tänapäeval kaevandatakse uraani mitmel viisil:

• kaevude kaevandamine
• kaevandustes suletud
• maapealne leostumine miinide puurimisega.

Maa-alune leostumine kaevanduste puurimisega toimub väävelhappe lahuse viimisega maa-alustesse kaevudesse, lahus küllastatakse uraaniga ja pumbatakse tagasi.

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

Rikkaimad hoiused asuvad Kanadas, Zaires, Prantsusmaal ja Tšehhis. Nendes riikides saadakse ühe tonni maagi kohta kuni 22 kilogrammi uraani toorainet.

Venemaal saadakse ühe tonni maagi kohta pisut üle 1,5 kilogrammi uraani. Uraani kaevandamise kohad ei ole radioaktiivsed.

Puhtal kujul pole see aine inimestele eriti ohtlik, palju suurem oht \u200b\u200bon radioaktiivne värvitu gaasi radoon, mis moodustub uraani loodusliku lagunemise ajal.

Uraani valmistamine

Maagina uraani tuumaelektrijaamades ei kasutata, maag ei \u200b\u200breageeri. Tuumaelektrijaamades uraani kasutamiseks töödeldakse toorained pulbriks - uraanoksiidiks ja pärast seda muutub see uraanikütuseks.

Uraanipulber muutub metallist "tablettideks" - see pressitakse väikesteks kenadeks koonusteks, mis vallanduvad päeva jooksul temperatuuril üle 1500 kraadi.

Just need uraanigraanulid lähevad tuumareaktoritesse, kus nad hakkavad üksteisega suhtlema ja pakuvad inimestele lõppkokkuvõttes elektrit.

Ühes tuumareaktoris töötab korraga umbes 10 miljonit uraanigraanulit.

Enne uraanigraanulite panemist reaktorisse pannakse need tsirkooniumsulamitest - kütusevarrastest - valmistatud metalltorudesse, torud ühendatakse üksteisega kimpudena ja moodustatakse kütuseagregaadid - kütuseagregaadid.

Kütuseagregaate nimetatakse tuumaelektrijaama kütuseks.

Kuidas töödeldakse tuumaelektrijaama kütust

Pärast aastast uraani kasutamist tuumareaktorites on vaja see välja vahetada.

Kütuseelemente jahutatakse mitu aastat ja saadetakse tükeldamiseks ja lahustamiseks.

Keemilise ekstraheerimise tulemusel eraldub uraan ja plutoonium, mida kasutatakse korduskasutamiseks, ja neist valmistatakse värske tuumakütus.

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

Kõik, mis jääb pärast neid manipuleerimisi, saadetakse kuumutamiseks ahju, sellest massist valmistatakse klaas, sellist klaasi hoitakse spetsiaalsetes hoidlates.

Klaasi ei tehta jääkidest massiliseks kasutamiseks, klaasi kasutatakse radioaktiivsete ainete hoidmiseks.

Klaasist on raske eraldada radioaktiivsete elementide jääke, mis võivad kahjustada keskkonda. Hiljuti on ilmnenud radioaktiivsete jäätmete utiliseerimise uus viis.

Kiired tuumareaktorid või kiirreaktorid, mis töötavad ümbertöödeldud tuumakütuse jääkidel.

Teadlaste sõnul on tuumakütuse jäänused, mida nüüd hoitakse hoiuruumides, võimelised pakkuma kiiretele neutronreaktoritele kütust 200 aasta jooksul.

Lisaks saavad uued kiired reaktorid töötada uraanikütusega, mis on valmistatud uraanist 238; seda ainet tavapärastes tuumaelektrijaamades ei kasutata, kuna tänapäeva tuumaelektrijaamadel on lihtsam töödelda 235 ja 233 uraani, millest looduses on vähe järele jäänud.

Seega on uued reaktorid võimalus kasutada 238. uraani tohutuid leiukohti, mida varem pole kasutatud.

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte kaheahelalisel survestatud veereaktoril (VVER).

Reaktorisüdamikust eralduv energia kantakse primaarsesse jahutusvedelikku.

Turbiinide väljundis siseneb aur kondensaatorisse, kus seda jahutab mahutisse tulev suur kogus vett.

Survekompensaator on üsna keeruline ja tülikas konstruktsioon, mille eesmärk on võrdsustada rõhu kõikumisi ahelas reaktori töö ajal, mis tulenevad jahutusvedeliku soojuspaisumisest. Rõhk 1. vooluringis võib ulatuda 160 atmosfäärini (VVER-1000).

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

Naatriumi kasutamine võimaldab lihtsustada reaktori südamiku katte kujundamist (erinevalt veeringlusest ei ületa rõhk naatriumiringis atmosfääri), vabaneda rõhu kompensaatorist, kuid tekitab oma raskused, mis on seotud selle metalli suurenenud keemilise aktiivsusega.

Vooluahelate koguarv võib erinevatel reaktoritel erineda, joonisel olev diagramm on näidatud VVER-i (vesi-vesi energiareaktor) jaoks.

RBMK tüüpi (suure võimsusega kanalitüüpi reaktor) reaktorid kasutavad ühte veesilma ja BN reaktorid (kiire neutronreaktor) kahte naatrium- ja ühte veesilma.

Kui auru kondenseerimiseks pole võimatu kasutada suurt kogust vett, saab vett jahutada spetsiaalsetes jahutustornides (jahutustornides), mis oma suuruse tõttu on tavaliselt tuumaelektrijaama kõige nähtavam osa.

Tuumareaktori seade

Tuumareaktor kasutab tuumalõhustumise protsessi, mille käigus raske tuum laguneb kaheks väiksemaks fragmendiks.

Need fragmendid on väga erutatud olekus ja nad eraldavad neutroneid, muid subatomaatilisi osakesi ja footoneid.

Neutronid võivad põhjustada uusi lõhustumisi, mille tulemusel eraldub neist veelgi rohkem jne.

Sellist pidevat, isemajandavat lõhede sarja nimetatakse ahelreaktsiooniks.

Samal ajal vabaneb suur kogus energiat, mille tootmine on tuumajaama kasutamise eesmärk.

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

Ülejäänud osa moodustub lõhustumissaaduste radioaktiivse lagunemise tagajärjel pärast neutronite eraldumist.

Radioaktiivne lagunemine on protsess, mille käigus aatom saavutab stabiilsema oleku. See jätkub ka pärast jaoskonna valmimist.

Tuumareaktori põhielemendid

• Tuumakütus: rikastatud uraani, uraani ja plutooniumi isotoobid. Kõige sagedamini kasutatav uraan on 235;
• Jahutusvedelik energia saamiseks, mis moodustub reaktori töö ajal: vesi, vedel naatrium jne;
• Reguleerimisvardad;
• Neutron moderaator;
• Kiht kiirguskaitseks.

Tuumareaktori tööpõhimõte

Kütuselemendid (TVEL) - tuumakütus asub reaktori südamikus.

Neid kogutakse kassettidesse, sealhulgas mitu tosinat kütusevarrast. Jahutusvedelik voolab kanalite kaudu läbi iga kasseti.

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

Iga varda mass on individuaalselt alla kriitilise. Reaktsioon algab siis, kui kõik vardad on südamikus. Kütusevarraste sukeldamise ja eemaldamisega saab reaktsiooni reguleerida.

Niisiis, kui kriitiline mass on ületatud, eraldavad radioaktiivsed kütuseelemendid neutroneid, mis põrkuvad aatomitega.

Tulemuseks on ebastabiilne isotoop, mis laguneb kohe, vabastades energia gammakiirguse ja soojuse kujul.

Põrkuvad osakesed annavad üksteisele kineetilist energiat ja lagunemiste arv suureneb plahvatuslikult.

See on ahelreaktsioon - tuumareaktori põhimõte. Ilma juhtimiseta toimub see välkkiirusel, mis põhjustab plahvatuse. Kuid tuumareaktoris on protsess kontrolli all.

Nii vabaneb südamikus soojusenergia, mis kandub vette, mis seda tsooni supleb (primaariring).

Vee temperatuur on siin 250-300 kraadi. Veelgi enam, vesi eraldab soojust teisele ringlusele, pärast seda - energiat turbiinide labadele.

Tuumaenergia muundamist elektrienergiaks saab esitada skemaatiliselt:

• Uraanisüdamiku sisemine energia
• Lagunenud tuumade ja vabastatud neutronite fragmentide kineetiline energia
• Vee ja auru sisemine energia
• Vee ja auru kineetiline energia
• Turbiini ja generaatori rootorite kineetiline energia
• Elektrienergia

Reaktori tuum koosneb sadadest kassettidest, mida ühendab metallkest. See kest mängib ka neutronpeegeldi rolli.

Kassettide vahele sisestatakse kontrollvardad, et reguleerida reaktori reaktsioonikiirust ja turvavardaid.

Tuumaküttejaam

Selliste jaamade esimesed projektid töötati välja 20. sajandi 70-ndatel aastatel, kuid 80-ndate aastate lõpus aset leidnud majandusšokkide ja tugeva avaliku vastuseisu tõttu ei rakendatud ühtegi neist täielikult.

Erandiks on väikese võimsusega Bilibino tuumaelektrijaam, mis tarnib soojust ja elektrit Arktika Bilibino külla (10 tuhat elanikku) ja kohalikele kaevandusettevõtetele ning kaitsereaktoritele (nad tegelevad plutooniumi tootmisega):

• Siberi tuumaelektrijaam, mis varustab soojust Severski ja Tomskiga.
• Reaktor ADE-2 Krasnojarski kaevandus- ja keemikombinaadis tarnib alates 1964. aastast Zheleznogorski linna soojus- ja elektrienergiat.

Kriisi ajal alustati mitme tuumaelektrijaama ehitamist VVER-1000 sarnastele reaktoritele tuginedes:

• Voroneži AST
• Gorki AST
• Ivanovskaja AST (ainult kavandatud)

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

2006. aastal oli Rosenergoatomil kavas ehitada ujuv AST Arhangelski, Peveki ja teiste polaarsete linnade jaoks tuumajäämurdjatel kasutatava reaktorite KLT-40 alusel.

Olemas on projekt järelevalveta AST ehitamiseks Elena reaktori ja mobiilse (raudteel) Angstremi reaktori baasil

Tuumaelektrijaamade puudused ja eelised

Igal inseneriprojektil on oma positiivsed ja negatiivsed küljed.

Tuumaelektrijaamade positiivsed küljed:

• Kahjulike heitkoguste puudumine;
• Radioaktiivsete ainete heide on mitu korda väiksem kui kivisöel. sama võimsusega taimed (tuhasöe TPP-d sisaldavad kasumlikuks kaevandamiseks piisavat protsenti uraanist ja tooriumist);
• Väike kasutatud kütusekogus ja selle taaskasutamise võimalus pärast töötlemist;
• Suur võimsus: 1000-1600 MW jõuühiku kohta;
• Madalad energiakulud, eriti soojusenergia.

Tuumaelektrijaamade negatiivsed küljed:

• Kiiritatud kütus on ohtlik ja nõuab keerukaid ja kalleid ümbertöötlemis- ja ladustamismeetmeid;
• Muutuva võimsusega töötamine on soojusreaktorite puhul ebasoovitav;
• Võimaliku juhtumi tagajärjed on äärmiselt tõsised, kuigi selle tõenäosus on üsna madal;
• Jaama, selle infrastruktuuri ehitamiseks ja võimaliku likvideerimise jaoks vajalikud suured kapitaliinvesteeringud, nii konkreetsed, 1 MW paigaldatud võimsuse kohta alla 700–800 MW võimsusega üksuste jaoks kui ka üldised investeeringud.

Teadusuuringud tuumaenergia valdkonnas

Muidugi on puudusi ja muresid, kuid samal ajal näib tuumaenergia olevat kõige paljulubavam.

Alternatiivsetel energia saamise viisidel on loodete, tuule, päikese, geotermiliste allikate jne energia tõttu praegu vastuvõetav energia madal ja selle kontsentratsioon madal.

Vajalikel energiatootmise tüüpidel on keskkonna ja turismi jaoks individuaalsed riskid, näiteks keskkonda saastavate fotoelementide tootmine, tuulegeneraatorite oht lindudele ja muutused lainete dünaamikas.

Teadlased töötavad välja uue põlvkonna tuumareaktorite rahvusvahelisi projekte, näiteks GT-MGR, mis parandavad tuumaelektrijaamade ohutust ja suurendavad nende tõhusust.

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

USA ja Jaapan arendavad umbes 10-20 MW võimsusega mini-tuumaelektrijaamu üksikute tööstusharude, elamukomplekside ja tulevikus üksikute majade soojus- ja elektrivarustuseks.

Tehase võimsuse vähenemine tähendab suurenenud tootmist. Väikeste reaktorite loomisel kasutatakse ohutuid tehnoloogiaid, mis vähendavad oluliselt tuumamaterjalide lekke võimalust.

Vesiniku tootmine

USA valitsus võttis vastu aatomvesiniku algatuse. Koos Lõuna-Koreaga tehakse tööd uue tuumareaktorite loomiseks, mis suudaksid toota suures koguses vesinikku.

INEEL (Idaho riiklik tehniline keskkonnalabor) ennustab, et järgmise põlvkonna tuumaelektrijaama üks ühik toodab päevas 750 000 liitrit bensiini.

Rahastatakse olemasolevates tuumaelektrijaamades vesiniku tootmise võimaluse uurimist.

Termotuumasünteesi energia

Veel huvitavam, ehkki suhteliselt kauge väljavaade on termotuumasünteesi energia kasutamine.

Tuumasünteesireaktorid tarbivad arvutuste kohaselt vähem kütust energiaühiku kohta ning nii kütus ise (deuteerium, liitium, heelium-3) kui ka nende sünteesitooted on mitteradioaktiivsed ja seetõttu keskkonnasõbralikud.

Praegu on Venemaa osalusel käimas Prantsusmaa lõunaosas rahvusvahelise eksperimentaalse termotuumareaktori ITER ehitamine.

Mis on efektiivsus?

Jõudluskoefitsient (COP) on süsteemi või seadme tõhususe tunnus energia muundamise või edastamise osas.

See määratakse kindlaks kasutatud kasuliku energia ja süsteemi poolt vastuvõetud energia koguhulga suhtega. Tõhusus on mõõtmeteta suurus ja seda mõõdetakse sageli protsentides.

Tuumaelektrijaama tõhusus

Suurim kasutegur (92-95%) on hüdroelektrijaamade eelis. Need toodavad 14% kogu maailma elektrienergiast.

Seda tüüpi jaamad on aga ehitusplatsil kõige nõudlikumad ja nagu praktika on näidanud, on nad käituseeskirjade järgimise suhtes väga tundlikud.

Sayano-Shushenskaya HPP sündmuste näide näitas, milliseid traagilisi tagajärgi võib põhjustada tegevusreeglite eiramine, püüdes vähendada tegevuskulusid.

Tuumaelektrijaamad on kõrge kasuteguriga (80%). Nende osakaal ülemaailmses elektritootmises on 22%.

Kuid tuumaelektrijaamad nõuavad suuremat tähelepanu ohutuse probleemile nii projekteerimisetapis, ehituse ajal kui ka töö ajal.

Tuumaelektrijaamade rangetest ohutuseeskirjadest vähimgi kõrvalekalle on saatuslike tagajärgedega kogu inimkonnale.

Lisaks otsesele ohule õnnetusjuhtumi korral kaasnevad tuumaelektrijaamade kasutamisega ka kasutatud tuumkütuse kõrvaldamise või kõrvaldamisega seotud ohutusprobleemid.

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

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

TEC ja CHP ehitamine pole kallis, kuid kui erimeetmeid ei võeta, on neil kahjulik mõju keskkonnale.

Negatiivne mõju keskkonnale sõltub kütteseadmetes kasutatavast kütuseliigist.

Söe ja raskete naftatoodete põlemisel kõige kahjulikumad tooted, maagaas on vähem agressiivsed.

TPP-d on peamised elektrienergia allikad Venemaal, USA-s ja enamikus Euroopa riikides.

Siiski on erandeid, näiteks Norras toodetakse elektrit peamiselt hüdroelektrijaamades ja Prantsusmaal toodetakse 70% elektrist tuumaelektrijaamades.

Esimene elektrijaam maailmas

Kõige esimene keskne elektrijaam, Pärli tänav, võeti kasutusele 4. septembril 1882 New Yorgis.

Jaam ehitati Thomas Edisoni juhitava Edison Illuminating Company toel.

Sellele oli paigaldatud mitu Edisoni generaatorit koguvõimsusega üle 500 kW.

Jaam varustas elektrit kogu New Yorgi piirkonnas, umbes 2,5 ruutkilomeetril.

Jaam põles 1890. aastal maapinnale, jättes alles ühe dünamo, mis asub nüüd Michiganis Greenfieldi külas.

30. septembril 1882 läks tööle esimene hüdroelektrijaam, Wisconsinis asuv Vulcani tänav. Projekti autor oli G.D. Rogers, Appleton Paper & Pulp tegevjuht.

Jaama paigaldati generaator võimsusega umbes 12,5 kW. Rogersi maja ja kahe tema paberivabriku jaoks oli piisavalt elektrit.

Gloucesteri tee elektrijaam. Brighton oli üks esimesi Ühendkuningriigi linnu, kus oli pidev elektrivarustus.

1882. aastal asutas Robert Hammond Hammondi elektrivalgustite ettevõtte ja 27. veebruaril 1882 avas ta Gloucesteri tee elektrijaama.

Jaam koosnes dünamoharjast, mida kasutati kuueteistkümne kaarelampi toiteks.

1885. aastal ostis Gloucesteri elektrijaama Brighton Electric Light. Hiljem ehitati sellele saidile uus jaam, mis koosnes kolmest 40 lambiga dünamoharjadest.

Talvepalee elektrijaam

1886. aastal ehitati Uue Ermitaaži ühte hoovi elektrijaam.

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

Varem kasutati Talvepalee valgustamiseks küünlaid, 1861. aastal kasutati gaasilampe. Kuna lambipirnidel oli suurem eelis, algas areng elektrivalgustuse juurutamisest.

Enne hoone täielikku elektrienergiaks muundamist kasutati 1885. aasta jõulude ja uusaasta pühade ajal paleesaalide valgustamiseks lampide valgustust.

9. novembril 1885 kiitis keiser Aleksander III heaks "elektrivabriku" ehitamise projekti. Projekt hõlmas Talvepalee, Ermitaaži hoonete, sisehoovi ja külgneva territooriumi elektrifitseerimist kolmeks aastaks kuni 1888. aastani.

Aurumootorite tööst tuli välja jätta hoone vibratsiooni võimalus; elektrijaam asus eraldi klaasist ja metallist paviljonis. See paigutati Ermitaaži teise hoovi, tollest ajast nimega "Electric".

Milline jaam välja nägi

Jaamahoone pindala oli 630 m², see koosnes 6 katlaga, 4 aurumasina ja 2 veduriga masinaruumist ning 36 elektrilise dünamoga ruumist. Koguvõimsus ulatus 445 hj.

Esimesena valgustatakse osa tseremoniaalsetest ruumidest:

• Esik
• Petrovski saal
• Suur põllutööliste saal
• Relvahall
• Georgievsky saal

Välja on pakutud kolm valgustuse režiimi:

• täielik (pidulik) sisselülitamine viis korda aastas (4888 hõõglampi ja 10 Yablochkovi küünalt);
• töötavad - 230 hõõglampe;
• tollimaksu (öösel) - 304 hõõglampi.
  Jaam tarbis umbes 30 tuhat puuda (520 tonni) kivisütt aastas.

Venemaal suured soojuselektrijaamad, tuumaelektrijaamad ja hüdroelektrijaamad

Föderaalringkondade kaupa Venemaa suurimad elektrijaamad:

Kesk:

• Kütteõlil töötav Kostromskaja GRES;
• Ryazani jaam, mille peamine kütus on kivisüsi;
• Konakovskaja, mis võib töötada gaasi ja kütteõliga;

Uural:

• Jaamad Surgutskaya 1 ja Surgutskaya 2. Jaamad, mis on Vene Föderatsiooni suurimad elektrijaamad. Mõlemad töötavad maagaasil;
• Reftinskaya, mis töötab söel ja on Uurali suurimaid elektrijaamu;
• Troitskaja, ka söeküttel;
• Iriklinskaja, mille peamine kütuseallikas on kütteõli;

Privolzhsky:

• Kütteõlil töötav Zainski ringkonna elektrijaam;

Siberi föderaalringkond:

• Nazarovskaja GRES, mis tarbib kütteainena kütteõli;

Lõuna:

• Stavropolskaja, mis võib töötada ka kombineeritud kütusena gaasi ja kütteõli kujul;

Loode:

• Kirishskaja kütteõlil.

Venemaal energiat tootvate elektrijaamade loetelu asub Angara-Yenisei kaskaadi territooriumil:

Enisey:

• Sayano-Shushenskaya
• Krasnojarski HPP;

Hangara:

• Irkutsk
• Bratsk
• Ust-Ilimskaja.

Venemaa tuumaelektrijaamad

Balakovo tuumaelektrijaam

Asub Saratovi piirkonna Balakovo linna lähedal, Saratovi veehoidla vasakul kaldal. Koosneb neljast VVER-1000 seadmest, mis on tellitud 1985., 1987., 1988. ja 1993. aastal.

Beloyarski tuumaelektrijaam

Asub Sverdlovski oblastis Zarechny linnas, mis on riigi teine \u200b\u200b(pärast Siberit) teine \u200b\u200btööstuslik tuumaelektrijaam.

Jaamas ehitati neli jõuallikat: kaks termoreaktoritega ja kaks kiire neutronreaktoriga.

Praegu on töötavaks jõuallikaks 3. ja 4. jõuallikas koos reaktoritega BN-600 ja BN-800, elektrilise võimsusega vastavalt 600 MW ja 880 MW.

BN-600 võeti kasutusele 1980. aasta aprillis - see on maailmas esimene kiire reaktoriga tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud jõuseade.

BN-800 pandi kaubanduslikule kasutusele novembris 2016. See on ka maailma suurim kiire sigimisreaktor.

Bilibino tuumaelektrijaam

Asub Bilibino linna lähedal Chukotka autonoomne Okrug. See koosneb neljast EGP-6 ühikust võimsusega 12 MW, mõlemad kasutusele võetud 1974. aastal (kaks ühikut), 1975 ja 1976.

Toodab elektri- ja soojusenergiat.

Kalinini tuumaelektrijaam

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

See koosneb neljast VVER-1000 reaktoriga elektrimootorist, mille elektriline võimsus on 1000 MW ja mis on kasutusele võetud 1984., 1986., 2004. ja 2011. aastal.

4. juunil 2006 allkirjastati leping 2011. aastal kasutusele võetud neljanda jõuallika ehitamiseks.

Koola tuumaelektrijaam

Asub Murmanski piirkonnas Polyarnye Zori linna lähedal Imandra järve kaldal.

Koosneb neljast VVER-440 seadmest, mis on tellitud 1973., 1974., 1981. ja 1984. aastal.
Jaama võimsus on 1760 MW.

Kurski tuumaelektrijaam

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

Asub Kurchatovi linna lähedal, Kurski piirkonnas, Seimi jõe kaldal.

See koosneb neljast RBMK-1000 seadmest, mis on kasutusele võetud 1976., 1979., 1983. ja 1985. aastal.

Jaama võimsus on 4000 MW.

Leningradi tuumaelektrijaam

Üks neljast suurimast tuumaelektrijaamast Venemaal, sama võimsusega 4000 MW.

See asub Sosnovy Bor linna lähedal Leningradi oblastis, Soome lahe rannikul.

Koosneb neljast RBMK-1000 üksusest, mis on kasutusele võetud aastatel 1973, 1975, 1979 ja 1981.

Tehase võimsus on 4 GW. 2007. aastal oli tootmine 24,635 miljardit kWh.

Novovoroneži tuumaelektrijaam

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

Varustab elektrienergiaga 85% Voroneži piirkonnast, 50% varustab soojusega Novovoroneži linna.

Jaama võimsus (välja arvatud) - 1440 MW.

Rostovi tuumaelektrijaam

Asub Rostovi piirkonnas Volgodonski linna lähedal. Esimese jõuallika elektriline võimsus on 1000 MW, 2010. aastal ühendati jaama teine \u200b\u200bjõuallikas võrku.

Aastatel 2001-2010 kandis jaam nime "Volgodonskaja tuumaelektrijaam". Tuumaelektrijaama teise jõuallika käivitamisel nimetati jaam ametlikult ümber Rostovi tuumaelektrijaamaks.

2008. aastal tootis tuumaelektrijaam 8,12 miljardit kWh elektrit. Paigaldatud tootmisvõimsuse rakendusaste (ICUF) oli 92,45%. Pärast turuletoomist (2001) on see tootnud üle 60 miljardi kWh elektrienergiat.

Smolenski tuumaelektrijaam

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

Igas jõuseadmes on: üks reaktor soojusvõimsusega 3200 MW ja kaks turbiini generaatorit, igaühe elektriline võimsus 500 MW.

USA tuumaelektrijaamad

Shipwordi tuumaelektrijaam nimivõimsusega 60 MW, avati 1958. aastal Pennsylvanias. Pärast 1965. aastat toimus kogu Ameerika Ühendriikides intensiivne tuumaelektrijaamade ehitamine.

Põhiosa Ameerika tuumaelektrijaamadest ehitati 15 aastat hiljem pärast 1965. aastat, enne esimest tõsist õnnetust planeedi tuumaelektrijaamas.

Kui Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud õnnetust meenutatakse esimese õnnetusena, siis see pole nii.

Õnnetuse põhjustasid rikkumised reaktori jahutussüsteemis ja operatiivpersonali arvukad vead. Selle tulemusel tuumakütus sulas. Õnnetuse tagajärgede likvideerimine võttis umbes miljard dollarit, likvideerimise protsess võttis aega 14 aastat.

Pärast õnnetust muutis Ameerika Ühendriikide valitsus ohutustingimusi kõigi osariigis asuvate tuumaelektrijaamade tööks.

Sellest tulenevalt viis see ehitusperioodi jätkamiseni ja "rahuliku aatomi" objektide hindade olulisele tõusule. Sellised muutused aeglustasid üldise tööstuse arengut Ameerika Ühendriikides.

Kahekümnenda sajandi lõpus oli USA-s 104 töötavat reaktorit. Täna on USA tuumareaktorite arvu poolest maakeral esikohal.

Alates 21. sajandi algusest on 2013. aastal suletud Ameerikas neli reaktorit ja veel neljal on alustatud ehitust.

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

Viimane Ameerika Ühendriikides ehitatud reaktor telliti Wattsi baari elektrijaamas 1996. aastal.

USA valitsus võttis 2001. aastal vastu uued energiapoliitika suunised. See hõlmab tuumaenergia arendamise vektorit uut tüüpi reaktorite väljatöötamise kaudu, millel on sobivam efektiivsustegur, ja uusi võimalusi kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemiseks.

Kuni 2020. aastani kavandatud kavas oli mitmekümne uue tuumareaktori ehitamine koguvõimsusega 50 000 MW. Lisaks sellele on olemasolevate tuumaelektrijaamade võimsuse suurendamiseks vaja umbes 10 000 MW.

USA on maailmas tuumaelektrijaamade arvu liider

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

Need neli uusimat disainreaktorit on Westinghouse'i toodetud AR-1000.

Ettepanek tulevase tuumajaama AM-reaktori loomiseks tehti esmakordselt 29. novembril 1949 aatomiprojekti teadusjuhi I.V. Kurchatov, füüsiliste probleemide instituudi direktor A.P. Aleksandr, NIIKhimash direktor N.A. Dollezhal ja tööstuse teadusliku ja tehnilise nõukogu teadussekretär B.S. Pozdnyakov. Koosolek soovitas lisada CCP 1950. aasta teadus- ja arendustegevuse kavasse "väikese võimsusega rikastatud uraani reaktori projekti, mis on ette nähtud üksnes energiatarbeks ja mille kogu soojuseraldusvõimsus on 300 ühikut, efektiivvõimsus umbes 50 ühikut" koos grafiidi ja vesijahutusvedelikuga. Samal ajal anti juhiseid füüsikaliste arvutuste ja eksperimentaalsete uuringute kiireks läbiviimiseks selles reaktoris.

Hiljem I.V. Kurchatov ja A.P. Zavenyagin põhjendas AM-reaktori valimist prioriteetseks ehituseks sellega, et "seda võib olla rohkem kui teistes üksustes, kasutatakse tavalise katlaruumi praktika kogemust: seadme üldine suhteline lihtsus teeb ehituse lihtsamaks ja odavamaks".

Sel perioodil arutatakse erinevatel tasanditel energiareaktorite kasutamise võimalusi.

PROJEKT

Peeti otstarbekaks alustada laevaelektrijaama reaktori loomisega. Selle reaktori projekteerimise õigustamiseks ja "tuumarajatiste tuumareaktsioonide soojuse mehaaniliseks ja elektrienergiaks muundamise praktilise võimaluse põhimõtteliseks kinnitamiseks" otsustati rajada Obninski labori "B" territooriumile tuumaelektrijaam, millel on kolm reaktoripaigaldist, sealhulgas ja AM-i installatsioon, millest sai esimese tuumaelektrijaama reaktor).

NSVL Ministrite Nõukogu 16. mai 1950. aasta määrusega usaldati AM-i alane teadus- ja arendustegevus LIPANile (IV Kurchatovi instituut), NIIKhimmashile, GSPI-11, VTI). Aastal 1950 - 1951 alguses. need organisatsioonid viisid läbi eelkalkulatsioone (P. E. Nemirovsky, S. M. Feinberg, Y. N. Zankov), eelprojekteerimise uuringuid jms, seejärel tehti kogu töö selle reaktoriga I. V. otsusel. Kurchatov viidi üle laborisse "B". Määratud teaduslik juhendaja, peadisainer - N.A. Dollezhal.

Projekt nägi ette järgmised reaktori parameetrid: soojusvõimsus 30 tuhat kW, elektrienergia - 5 tuhat kW, reaktori tüüp - grafiidi moderaatoriga termiline neutronreaktor ja looduslik vesijahutus.

Selleks ajaks oli riigil juba seda tüüpi reaktorite (pommimaterjali tootmiseks mõeldud tööstusreaktorite) loomise kogemus, kuid need erinesid märkimisväärselt võimsuse omadest, mille hulka kuulub ka AM-reaktor. Raskusi seostati vajadusega saada AM-reaktoris kõrge jahutusvedeliku temperatuur, millest järeldub, et tuleb otsida uusi materjale ja sulameid, mis taluvad neid temperatuure, on korrosioonikindlad, ei absorbeeri suurtes kogustes neutroneid jne. AM-reaktoriga tuumaelektrijaama ehituse algatajatele need probleemid olid algusest peale ilmsed, küsimus oli, kui kiiresti ja kui edukalt neist üle saada saab.

ARVUTUSED JA STAND

AM-i töö laboratooriumile B üleandmise ajaks oli projekt määratletud ainult üldiselt. Ikka tuli lahendada palju füüsilisi, tehnilisi ja tehnoloogilisi probleeme ning nende arv suurenes, kui tööd reaktoris jätkati.

Esiteks puudutas see reaktori füüsilisi arvutusi, mis tuli läbi viia ilma, et oleks olnud palju selleks vajalikke andmeid. Laboris "B" uuris D.F. termilise neutronreaktorite teooria mõnda küsimust. Zaretsky, ja peamised arvutused viis läbi M.E. Minashin sisse A.K. Krasin. M.E. Minashin oli eriti mures paljude konstantide täpsete väärtuste puudumise pärast. Nende mõõtmist oli kohapeal keeruline korraldada. Tema algatusel täiendati mõnda neist järk-järgult peamiselt tänu LIPANi tehtud uuringutele ja mõned laboris "B" tehtud mõõtmistele, kuid kokkuvõttes oli võimatu tagada arvutatud parameetrite kõrget täpsust. Seetõttu monteeriti veebruari lõpus - märtsi alguses 1954 AMF-stend - AM-reaktori kriitiline komplekt, mis kinnitas arvutuste rahuldavat kvaliteeti. Ehkki assamblee ei suutnud reprodutseerida reaalse reaktori kõiki tingimusi, toetasid tulemused õnnestumise lootust, ehkki palju kahtlusi oli endiselt.

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

Kuid arvestades eksperimentaalsete andmete pidevat täpsustamist, täiustati arvutusmeetodit kuni reaktori käivitamiseni, uuriti reaktoriga kütusega laadimise väärtust, reaktori käitumist mittestandardsetes režiimides, neeldumisvarraste parameetreid jne.

KÜTUSE LOOMINE

Veel üks oluline ülesanne - kütuseelemendi (kütuseelemendi) loomine - sai suurepäraselt hakkama V.A. Väike ja laboratooriumi "B" tehnoloogilise osakonna meeskond. Kütteelemendi väljatöötamisega tegelesid mitu seotud organisatsiooni, kuid ainult V.A. Väike, näitas suurt efektiivsust. Kujunduse otsimine viidi lõpule 1952. aasta lõpus uut tüüpi kütuselementide väljatöötamisega (uraani-molübdeeni terade dispersioonkompositsiooniga magneesiummaatriksis).

Seda tüüpi kütuseelement võimaldas neid reaktorieelsete katsete ajal tagasi lükata (laboris B loodi selleks spetsiaalsed tugijalad), mis on reaktori usaldusväärse töö tagamiseks väga oluline. Uue kütuseelemendi stabiilsust neutronvoogudes uuriti MR-reaktoris LIPAN-is. Reaktori töökanalid töötati välja ettevõttes NIIKhimmash.

Nii lahendati meie riigis esmakordselt tärkava tuumaenergia tööstuse kõige olulisem ja raskem probleem - kütuseelemendi loomine.

EHITUS

Aastal 1951, samaaegselt laboratooriumis B asuva AM-reaktori uurimistöödega, alustati selle territooriumil tuumaelektrijaama hoone ehitamist.

Ehituse juht oli P.I. Zakharov, rajatise peainsener -.

Nagu D.I. Blokhintsev, “tuumaelektrijaama tähtsaimates osades olid paksud raudbetoonmonoliidist seinad, et pakkuda bioloogilist kaitset tuumakiirguse eest. Seintesse pandi torustikud, kaablikanalid, ventilatsioon jne. On selge, et ümberehitused ei olnud võimalikud ja seetõttu eraldati hoone projekteerimisel võimalusel eeldatavate muudatuste jaoks reserve. Uut tüüpi seadmete väljatöötamiseks ja teadustööde teostamiseks anti teaduslikud ja tehnilised ülesanded "kolmandate osapoolte organisatsioonidele" - instituutidele, disainibüroodele ja ettevõtetele. Sageli ei saanud neid ülesandeid ise täita ja neid täiustati ja täiendati kujunduse edenedes. Peamised insenerilahendused ... töötas välja disainerite meeskond eesotsas N.A. Dollezhal ja tema lähim abiline P.I. Aleshenkov ... "

Esimese tuumaelektrijaama ehitustööde stiili iseloomustas kiire otsustamine, arenduse kiirus, vastuvõetud tehniliste lahenduste lõplikuks väljatöötamiseks vajalike esialgsete uuringute ja väljatöötatud meetodite põhjalik ulatus ning variantide ja kindlustusvaldkondade lai katvus. Esimene tuumaelektrijaam ehitati kolme aasta jooksul.

ALUSTAMINE

1954. aasta alguses alustati erinevate jaamasüsteemide testimist ja testimist.

9. mail 1954 algas B-laboris tuumaelektrijaama reaktori südamiku laadimine kütusekanalitega. 61. kütusekanali kasutuselevõtuga saavutati kriitiline olek kell 19 tundi 40 minutit. Reaktoris algas uraani lõhustumise isemajandav ahelreaktsioon. Toimus tuumaelektrijaama füüsiline käivitamine.

Käivitust meenutades kirjutas ta: „Järk-järgult suurenes reaktori võimsus ja lõpuks, kuskil soojuselektrijaama hoone lähedal, kuhu reaktorist toodi auru, nägime ventilatsioonist põgeneva helisignaali abil joa. Valge tavalise auru pilv, mis pealegi pole turbiini pöörlemiseks veel piisavalt kuum, tundus meile ime: lõppude lõpuks on see esimene aatomienergia toodetav aur. Tema ilmumine oli põhjuseks kallistustele, õnnitlustele "kerge auruga" ja isegi rõõmupisaratele. Meie rõõmu jagas I.V. Neil päevil tööst osa võtnud Kurchatov. Pärast auru vastuvõtmist rõhuga 12 atm. ja temperatuuril 260 ° C sai võimalikuks uurida kõiki tuumaelektrijaama üksusi kavandatud tingimustele lähedastes tingimustes ja 26. juunil 1954 õhtuses vahetuses kell 17:00. 45 minuti pärast avati turbiini generaatori aurutoiteventiil ja see hakkas tuumakatlast elektrit tootma. Maailma esimene tuumaelektrijaam on tööstuskoormuse all. "

„Nõukogude Liidus on teadlaste ja inseneride jõupingutused edukalt lõpetanud esimese tööstusliku tuumaelektrijaama projekteerimise ja ehituse, mille kasulik võimsus on 5000 kilovatti. 27. juunil pandi tuumaelektrijaam tööle ja see andis elektrit ümbritsevate piirkondade tööstusele ja põllumajandusele. "

Juba enne käivitamist oli ette valmistatud esimene katsetööde programm AM-reaktoris ja kuni jaama sulgemiseni oli see üks peamisi reaktori baase, kus toimusid neutronfüüsikalised uuringud, tahkisfüüsika uuringud, kütuseelementide testimine, EGC, isotooptoodete tootmine jne. Tuumaelektrijaam koolitas esimeste tuumaallveelaevade, tuumajäämurdja "Lenin" meeskondi, Nõukogude ja välismaiste tuumaelektrijaamade töötajaid.

Tuumaelektrijaama käivitamine instituudi noortele töötajatele oli esimene valmisoleku test uute ja keerukamate probleemide lahendamiseks. Töö esimestel kuudel kohandati üksikuid üksusi ja süsteeme, uuriti detailselt reaktori füüsilisi omadusi, seadmete ja kogu jaama soojusrežiimi, muudeti ja parandati erinevaid seadmeid. Oktoobris 1954 viidi jaam projekteerimisvõimsusele.

London, 1. juuli (TASS). Teade NSVL esimese tööstusliku tuumaelektrijaama käivitamise kohta on laialt levinud Briti ajakirjanduses, kirjutab Daily Workeri Moskva korrespondent, et sellel ajaloolisel sündmusel on mõõtmatult suurem tähtsus kui esimese aatomipommi kukutamisel Hiroshimale.

Pariis, 1. juuli (TASS). Agence France Presse Londoni korrespondent teatas, et maailma esimese aatomienergiaga töötava tööstusliku elektrijaama käivitamise aruanne NSV Liidus leidis Londoni aatomispetsialistide ringkondade vastu suurt huvi. Inglismaa, jätkab korrespondent, ehitab Calderhalli tuumaelektrijaama. Arvatakse, et ta saab teenistusse astuda mitte varem kui 2,5 aasta pärast ...

Shanghai, 1. juuli (TASS). Vastates Nõukogude tuumaelektrijaama kasutuselevõtmisele, edastavad Tokyo raadiosaated: tuumaelektrijaamade ehitamist kavandavad ka USA ja Inglismaa, kuid plaanivad ehituse lõpule viia aastatel 1956–1957. See, et Nõukogude Liit oli aatomienergia kasutamisel rahumeelsetel eesmärkidel Inglismaast ja Ameerikast ees, näitab, et Nõukogude teadlased on teinud aatomienergia valdkonnas suuri edusamme. Üks silmapaistvaid tuumafüüsika valdkonna Jaapani spetsialiste, professor Yoshio Fujioka, kommenteerides sõnumit tuumaelektrijaama käivitamisest NSV Liidus, ütles, et see on "uue ajastu" algus.